תכשירי אמולסיה קוסמטיים

המסת כמויות קטנות יחסית של רכיבי שמן בתכשירי שטיפה ושמפו מדגימה את תכונות האמולסיפיקציה הבסיסיות שצפויות מאלקיל פוליגליקוזידים כחומרים פעילי שטח לא יוניים. עם זאת, הבנה נכונה של התנהגות הפאזה במערכות רב-רכיביות נחוצה על מנת להעריך אלקיל פוליגליקוזידים כמתחלבים רבי עוצמה בשילוב עם קו-אמולסיפיירים הידרופוביים מתאימים. באופן כללי, הפעילות הבין-פנימית של אלקיל פוליגליקוזידים נקבעת על ידי אורך שרשרת הפחמן, ובמידה פחותה, על ידי דרגת הפולימריזציה (DP). פעילות הבין-פנימית עולה עם אורך שרשרת האלקיל ונמצאת בשיא שלה ליד או מעל ה-CMC עם ערך מתחת ל-1 mN/m. בממשק מים/שמן מינרלי, C12-14 APG מציג מתח פנים נמוך יותר מאשר C12-14 אלקיל סולפט. נמדדו מתחי ביניים של n-דקאן, איזופרופיל מיריסטט ו-2-אוקטיל דודקאנול עבור אלקיל מונוגלוקוזידים טהורים (C8,C10,C12) ותלותם במסיסות של אלקיל פוליגליקוזידים בשלב הנפט תוארה. ניתן להשתמש בפוליגליקוזידים אלקיליים בעלי שרשרת בינונית כמתחלבים עבור אמולסיות o/w בשילוב עם קו-מתחלבים הידרופוביים.

פוליגליקוזידים אלקיליים נבדלים מחומרים פעילי שטח לא יוניים שעברו אתוקסילציה בכך שהם אינם עוברים המרת פאזה המושרה על ידי טמפרטורה משמן-במים (O/W) לאמולסיות שמן-במים (W/O). במקום זאת, ניתן לאזן את התכונות ההידרופיליות/ליפופיליות על ידי ערבוב עם מתחלב הידרופובי כגון גליצרין מונו-אולאט (GMO) או סורביטול מונו-לאוראט מיובש (SML). למעשה, התנהגות הפאזה ומתח הבין-פנים של מערכת מתחלב הפוליגליקוזידים האלקיליים דומים מאוד לאלה של מערכת אתוקסילטים של אלכוהול שומני קונבנציונלית אם יחס הערבוב של מתחלב הידרופילי/ליפופילי במערכת שאינה אתוקסילציה משמש במקום טמפרטורה כפרמטר מפתח להתנהגות פאזה.

המערכת של דודקאן, מים, לאוריל גלוקוזיד וסורביטן לאוראט כקו-אמולסיפייר הידרופובי יוצרת מיקרו-אמולסיות ביחס ערבוב מסוים של C12-14 APG ל-SML של 4:6 עד 6:4 (איור 1). תכולת SML גבוהה יותר מובילה לאמולסיות w/o בעוד שתכולת אלקיל פוליגליקוזיד גבוהה יותר מייצרת אמולסיות o/w. שינוי בריכוז הכולל של האמולסיפייר גורם למה שנקרא "דג קאהלווייט" בדיאגרמת הפאזה, כאשר הגוף מכיל מיקרו-אמולסיות תלת-פאזיות והזנב מכיל מיקרו-אמולסיות חד-פאזיות, כפי שנצפה עם אמולסיפים אתוקסילטיים כפונקציה של טמפרטורה. קיבולת האמולסיפיינג הגבוהה של תערובת C12-14 APG/SML בהשוואה למערכת אתוקסילאט אלכוהול שומני באה לידי ביטוי בעובדה שאפילו 10% מתערובת האמולסיפייר מספיקים ליצירת מיקרו-אמולסיה חד-פאזית.

הדמיון בין דפוסי היפוך הפאזה של שני סוגי החומרים הפעילי שטח אינו מוגבל רק להתנהגות הפאזה, אלא ניתן למצוא אותו גם במתח הממשק של מערכת האמולסיה. התכונות ההידרופיליות-ליפופיליות של תערובת האמולסיה הגיעו לשיווי משקל כאשר יחס C12-14 APG/SML היה 4:6, ומתח הממשק היה הנמוך ביותר. ראוי לציין, מתח ממשק מינימלי נמוך מאוד (כ-10^-3mN/m) נצפה באמצעות תערובת C12-14 APG/SML.

בקרב גליקוזידים אלקיליים המכילים מיקרו-אמולסיות, הסיבה לפעילות הבין-פנים הגבוהה היא שגליקוזידים אלקיליים הידרופיליים עם קבוצות גלוקוזידים גדולות יותר וקו-אמולסיפיירים הידרופוביים עם קבוצות קטנות יותר מעורבבים בממשק שמן-מים ביחס אידיאלי. הידרציה (והגודל האפקטיבי של ראש ההידרציה) תלוי פחות בטמפרטורה מאשר במקרה של חומרים פעילי שטח לא-יוניים אתוקסילטיביים. לכן, מתח בין-פנים מקביל נצפה רק עבור התנהגות הפאזה התלויה במקצת בטמפרטורה של תערובת האמולסיפיירים שאינה אתוקסילטיבית.

זה מספק יישומים מעניינים מכיוון שבניגוד לאתוקסילטים של אלכוהול שומני, אלקיל גליקוזידים יכולים ליצור מיקרו-אמולסיות יציבות בטמפרטורה. על ידי שינוי תכולת החומר הפעיל שטח, סוג החומר הפעיל שטח בו נעשה שימוש ויחס שמן/מים, ניתן לייצר מיקרו-אמולסיות בעלות תכונות ספציפיות, כגון שקיפות, צמיגות, אפקטי שינוי ותכונות הקצפה. קו-אמולסיפייר במערכת המעורבת של אלקיל אתר סולפט וחומרים שאינם יונים, נצפה שטח המיקרו-אמולסיה המורחב, וניתן להשתמש בו לניסוח אמולסיות שמן-מים מרוכזות או חלקיקים עדינים.

נערכה הערכה של משולשי פאזה פסאודו-טרנריים של מערכות רב-רכיביות המכילות אלקיל פוליגליקוזיד/SLES ו-SML עם פחמימן (דיאוקטיל ציקלוהקסאן) ואלקיל פוליגליקוזיד/SLES ו-GMO עם שמנים פולריים (דיקפריליל אתר/אוקטיל דודקנול). הם מדגימים את השונות והיקף השטחים עבור o/w, w/o או מיקרו-אמולסיות עבור פאזות משושות ועבור פאזות למלריות בהתאם למבנה הכימי וליחס הערבוב של הרכיבים. אם משולשי פאזה אלה מונחים על גבי משולשי ביצועים חופפים המצביעים, למשל, על התנהגות הקצפה ותכונות צמיגות של התערובות המתאימות, הם מספקים סיוע רב ערך למעצב במציאת פורמולציות מיקרו-אמולסיה ספציפיות ומעוצבות היטב, למשל עבור חומרי ניקוי פנים או אמבטיות קצף לשומן מחדש. כדוגמה, ניתן לגזור פורמולציית מיקרו-אמולסיה מתאימה לאמבטיות קצף לשומן מחדש ממשולש הפאזה.