Πώς να ελέγξετε τη σταθερότητα των καλλυντικών σκευασμάτων

Το γαλάκτωμα είναι ένα θερμοδυναμικά ασταθές σύστημα και η διάρκεια ζωής του είναι περιορισμένη. Δείχνει ότι η σταθερότητα του γαλακτώματος είναι ένα σημαντικό ζήτημα για τους καλλυντικούς διαμορφωτές. Τα εμπορικά καλλυντικά πρέπει να έχουν διάρκεια ζωής 2-3 χρόνια. Η διάρκεια ζωής ενός γαλακτώματος μπορεί να οριστεί ως το χρονικό διάστημα που χρειάζεται για να επιδεινωθεί το γαλάκτωμα σε απαράδεκτο επίπεδο για τους καταναλωτές. Χρειάζεται πολύς χρόνος για να διανεμηθούν και να αποθηκευτούν τα εμπορικά καλλυντικά στους καταναλωτές. Γενικά, η διάρκεια ζωής των καλλυντικών είναι 2 έως 3 χρόνια. Ορισμένες χώρες απαιτούν εξωχρηματιστηριακά (εξωχρηματιστηριακά) γαλακτώματα που περιέχουν αντιηλιακούς παράγοντες για να έχουν σταθερότητα μεγαλύτερη των 5 ετών. Δεδομένου ότι η μέτρηση της διάρκειας ζωής σε πραγματικό χρόνο είναι χρονοβόρα, γενικά οι εταιρείες καλλυντικών σπάνια διεξάγουν έρευνα διάρκειας ζωής σε πραγματικό χρόνο, οπότε είναι σημαντικό να σχεδιαστούν δοκιμές που προβλέπουν με ακρίβεια τη διάρκεια ζωής των γαλακτωμάτων. Αν και υπάρχουν πολλά τέτοια προγράμματα αυτή τη στιγμή, εξακολουθεί να υπάρχει μια ορισμένη απόσταση από την πραγματικότητα, υποδεικνύοντας ότι η σταθερότητα του γαλακτώματος δεν είναι ένα απλό θέμα.

(1) Ο μηχανισμός της αστάθειας γαλακτώματος

Όταν το γαλάκτωμα γερνάει, υφίσταται φυσικές αλλαγές για να κάνει το γαλάκτωμα ασταθές. Συμπεριλαμβανομένων των επιπτώσεων της διαστρωμάτωσης της βαρύτητας, της κροκίδωσης και της δυσαναλογίας.

Το πιθανό αποτέλεσμα του διαχωρισμού βαρύτητας είναι η κροκίδωση. Η κροκίδωση είναι ένα φαινόμενο ιζηματοποίησης ή διαστρωμάτωσης. Κατά τη διάρκεια της κροκίδωσης, εξακολουθεί να γαλακτωματοποιείται, αλλά το πλούσιο διασκορπισμένο στρώμα φάσης συγκεντρώνεται στο ανώτερο στρώμα (στο γαλάκτωμα O /W), ή στο κάτω στρώμα (στο γαλάκτωμα O /W). γαλάκτωμα W/O). Οι αλλαγές που προκαλούνται από αυτά τα δύο είδη βαρύτητας είναι αναστρέψιμες και η ανακίνηση μπορεί να διασκορπίσει εκ νέου τα συγκεντρωτικά υλικά. Αυτές οι συνθήκες υπακούουν στο νόμο του Στόουκς, δηλαδή η ταχύτητα διαχωρισμού είναι ανάλογη με τη διαφορά πυκνότητας μεταξύ της φάσης του λαδιού και της φάσης του νερού και το ιξώδες της συνεχούς φάσης είναι ανάλογο με το μέγεθος σωματιδίων της διασκορπισμένης φάσης. Ως εκ τούτου, η αύξηση του ιξώδους της συνεχούς φάσης ή η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων χρησιμοποιώντας κολλοειδείς μύλους ή ομογενοποίηση μπορεί να αυξήσει τη σταθερότητα του γαλακτώματος.

Όταν τα διασκορπισμένα σταγονίδια φάσης ενώνονται και συνδυάζονται για να σχηματίσουν μεγαλύτερα σταγονίδια, συμβαίνει συνένωση. Τελικά θα συμβεί διαχωρισμός φάσης. Εάν η ποσότητα του γαλακτωματοποιητή δεν είναι αρκετή για να κρατήσει τα σταγονίδια μικρά, αλλά αρκετά για να αποτρέψει την κροκίδωση, ή περαιτέρω συνένωση σε ένα γαλάκτωμα με μεγαλύτερη κατανομή σωματιδίων, αυτή η κατάσταση ονομάζεται περιορισμένη συνένωση.

