Desempenho do sistema de emulsão O/A: Diferença no comportamento de fase entre alquil fosfato e emulsificante PEG
A estabilidade de emulsificação da emulsão O/W não é um único índice de desempenho, mas o resultado da combinação da estrutura molecular do emulsificante, do método de adsorção interfacial e da organização da fase macroscópica. Atualmente, os principais emulsificantes O/W no mercado são divididos principalmente em duas categorias, ou seja, emulsificantes PEG que têm sido usados por muitos anos e emulsificantes de alquil fosfato com desempenho avançado. emulsificação óleo-água, mas existem diferenças essenciais na adsorção molecular, formação de filme interfacial, estabilidade de fase e desempenho macroscópico.
I.A lógica central da estabilidade da emulsão O/A
Para distinguir as diferenças de desempenho entre os dois tipos de emulsionantes, devemos primeiro esclarecer a lógica central da estabilidade da emulsão O/W. Uma emulsão estável qualificada precisa contar com o suporte completo da organização de fase da camada molecular, da camada interfacial e da macroestrutura. Qualquer desequilíbrio na estrutura de qualquer camada levará ao colapso da estabilidade geral do sistema. Esta é também a principal razão pela qual o comportamento da fase determina a qualidade da emulsão.
A primeira camada é a camada de adsorção molecular, que é a base para a estabilidade da emulsão. As moléculas do emulsificante precisam ser adsorvidas uniformemente na interface óleo-água. Através do arranjo direcional de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos, a tensão da interface óleo-água é reduzida para que a graxa possa ser dispersada uniformemente na fase aquosa. A segunda camada é a camada de filme interfacial. As moléculas do emulsificante adsorvido se reunirão para formar um filme interfacial contínuo, que envolve as gotículas de óleo para resistir à colisão e agregação entre as gotículas de óleo e evitar aglomeração e estratificação. A terceira camada é uma estrutura de rede de gotículas macroscópicas, com incontáveis gotas de óleo embrulhadas estáveis, uniformemente dispersas para formar um sistema geral regular e uniforme e, finalmente, alcançar estabilidade a longo prazo.
A lacuna central entre os emulsificantes PEG e os emulsificantes de alquil fosfato é refletida na qualidade de moldagem e estabilidade dessas estruturas de três camadas. Diferentes estruturas moleculares criaram orientações de interface e formas de organização de fase muito diferentes, que também determinam diretamente a estabilidade, sensação de pele, resistência às intempéries e outras propriedades essenciais da emulsão acabada. A diferença na seleção dos dois tipos de emulsificantes reescreverá diretamente o desempenho abrangente do produto acabado.
II.Diferenças de estrutura molecular
O comportamento de fase de um emulsionante é essencialmente determinado pela sua própria estrutura molecular. As características moleculares dos grupos hidrofílicos e hidrofóbicos dos emulsificantes de PEG e dos emulsificantes de alquil fosfato são diferentes. O método de adsorção, a força de ligação e a capacidade de migração na interface óleo-água são muito diferentes e, eventualmente, duas estruturas de membrana interfacial completamente diferentes são formadas.
2.1 Emulsionante PEG
Emulsificantes PEG como Ceteareth-20 e Steareth-21, que são comumente usados em fórmulas diárias, são emulsificantes não iônicos típicos. O mecanismo de estabilização central depende da hidratação da cadeia de EO. O segmento da cadeia de polietilenoglicol em sua estrutura molecular pode formar um grande número de ligações de hidrogênio com moléculas de água, construir uma densa camada hidratada na superfície das gotículas de óleo e contar com a solvatação para obter a emulsificação óleo-água.
Este método de adsorção forma uma camada de adsorção interfacial flexível, que é caracterizada por alta atividade dinâmica. A velocidade de troca das moléculas do emulsificante PEG na interface é rápida e a interface pode ser reorganizada rapidamente, o que é adequado para as necessidades de produção de emulsificação rápida e é adequado para produção em lote e de emulsão eficiente. A resistência estrutural da membrana interfacial flexível é limitada, a força de ligação das moléculas à interface é fraca e a mobilidade interfacial é alta, impossibilitando a formação de um esqueleto interfacial estável.
