Rendimiento del sistema de emulsión O/W: diferencia en el comportamiento de fase entre alquilfosfato y emulsionante PEG
La estabilidad de la emulsificación de la emulsión O/W no es un índice de rendimiento único, sino el resultado de la combinación de la estructura molecular del emulsionante, el método de adsorción interfacial y la organización de la fase macroscópica. En la actualidad, los emulsionantes O/W convencionales en el mercado se dividen principalmente en dos categorías, a saber, los emulsionantes PEG que se han utilizado durante muchos años y los emulsionantes de alquilfosfato con rendimiento avanzado. Ambos parecen ser capaces de lograr el efecto de aceite-agua. emulsificación, pero existen diferencias esenciales en la adsorción molecular, la formación de películas interfaciales, la estabilidad de fase y el rendimiento macroscópico.
I.La lógica central de la estabilidad de la emulsión O/W
Para distinguir las diferencias de rendimiento entre los dos tipos de emulsionantes, primero debemos aclarar la lógica central de la estabilidad de la emulsión O/W. Una emulsión estable calificada debe depender del soporte completo de la organización de fases de la capa molecular, la capa interfacial y la macroestructura. Cualquier desequilibrio en la estructura de cualquier capa conducirá al colapso de la estabilidad general del sistema. Esta es también la razón clave por la que el comportamiento de las fases determina la calidad de la emulsión.
La primera capa es la capa de adsorción molecular, que es la base de la estabilidad de la emulsión. Las moléculas del emulsionante deben adsorberse uniformemente en la interfaz aceite-agua. Mediante la disposición direccional de grupos hidrófilos e hidrófobos, la tensión de la interfaz aceite-agua se reduce para que la grasa pueda dispersarse uniformemente en la fase acuosa. La segunda capa es la capa de película interfacial. Las moléculas del emulsionante adsorbidas se reunirán para formar una película interfacial continua, que envuelve las gotas de aceite para resistir la colisión y agregación entre las gotas de aceite y evitar la aglomeración y estratificación. La tercera capa es una estructura de red de gotas macroscópica, con innumerables gotas de aceite envueltas estables dispersas uniformemente para formar un sistema general regular y uniforme y, en última instancia, lograr una estabilidad a largo plazo.
La brecha central entre los emulsionantes de PEG y los emulsionantes de alquilfosfato se refleja en la calidad de moldeo y la estabilidad de estas estructuras de tres capas. Diferentes estructuras moleculares han creado orientaciones de interfaz y formas de organización de fases muy diferentes, que también determinan directamente la estabilidad, la sensación en la piel, la resistencia a la intemperie y otras propiedades centrales de la emulsión terminada. En el diseño de fórmulas, la combinación razonable de emulsionantes de aceite en agua es la clave para controlar el rendimiento básico del sistema. La diferencia en la selección de los dos tipos de emulsionantes reescribirá directamente el rendimiento integral del producto terminado.
II.Diferencias de estructura molecular.
El comportamiento de fase de un emulsionante está determinado esencialmente por su propia estructura molecular. Las características moleculares de los grupos hidrófilos e hidrófobos de los emulsionantes de PEG y los emulsionantes de alquilfosfato son diferentes. El método de adsorción, la fuerza de unión y la capacidad de migración en la interfaz aceite-agua son muy diferentes y eventualmente se forman dos estructuras de membrana interfacial completamente diferentes.
2.1 emulsionante PEG
Los emulsionantes PEG como Ceteareth-20 y Steareth-21, que se utilizan habitualmente en las fórmulas diarias, son emulsionantes no iónicos típicos. El mecanismo de estabilización central se basa en la hidratación de la cadena de EO. El segmento de cadena de polietilenglicol en su estructura molecular puede formar una gran cantidad de enlaces de hidrógeno con moléculas de agua, formar una capa densa hidratada en la superficie de las gotas de aceite y depender de la solvatación para lograr la emulsificación de aceite y agua.
Este método de adsorción forma una capa de adsorción interfacial flexible, que se caracteriza por una alta actividad dinámica. La velocidad de intercambio de las moléculas de emulsionante de PEG en la interfaz es rápida y la interfaz se puede reorganizar rápidamente, lo que es adecuado para las necesidades de producción de emulsificación rápida y es adecuado para la producción de emulsión eficiente y por lotes. Sin embargo, las deficiencias también son muy obvias. La resistencia estructural de la membrana interfacial flexible es limitada, la fuerza de unión de las moléculas a la interfaz es débil y la movilidad interfacial es alta, lo que hace imposible formar un esqueleto interfacial estable.
