Środki powierzchniowo czynne (spc)

Prezentacja na temat: "Środki powierzchniowo czynne (spc)"— Zapis prezentacji:

1 Środki powierzchniowo czynne (spc)
Budowa – amfifilowa Część hydrofilowa Część hydrofobowa Warunek czynności powierzchniowej Udział obu struktur w cząsteczce musi być znaczący Część hydrofilowa Część hydrofobowa

2 SPC Cząsteczki amfifilowe
Powinowactwo do wody Woda solwatuje część hydrofilową Powinowactwo do fazy hydrofobowej Olej solwatuje część hydrofobową Solwatacja – stabilizacja układu substancji rozpuszczanej i rozpuszczalnika, polega na tworzeniu oddziaływań pomiędzy cząsteczkami substancji rozpuszczanej a cząsteczkami rozpuszczalnika

3

4 Podział spc Jonowe Anionowe Kationowe amfoteryczne Niejonowe

5

6 SPC Adsorpcja na granicy faz
Cząsteczki orientują się tak by minimalizować energię wewnętrzną układu Fragment hydrofilowy w fazie wodnej Fragment hydrofobowy w gazie lub fazie olejowej

7 powietrze woda

8 powietrze woda olej

9 SPC – zwiększanie stężenia
Po wysyceniu granicy faz cząsteczki spc zaczynają organizować się w roztworze Korzystne energetycznie jest dobre solwatowanie cząsteczek, tworzą się agregaty i micele, Wzrasta stopień uporządkowania układu –zmieniają się właściwości fizykochemiczne

10

11

12 Krytyczne stężenie miceli (CMC)
Charakterystyczne stężenie spc w układzie Spc zaczynają organizować się w micele Wysycenie granicy faz Cząsteczki spc zaczynają organizować się wewnątrz układu Minimalizacja niekorzystnych oddziaływań Korzystna konfiguracja energetyczna

13 CMC

14 CMC - Critical Micelle Concentration
krytyczne stężenie miceli stężenie spc w którym pojawiają się micele Dramatyczna zmiana właściwości fizykochemicznych roztworu: Napięcia powierzchniowego, przewodnictwa itp.. CMC jest wartością charakterystyczną dla danego spc w danej temperaturze

15 Rozpuszczanie i temperatura
Podgrzewanie roztworu = dostarczanie energii Wiele związków chemicznych lepiej rozpuszcza się „na ciepło” Zależność liniowa Spc zachowują się nietypowo

16 Rozpuszczanie i temperatura
Jonowe spc Przekroczenie pewnej, charakterystycznej temperatury powoduje drastyczne poprawienie rozpuszczalności Punkt Kraffta Niejonowe spc Przekroczenie pewnej temperatury powoduje POGORSZENIE rozpuszczalności Punkt zmętnienia

17 Zatężanie roztworów spc
Zatężanie roztworów spc powyżej wartości CMC powoduje zwiększenie stopnia uporządkowania układu Micele kuliste (sferyczne) Micele walcowe Micele heksagonalne Micele heksagonalne odwrócone Warstwy lamelarne Zmiana stopnia uporządkowania jest związana ze zmianą lepkości

18 Zastosowanie spc Emulgatory W/O i O/W Stabilizacja zawiesin
Środki pianotwórcze Solubilizacja Środki myjące

19 Mycie ciała Znaczenie dla higieny Problemy kulturowe i ekonomiczne
wanna kontra prysznic

20 Środki myjące Usuwanie brudu Łagodność dla skóry
wysuszanie podrażnienia Wygoda i łatwość użycia Przyjemność

21 Brud na powierzchni skóry
Sebum Złuszczone korneocyty Kurz NaCl i inne sole mineralne z potu Bakterie Produkty rozkładu sebum przez bakterie Inne zanieczyszczenia

22 Mechanizm mycia Oddziaływania spc z zanieczyszczeniami lipofilowymi
zmniejszanie napięcia międzyfazowego Odrywanie zanieczyszczeń dyspergowanie, emulgowanie Odprowadzanie zanieczyszczeń spłukiwanie, ścieranie... Adsorpcja spc na mytej powierzchni Adsorpcja innych związków na mytej powierzchni

23

24

25 Oddziaływanie środków myjących ze skórą
Zmywanie płaszcza hydrolipidowego TEWL Zmiana pH powierzchni naskórka tworzenie i stabilność bariery Wymywanie składników NMF Wymywanie lipidów warstwy rogowej własności barierowe s.c. Wpływ na strukturę warstw lipidowych s.c.

26 Oddziaływanie środków myjących ze skórą
Sorpcja na powierzchni struktur proteinowych s.c korneocyty enzymy Penetracja spc do żywych warstw naskórka sorpcja na błonach komórkowych – podrażnienia reakcje z enzymami

27 Skutki działania spc Pogorszenie funkcji barierowych
suchość i szorstkość skóry alergie Podrażnienia i stany zapalne

28 Środki myjące powinny dobrze usuwać brud:
rozpuszczać i emulgować tłuszcze zwilżać i odrywać od skóry zanieczyszczenia stałe dawać dobrą pianę

29 Podział środków myjących
mydła - stałe i ciekłe combo - stałe i ciekłe syndety - stałe i ciekłe - żele pod prysznic, płyny kąpielowe, inne