Η επίδραση δυσαναλογίας προκαλείται από την εσωτερική πίεση του σταγονιδίων που είναι υψηλότερη από την εξωτερική πίεση του σταγονιδίων. Αυτή η κινητήρια δύναμη θα προκαλέσει τη διάχυση των χημικών συστατικών από μικρά σταγονίδια σε μεγαλύτερα σταγονίδια ή ενδεχομένως στη συνεχή φάση. Δεδομένου ότι διαφορετικά συστατικά του συστήματος επιφανειοδραστικών ινών μπορεί να διαχέουν από μικρά σταγονίδια σε μεγάλα σταγονίδια με διαφορετικούς ρυθμούς, ως αποτέλεσμα, τα μικρά σταγονίδια γίνονται μικρότερα και τα μεγάλα σταγονίδια γίνονται μεγαλύτερα.

(2) Δοκιμή σταθερότητας γαλακτώματος

Πολλές πειραματικές μέθοδοι που προβλέπουν τη σταθερότητα του γαλακτώματος έχουν αναφερθεί στη βιβλιογραφία. Περιλαμβάνει κυρίως επιταχυνόμενη δοκιμή, δοκιμή σε πραγματικό χρόνο και ρεολογική μέτρηση.

1. Επιταχυνόμενη δοκιμή

Η επιταχυνόμενη δοκιμή είναι μια μέθοδος που βασίζεται στην εφαρμογή φορτίου στο σύστημα, όπως η αύξηση της θερμοκρασίας ή η φυγοκεντρική δράση. Ο εγγενής κίνδυνος οποιασδήποτε επιταχυνόμενης δοκιμής είναι να υποβληθεί το γαλάκτωμα σε συνθήκες πολύ πέρα από αυτό που πραγματικά βιώνεται. Ως εκ τούτου, τα επιταχυνόμενα αποτελέσματα των δοκιμών θα πρέπει να χρησιμοποιούνται με προσοχή και τα συμπεράσματα θα πρέπει να συγκρίνονται και να επιβεβαιώνονται από τα αποτελέσματα υπό κανονικές συνθήκες αποθήκευσης.

Η βασισμένη στη θερμοκρασία επιταχυνόμενη δοκιμή χρησιμοποιεί τη σταθερή υψηλή θερμοκρασία,

(Παραδείγματος χάριν, 40°C ή 48°C) ή κύκλος παγώματος-τήξης (-15~5°C στη θερμοκρασία δωματίου). Η θεωρητική βάση για τη χρήση επιταχυνόμενων δοκιμών υψηλής θερμοκρασίας είναι η εξίσωση Arrhenius που περιγράφει τη σχέση μεταξύ της σταθερής ρυθμού χημικής αντίδρασης και της θερμοκρασίας, δηλαδή, εάν η θερμοκρασία αυξηθεί κατά 10°C, η ταχύτητα των περισσότερων χημικών αντιδράσεων διπλασιάζεται. Ως εκ τούτου, 3 χρόνια στους 20°C θα πρέπει να είναι ισοδύναμα με 4, 5 μήνες στους 50°C. Ωστόσο, καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, το ιξώδες του γαλακτώματος μειώνεται και η ισορροπία της διαλυτότητας επιφανειοδραστικών όντων αλλάζει. Μπορούν επίσης να συμβούν και άλλες αλλαγές, όπως η ενυδάτωση των κολλοειδών στερεών και πολυμερών, ο διαχωρισμός των μορίων μεταξύ των δύο φάσεων και η τήξη κεριών ή άλλων ουσιών. Μερικοί από τους κύριους παράγοντες που καθιστούν τα γαλακτώματα σταθερά θα εξαφανιστούν ξαφνικά σε υψηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα τα γαλακτώματα να γίνουν ασταθή.

Οι επιταχυνόμενες δοκιμές μερικές φορές παράγουν ορισμένες παραπλανητικές πληροφορίες. Ορισμένα γαλακτώματα που διαχωρίζονται επίσης σε υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να έχουν διαφορετική διάρκεια ζωής σε θερμοκρασία δωματίου. Οι μη ιονικοί γαλακτωματοποιητές βασίζονται στην ενυδάτωση των ομάδων πολυοξυαιθυλενίου τους για να σταθεροποιήσουν τα γαλακτώματα και η επιλογή τους βασίζεται στα χαρακτηριστικά διεπαφής σε θερμοκρασία δωματίου. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η ενυδάτωση των γαλακτωματοποιητών γίνεται μικρότερη και οι τιμές HLB τους είναι εντελώς διαφορετικές. Μπορούν να θεωρηθούν ως μόρια διαφορετικών ιδιοτήτων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το γαλάκτωμα είναι πιο σταθερό σε υψηλή θερμοκρασία από ό, τι σε χαμηλή θερμοκρασία. Στην περίπτωση αυτή, εάν το συμπέρασμα πραγματοποιείται μόνο με βάση την επιταχυνόμενη δοκιμή υψηλής θερμοκρασίας, δεν είναι μόνο εσφαλμένη, αλλά και παραπλανητική.