Desde la perspectiva del comportamiento de fase, el sistema O/W construido con emulsionantes PEG es un sistema cinético estable típico, que se basa en un equilibrio dinámico continuo para mantener el estado de la emulsión, en lugar de la estabilidad rígida de la estructura misma. Esto también explica por qué muchas emulsiones del sistema PEG están en buenas condiciones para el almacenamiento a corto plazo a temperatura ambiente, pero después de una colocación a largo plazo, calentamiento o perturbación por fuerzas externas, son propensas a fluctuaciones de estado.
2.2 Emulsionante de alquilfosfato
El emulsionante de alquilfosfato representado por cetilfosfato de potasio y potasio y alquilfosfato de c20-22 tiene una estructura molecular única y ventajas duales. Un extremo es un grupo de ácido fosfórico fuertemente polar, que puede producir una fuerte interacción iónica con la fase acuosa y unir firmemente las moléculas de la fase acuosa. El otro extremo es una estructura alquílica hidrófoba de cadena larga, que puede anclar profundamente la fase oleosa y realizar la fuerte unión de las fases oleosa y acuosa.
En comparación con la membrana flexible de los emulsionantes PEG, los alquilfosfatos pueden formar una membrana interfacial semirrígida, la fuerza de unión interfacial mejora considerablemente, la movilidad de las moléculas en la interfaz aceite-agua se reduce significativamente y la regularidad y estabilidad de la estructura interfacial son mayores. La densidad aparente molecular en la superficie de las gotas de aceite se ha incrementado considerablemente, lo que reduce efectivamente la energía interfacial general y construye una red interfacial cuasi estructurada. Esta estructura no es rígida y curado, pero tiene estabilidad y flexibilidad, lo que puede resistir la interferencia del entorno externo y garantizar la textura suave de la emulsión cuando se aplica.
Basándose en las ventajas únicas de la estructura interfacial, los emulsionantes de alquilfosfato se utilizan a menudo en la formulación de sistemas de suspensión espesantes. Al tiempo que logran la estabilidad de la emulsificación, también pueden ayudar al sistema a espesar y suspender el polvo, y resolver los problemas de estratificación de la emulsión y sedimentación del polvo en una sola parada. Indicado para productos de maquillaje y protección solar de alta demanda.
III.Organización de fases y características de la zona de fases.
Con base en las diferentes características de formación de película interfacial, la morfología de la organización de fases, el rango de la zona de fase y la resistencia a la deriva de fase de los dos tipos de emulsionantes en el sistema O/W se diferencian significativamente. Esta es también la fuente principal de la diferencia de estabilidad en la fórmula. La diferencia crítica entre los dos se puede distinguir claramente desde la perspectiva del diagrama de fases.
3.1 Sistema emulsionante PEG
El rango de regiones de fase O/W de los emulsionantes PEG es relativamente amplio, y el valor HLB se puede ajustar para adaptarse a una variedad de sistemas de grasa, y la fórmula es altamente adaptable, lo que también es la razón principal de su gran popularidad. Sin embargo, la desventaja de este sistema es que la estabilidad de la fase es pobre y es sensible a la temperatura, el electrolito y el tiempo de almacenamiento.
3.2 Sistema de alquilfosfato
La región de fase O/W de los emulsionantes de alquilfosfato está relativamente concentrada, lo que requiere una mayor precisión en la relación de la fórmula, pero a cambio de una estabilidad de fase extremadamente fuerte. La red de interfaz cuasi estructurada que construye tiene una estructura estable, no es susceptible a perturbaciones de temperatura, electrolitos ni fuerzas externas, y casi no hay problemas de deriva de fase.
Cuando se utiliza una cantidad adecuada de ingredientes activos solubles en grasa, como el palmitato de ascorbilo, en el sistema de fórmula, el sistema de alquilfosfato puede ser compatible de manera estable con diversas sustancias activas y no habrá problemas de demulsificación del sistema ni de inactivación de componentes, y es adecuado para la investigación, el desarrollo y la producción de emulsiones de alto valor agregado.
IV.Comparación del rendimiento de aplicaciones macro
Las diferencias de comportamiento de fase microscópica eventualmente se reflejarán intuitivamente en las propiedades macroscópicas de la emulsión terminada, incluida la estabilidad de la viscosidad, la textura de la piel, la estabilidad de la resistencia a la intemperie y otras dimensiones, y los escenarios aplicables de los dos tipos de emulsionantes se dividen directamente.
