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

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

Podział spc Jonowe Anionowe Kationowe amfoteryczne Niejonowe

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

powietrze woda

powietrze woda olej

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

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

CMC

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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”

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

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...

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

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

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

Syndety Wady jednak odtłuszczają skórę niestety są drogie

Formy fizykochemiczne kosmetyków

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

Emulsje Faza zewnętrzna Faza wewnętrzna

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

Proste emulsje O/W W/O

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

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

Emulgatory O/W W/O

HLB - Hydrophilic-lipophilic balance Metoda Griffina obliczania HLB

HLB emulgatora olej woda Niskie HLB Wysokie HLB

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

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

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

HLB = 1 HLB = 10 HLB = 19 olej woda

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

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

Odwracalna niestabilność emulsji śmietanowanie sedymentacja

Niestabilność nieodwracalna Flokulacja (odwracalna niestabilność) Koalescencja Łamanie

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)

Modyfikatory reologii

Zagęstniki Zastosowania modyfikacja reologii roztworów żele stabilizacja i modyfikacja reologii emulsji

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

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