Do ponto de vista do comportamento da fase, o sistema O/W construído pelos emulsificantes PEG é um sistema cinético estável típico, contando com o equilíbrio dinâmico contínuo para manter o estado da emulsão, em vez da estabilidade rígida da própria estrutura. Isso também explica por que muitas emulsões do sistema PEG estão em boas condições para armazenamento de curto prazo à temperatura ambiente, mas após colocação de longo prazo, aquecimento ou perturbação por forças externas, elas são propensas a flutuações de estado.
2.2 Emulsionante de alquil fosfato
O emulsificante de alquil fosfato representado por cetil fosfato de potássio e potássio e alquil fosfato c20-22 tem uma estrutura molecular única e vantagens duplas. Uma extremidade é um grupo de ácido fosfórico fortemente polar, que pode produzir uma forte interação iônica com a fase aquosa e ligar firmemente as moléculas da fase aquosa. A outra extremidade é uma estrutura alquílica hidrofóbica de cadeia longa, que pode ancorar profundamente a fase oleosa e realizar a forte ligação das fases oleosa e aquosa.
Em comparação com a membrana flexível dos emulsificantes PEG, os fosfatos de alquila podem formar uma membrana interfacial semirrígida, a força de ligação interfacial é muito melhorada, a mobilidade das moléculas na interface óleo-água é significativamente reduzida e a regularidade e estabilidade da estrutura interfacial são maiores. curado, mas possui estabilidade e flexibilidade, que pode resistir à interferência do ambiente externo e garantir a textura lisa da emulsão quando aplicada.
Contando com as vantagens exclusivas da estrutura interfacial, os emulsificantes de alquil fosfato são frequentemente usados na formulação de sistemas de suspensão espessantes. Ao mesmo tempo que alcançam a estabilidade da emulsificação, eles também podem auxiliar o sistema no espessamento e suspensão do pó, e resolver os problemas de estratificação da emulsão e sedimentação do pó em uma única parada. Adequado para produtos de maquiagem e protetor solar de alta demanda.
III.Organização de fase e características da zona de fase
Com base nas diferentes características de formação de filme interfacial, a morfologia da organização de fase, a faixa de zona de fase e a resistência à deriva de fase dos dois tipos de emulsificantes no sistema O/W são significativamente diferenciadas. Esta é também a principal fonte da diferença de estabilidade na fórmula. A diferença crítica entre os dois pode ser claramente distinguida da perspectiva do diagrama de fases.
3.1 Sistema emulsionante PEG
A faixa de regiões de fase O/W dos emulsificantes PEG é relativamente ampla, e o valor HLB pode ser ajustado para se adaptar a uma variedade de sistemas de graxa, e a fórmula é altamente adaptável, o que também é a principal razão de sua alta popularidade. No entanto, a deficiência deste sistema é que a estabilidade da fase é fraca e é sensível à temperatura, eletrólito e tempo de armazenamento.
3.2 Sistema alquil fosfato
A região da fase O/W dos emulsificantes de alquil fosfato é relativamente concentrada, o que requer maior precisão da proporção da fórmula, mas em troca de uma estabilidade de fase extremamente forte. A rede de interface quase estruturada que ele constrói tem uma estrutura estável, não é suscetível a distúrbios de temperatura, eletrólitos e forças externas, e quase não há problema de desvio de fase.
Ao usar uma quantidade apropriada de ingredientes ativos solúveis em gordura, como palmitato de ascorbila no sistema de fórmula, o sistema de alquil fosfato pode ser compatível de forma estável com várias substâncias ativas e não haverá problemas de desemulsificação do sistema e inativação de componentes, e é adequado para a pesquisa, desenvolvimento e produção de emulsões de alto valor agregado.
IV.Comparação de desempenho de aplicativos macro
As diferenças de comportamento da fase microscópica serão eventualmente refletidas intuitivamente nas propriedades macroscópicas da emulsão acabada, incluindo estabilidade de viscosidade, textura da pele, estabilidade de resistência às intempéries e outras dimensões, e os cenários aplicáveis dos dois tipos de emulsificantes são diretamente divididos.