Ο κύκλος κατάψυξης-τήξης αυξάνει επίσης το φορτίο του γαλακτώματος και υπάρχουν ορισμένα εγγενή προβλήματα. Σε θερμοκρασίες κατάψυξης, ο σχηματισμός κρυστάλλων πάγου σε γαλακτώματα O/W μπορεί να επιμηκυναν και να ισοπεδώνουν σωματίδια πετρελαίου. Επιπλέον, το λιπόφιλο μέρος του γαλακτωματοποιητή χάνει τη ρευστότητά του και το υδρόφιλο μέρος «αφυδατώνει» αυθόρμητα λόγω της κατάψυξης και της καθίζησης του νερού. Εάν το γαλάκτωμα "θεραπεύει" πριν συμβεί συνένωση, το γαλάκτωμα θα αντέξει τη δοκιμή. Εάν ο ρυθμός εκ νέου διάλυσης των συστατικών είναι αργός, το γαλάκτωμα είναι ασταθές, το οποίο είναι διαφορετικό από τη διαδικασία που συμβαίνει σε θερμοκρασία δωματίου.

Η φυγοκεντρική δράση είναι μια άλλη μέθοδος που χρησιμοποιεί επιταχυνόμενη βαρύτητα για να εφαρμόσει ένα φορτίο στο γαλάκτωμα. Η ακτίνα είναι 10cm, και η ταχύτητα 3750r/min για 5h ισοδυναμεί με 1 έτος για τη βαρύτητα. Ως εκ τούτου, αυτή η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί σε διαδικασίες όπου η ταχύτητα είναι καθοριστική για την κροκίδωση και τη διαστρωμάτωση. Μερικοί άνθρωποι χρησιμοποιούν τη μέθοδο υπερκεντρίωσης για να καθορίσουν ποσοτικά τη σταθερότητα του γαλακτώματος. Ο χρόνος που απαιτείται είναι μικρότερος από αυτόν της παραδοσιακής μεθόδου, αλλά απαιτείται περισσότερη δουλειά για τη μελέτη της συσχέτισης μεταξύ των αποτελεσμάτων και των δοκιμών σε πραγματικό χρόνο και τη χρήση της συσχέτισης για την πρόβλεψη της σταθερότητας του γαλακτώματος. Η ταχύτητα της υπερκεντρίωσης είναι μέχρι 25000r/min. Υπό τέτοιες συνθήκες υψηλής ταχύτητας, υπάρχει διαφορά μεταξύ της σταθερότητας του γαλακτώματος και της σταθερότητας υπό κανονικές συνθήκες. κάτω από τέτοια φυγοεκφόρηση υψηλής ταχύτητας, μόνο ο συνένωση είναι το αποφασιστικό στάδιο της ταχύτητας, έτσι τα σταγονίδια ή τα σωματίδια συσσωρεύονται γρήγορα, προκαλώντας το μέσο νερού να διαχωριστεί γρήγορα. Υπό κανονικές συνθήκες αποθήκευσης, εμφανίζεται αναστρέψιμη κροκίδωση και μη αναστρέψιμη κροκίδωση, οι οποίες μπορεί να είναι το αποφασιστικό στάδιο της ταχύτητας της διεργασίας. Επιπλέον, η εφαρμογή μιας τέτοιας ισχυρής δύναμης θα προκαλέσει τη διαρροή της υγρής μεμβράνης του υγρού υδατικής φάσης μεταξύ των σταγονιδίων και θα προκαλέσει την καταστροφή της μεμβράνης γαλακτωματοποιητή.

Μόνο μελετώντας περαιτέρω τη συσχέτιση μεταξύ των αποτελεσμάτων της επιταχυνόμενης δοκιμής και των αποτελεσμάτων υπό γενικές συνθήκες αποθήκευσης, μπορεί η επιταχυνόμενη δοκιμή να χρησιμοποιηθεί σωστά για την πρόβλεψη της σταθερότητας του γαλακτώματος.