4.1 Estabilidad de la viscosidad
Los emulsionantes de PEG en sí casi no tienen capacidad espesante y la viscosidad del sistema depende del ajuste de polímeros y espesantes adicionales, y el sistema de viscosidad general es pasivo y frágil. Al mismo tiempo, el sistema PEG es muy sensible a los electrolitos. Después de agregar minerales y componentes de electrolitos activos a la fórmula, es propenso a caídas repentinas de viscosidad, adelgazamiento del sistema y mala estabilidad de almacenamiento.
El sistema de alquilfosfato tiene la capacidad de espesarse activamente y la estructura de acumulación interfacial regular puede proporcionar directamente soporte de viscosidad para el sistema. No es necesario agregar muchos espesantes exógenos y la viscosidad del sistema es más natural y estable. Al mismo tiempo, su excelente tolerancia a los electrolitos se puede adaptar a varios aditivos, las fluctuaciones de la viscosidad en el almacenamiento a largo plazo son mínimas y el producto terminado se encuentra en un estado más estable.
4.2 Rendimiento de la textura de la piel
La loción del sistema PEG es suave de aplicar y ligera de usar.
La sensación en la piel del sistema de alquilfosfato es más ventajosa. Confiando en la estructura de interfaz semirrígida, presenta una textura estructurada y suave durante la aplicación, y la textura es uniforme y delicada.
V. Desembarco de producto exclusivo
En vista de los puntos débiles de la formulación actual de las lociones de belleza y cuidado de la piel, dos emulsionantes de alquilfosfato de grado verde PHSPTER™16PK y PHSPTER™922P, basándose en las ventajas del comportamiento de fase diferenciada, se adaptan con precisión a diferentes escenarios de investigación y desarrollo de emulsiones O/W, teniendo en cuenta la estabilidad, la sensación de la piel y la funcionalidad.
5.1 PHSPTER™16PK:
INCI se llama cetilfosfato de potasio.
Su principal ventaja es la excelente resistencia al agua. Una vez formada la película, se puede formar una película impermeable uniforme y transpirable en la superficie de la piel, lo que puede mejorar eficazmente la capacidad impermeable del protector solar y los productos sin maquillaje para retener el maquillaje y evitar el problema de la sudoración, el maquillaje manchado de agua y el protector solar. Al mismo tiempo, la piel se siente extremadamente liviana, sin una película pesada, y es adecuada para cremas de maquillaje livianas, protectores solares humectantes, lociones refrescantes para el cuidado de la piel y otros productos. El producto tiene una amplia gama de sistemas de adaptación y la cantidad recomendada de adición de la fórmula es 1-5%.
5.2 PHSPTER™922P
INCI se denomina alquilfosfato c20-22, fosfato de estearilo y alcohol behenílico.
La apariencia son partículas blancas. Como sistema emulsionante tipo esqueleto de alta estabilidad, este producto se enfoca en optimizar la capacidad espesante del sistema basándose en la retención de una excelente resistencia al agua.
En comparación con los emulsionantes de fosfato simple y los emulsionantes de PEG, 922P se adapta a escenas que cubren productos de alta gama, como cremas de maquillaje de alta estabilidad, protectores solares de gran aumento y lociones de maquillaje con polvo. La dosis recomendada de la fórmula también es del 1 al 5%. Tiene amplia adaptabilidad y funcionamiento sencillo. Es la materia prima preferida para las escenas de maquillaje emulsionante.
VI.Resumen de selección de fórmulas
En la selección de fórmulas, si busca una emulsificación rápida, una textura extremadamente refrescante y ligera, y controla el costo de las materias primas, las lociones comunes para el cuidado de la piel y las lociones humectantes básicas pueden elegir emulsionantes PEG para satisfacer las necesidades básicas de emulsificación. Sin embargo, si el producto necesita estabilidad duradera, maquillaje resistente al agua, dispersión uniforme del polvo, congelación y descongelación resistente a altas temperaturas o categorías de alta demanda como protector solar, crema de maquillaje y loción de maquillaje de alta gama, alquilfosfato Los emulsionantes son la mejor opción.
Entre ellos, PHSPTER™16PK es principalmente ligero y resistente al agua, adecuado para emulsiones ligeras e hidratantes de alta gama, y PHSPTER™922P es principalmente espesante de alta estabilidad, adecuado para productos de maquillaje en polvo, de alta estabilidad y de alta fijación. Los dos productos cubren con precisión las necesidades de fórmulas principales de las emulsiones O/W de alta gama.
Hubei Mingya New Material Technology Co., Ltd.