4.1 Estabilidade de viscosidade
Os próprios emulsificantes PEG quase não têm capacidade de espessamento, e a viscosidade do sistema depende do ajuste de polímeros e espessantes adicionais, e o sistema geral de viscosidade é passivo e frágil. Ao mesmo tempo, o sistema PEG é muito sensível aos eletrólitos. Depois de adicionar minerais e componentes eletrolíticos ativos à fórmula, ela fica sujeita a quedas repentinas de viscosidade, afinamento do sistema e baixa estabilidade de armazenamento.
O sistema de alquil fosfato tem a capacidade de engrossar ativamente, e a estrutura regular de acumulação interfacial pode fornecer diretamente suporte de viscosidade para o sistema. Não há necessidade de adicionar muitos espessantes exógenos e a viscosidade do sistema é mais natural e estável. Ao mesmo tempo, sua excelente tolerância a eletrólitos pode ser adaptada a vários aditivos, as flutuações de viscosidade de armazenamento a longo prazo são mínimas e o produto acabado está em um estado mais estável.
4.2 Desempenho da textura da pele
A loção do sistema PEG é suave de aplicar e leve de usar.
A sensação na pele do sistema alquil fosfato é mais vantajosa. Contando com a estrutura de interface semirrígida, apresenta textura estruturada e suave durante a aplicação, sendo a textura uniforme e delicada.
V. Desembarque de produto exclusivo
Tendo em vista os atuais pontos problemáticos da formulação de loções de beleza e cuidados com a pele, dois emulsificantes de alquil fosfato de grau verde PHSPTER™16PK e PHSPTER™922P, contando com as vantagens do comportamento de fase diferenciado, adaptam-se com precisão a diferentes cenários de pesquisa e desenvolvimento de emulsões O/W, levando em consideração a estabilidade, a sensação da pele e a funcionalidade.
5.1PHSPTER™16PK:
INCI é chamado cetilfosfato de potássio.
Sua principal vantagem é a excelente resistência à água. Depois que o filme é formado, um filme impermeável uniforme e respirável pode ser formado na superfície da pele, o que pode efetivamente aumentar a capacidade à prova d'água do protetor solar e dos produtos sem maquiagem para reter a maquiagem e evitar o problema de suor, maquiagem manchada de água e protetor solar. Ao mesmo tempo, a pele fica extremamente leve, sem uma película pesada, e é adequada para cremes de maquiagem leves, protetores solares hidratantes, loções refrescantes para a pele e outros produtos. 1-5%.
5.2PHSPTER™922P
INCI é denominado c20-22 alquil fosfato e estearil fosfato e álcool behenílico.
A aparência é de partículas brancas. Como um sistema emulsionante do tipo esqueleto de alta estabilidade, este produto concentra-se na otimização da capacidade de espessamento do sistema com base na retenção de excelente resistência à água.
Comparado com emulsificantes de fosfato único e emulsificantes PEG, o 922P se adapta a cenários que abrangem produtos de alta qualidade, como cremes de maquiagem de alta estabilidade, protetores solares de alta ampliação e loções de maquiagem com pó. A dosagem recomendada da fórmula também é de 1-5%. Possui ampla adaptabilidade e operação simples. É a matéria-prima preferida para cenas de maquiagem emulsificante.
VI. Resumo da seleção da fórmula
Na seleção da fórmula, se você busca emulsificação rápida, textura extremamente refrescante e leve, e controla o custo das matérias-primas, loções comuns para cuidados com a pele e loções hidratantes básicas podem escolher emulsificantes PEG para atender às necessidades básicas de emulsificação. No entanto, se o produto precisar de estabilidade duradoura, maquiagem à prova d'água, dispersão uniforme de pó, congelamento-descongelamento resistente a altas temperaturas ou categorias de alta demanda, como protetor solar, creme de maquiagem e loção de maquiagem de alta qualidade, os emulsificantes de alquil fosfato são os melhor escolha.
Entre eles, PHSPTER™16PK é principalmente leve e resistente à água, adequado para emulsões leves e hidratantes de alta qualidade, e PHSPTER™922P é principalmente espessante de alta estabilidade, adequado para produtos de maquiagem em pó, de alta estabilidade e de alta fixação. Os dois produtos atendem com precisão às principais necessidades de fórmulas de emulsões O/A de alta qualidade.
Hubei Mingya New Material Technology Co., Ltd.