30 Mydła Sole kwasów tłuszczowych Forma: kostka, „mydła w płynie”
słabo rozpuszczalne w wodzie zawsze mają odczyn alkaliczny (pH > 8,5) przy pH < 8,5 tracą charakter soli, powstają z nich wolne kwasy tłuszczowe wolne kwasy tłuszczowe działają drażniąco Forma: kostka, „mydła w płynie”

31 Mydła Zalety tradycja niska cena doskonałe działanie myjące ekologia
już nasze babki... niska cena najtańszy środek myjący doskonałe działanie myjące zmywa praktycznie wszystko ekologia prawie jadalne nie szkodzi środowisku

32 Mydła Wady wysoka wartość pH wrażliwość na twardą wodę
ale tak naprawdę jest to wada dla 10% użytkowników wrażliwość na twardą wodę czyli - trudno się pieni, powstaje osad...

33 Preparaty typu “combo”
Combo = combination bar Zawierają: mydła i środki powierzchniowo czynne alkaliczne Mogą być mniej alkaliczne niż mydło dobrze myją odporne na twardą wodę Forma: kostka lub płyn/żel

34 Syndety oparte są na detergentach “syntetycznych” nie zawierają mydeł
mogą mieć dowolną wartość pH mogą mieć bardzo różną jakość potencjalne działanie drażniące częściej w formie płynów i żeli

35 Syndety Zalety mają niesamowitą siłę działania mogą mieć dowolne pH
naprawdę zmywają wszystko mogą mieć dowolne pH nadają się dla wszystkich twarda woda im nie szkodzi

36 Syndety Wady jednak odtłuszczają skórę niestety są drogie

37 Formy fizykochemiczne kosmetyków

38 Emulsja: Makroskopowy układ heterogenny, składający się z co najmniej dwóch, niemieszających się ze sobą faz, z których jedna jest zdyspergowana w drugiej w postaci kropel

39 Emulsje Faza zewnętrzna Faza wewnętrzna

40 Rodzaje emulsji klasyczne: olej w wodzie (O/W), woda w oleju (W/O), emulsje niewodne wielokrotne: olej w wodzie w oleju (O1/W/O2), woda w oleju w wodzie (W1/O/W2) mikroemulsje (F < 10-8 m) emulsje żelowe (W/O, faza wodna > 90%) układy pochodne: roztwory micelarne, układy ciekłokrystaliczne

41 Proste emulsje O/W W/O

42 Emulsje wielokrotne układy W/O/W i O/W/O 42

43 Emulgatory Substancje umożliwiające otrzymanie stabilnej emulsji, dzięki temu, że obniżają napięcie międzyfazowe. Efektywność działania emulgatorów zależy od zdolności do obniżania wyżej wymienionego napięcia, a także od możliwości uczestniczenia w innych zjawiskach stabilizujących emulsje

44 Emulgatory O/W W/O

45 HLB - Hydrophilic-lipophilic balance
Metoda Griffina obliczania HLB

46 HLB emulgatora olej woda Niskie HLB Wysokie HLB

47 HLB HLB = 1-4 HLB = 3-6 Silna lipofilowość
Brak rozpuszczalności w wodzie Brak dyspergowalności w wodzie HLB = 3-6 Umiarkowana lipofilowość Brak rozpuszczalności w wodzie Słaba dypergowalność

48 HLB HLB = 6-8 HLB = 8-10 Umiarkowana lipofilowość
Brak rozpuszczalności w wodzie Umiarkowana dyspergowalność HLB = 8-10 Bardzo dobra dyspergowalność

49 HLB HLB = 10-13 HLB > 13 Słaba hydrofilowość
Umiarkowana rozpuszczalność w wodzie HLB > 13 Związki hydrofilowe Dobra rozpuszczalność w wodzie Słaba rozpuszczalność w oleju

50 HLB = 1 HLB = 10 HLB = 19 olej woda

51 HLB HLB Zastosowanie 4-6 Emulgatory w/o 7-9 Czynniki zwilżające 8-18
Emulgatory o/w 13-15 Środki myjące 15-18 solubilizatory

52 Emulsja i solubilizat solubilizat emulsja
Układ transparentny, ponieważ oddziaływania, pomiędzy spc, a substancją solubilizowaną są na poziomie molekularnym emulsja Układ nietransparentny

53 Odwracalna niestabilność emulsji
śmietanowanie sedymentacja

54 Niestabilność nieodwracalna
Flokulacja (odwracalna niestabilność) Koalescencja Łamanie

55 Hydrożele Roztwory wodne lub wodno-alkoholowe zagęszczane polimerami naturalnymi lub syntetycznymi Zastosowania Modelowanie włosów Pielęgnacja skóry („zageszczone toniki”) Demakijaż Maseczki Higiena jamy ustnej (żel krzemowy + polimery stabilizujące)

56 Modyfikatory reologii

57 Zagęstniki Zastosowania modyfikacja reologii roztworów żele
stabilizacja i modyfikacja reologii emulsji

58 Zagęstniki Klasyfikacja polimery
naturalne syntetyczne otrzymywane biotechnologicznie zagęstniki niskocząsteczkowe (najczęściej nieorganiczne)

59 Zagęstniki Polimery jonowe niejonowe lepkość silnie zależy od pH
punkt izoelektryczny jest granicą przejścia ciecz-żel niejonowe lepkość zależy od stężenia