Παρασκευάσματα καλλυντικών γαλακτωμάτων

Η διαλυτοποίηση συγκριτικά μικρών ποσοτήτων συστατικών ελαίου σε σκευάσματα ξεβγάλματος και σαμπουάν καταδεικνύει τις βασικές ιδιότητες γαλακτωματοποίησης που αναμένεται να εμφανίζουν οι αλκυλοπολυγλυκοζίτες ως μη ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες. Ωστόσο, είναι απαραίτητη η σωστή κατανόηση της συμπεριφοράς φάσης σε συστήματα πολλαπλών συστατικών, προκειμένου να αξιολογηθούν οι αλκυλοπολυγλυκοζίτες ως ισχυροί γαλακτωματοποιητές σε συνδυασμό με κατάλληλους υδρόφοβους συνγαλακτωματοποιητές. Γενικά, η διεπιφανειακή δραστικότητα των αλκυλοπολυγλυκοζιτών καθορίζεται από το μήκος της αλυσίδας άνθρακα και, σε μικρότερο βαθμό, από τον βαθμό πολυμερισμού (DP). Η διεπιφανειακή δραστικότητα αυξάνεται με το μήκος της αλκυλο αλυσίδας και βρίσκεται στο υψηλότερο σημείο της κοντά ή πάνω από την CMC με τιμή κάτω από 1 mN/m. Στη διεπιφάνεια νερού/ορυκτέλαιου, το C12-14 APG εμφανίζει χαμηλότερη επιφανειακή τάση από το C12-14 αλκυλοθειικό. Οι διεπιφανειακές τάσεις του n-δεκανίου, του ισοπροπυλικού μυριστικού και της 2-οκτυλο δωδεκανόλης έχουν μετρηθεί για καθαρούς αλκυλομονογλυκοζίτες (C8, C10, C12) και έχει περιγραφεί η εξάρτησή τους από τη διαλυτότητα των αλκυλοπολυγλυκοζιτών στην ελαιώδη φάση. Οι αλκυλοπολυγλυκοζίτες μέσης αλυσίδας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γαλακτωματοποιητές για γαλακτώματα o/w σε συνδυασμό με υδρόφοβους συνγαλακτωματοποιητές.

Τα αλκυλοπολυγλυκοζίδια διαφέρουν από τα αιθοξυλιωμένα μη ιονικά επιφανειοδραστικά στο ότι δεν υφίστανται μετατροπή φάσης που προκαλείται από τη θερμοκρασία από γαλακτώματα ελαίου-σε-νερό (O/W) σε γαλακτώματα ελαίου-σε-νερό (W/O). Αντίθετα, οι υδρόφιλες/λιπόφιλες ιδιότητες μπορούν να εξισορροπηθούν με ανάμειξη με έναν υδρόφοβο γαλακτωματοποιητή όπως μονοελαϊκή γλυκερίνη (GMO) ή αφυδατωμένη μονολαυρική σορβιτόλη (SML). Στην πραγματικότητα, η συμπεριφορά φάσης και η διεπιφανειακή τάση του συστήματος γαλακτωματοποιητή αλκυλοπολυγλυκοζίτη είναι πολύ παρόμοιες με εκείνες του συμβατικού συστήματος αιθοξυλικών λιπαρών αλκοολών, εάν χρησιμοποιηθεί η αναλογία ανάμειξης υδρόφιλου/λιπόφιλου γαλακτωματοποιητή στο μη αιθοξυλιωμένο σύστημα αντί της θερμοκρασίας ως βασική παράμετρος συμπεριφοράς φάσης.

Το σύστημα δωδεκανίου, νερού, λαυρυλογλυκοζίτη και λαυρικού σορβιτάνης ως υδρόφοβος συνγαλακτωματοποιητής σχηματίζει μικρογαλακτώματα σε μια ορισμένη αναλογία ανάμειξης C12-14 APG προς SML από 4:6 έως 6:4 (Σχήμα 1). Υψηλότερες περιεκτικότητες σε SML οδηγούν σε γαλακτώματα w/o, ενώ υψηλότερες περιεκτικότητες σε αλκυλοπολυγλυκοζίτες παράγουν γαλακτώματα o/w. Η μεταβολή της συνολικής συγκέντρωσης γαλακτωματοποιητή έχει ως αποτέλεσμα ένα λεγόμενο «ψάρι Kahlweit» στο διάγραμμα φάσεων, με το σώμα να περιέχει τριφασικά μικρογαλακτώματα και την ουρά μονοφασικά μικρογαλακτώματα, όπως παρατηρείται με αιθοξυλιωμένους γαλακτωματοποιητές ως συνάρτηση της θερμοκρασίας. Η υψηλή γαλακτωματοποιητική ικανότητα του μείγματος C12-14 APG/SML σε σύγκριση με ένα σύστημα αιθοξυλιωμένης λιπαρής αλκοόλης αντικατοπτρίζεται στο γεγονός ότι ακόμη και το 10% του μείγματος γαλακτωματοποιητή επαρκεί για να σχηματίσει ένα μονοφασικό μικρογαλάκτωμα.

Η ομοιότητα των προτύπων αναστροφής φάσης των δύο τύπων επιφανειοδραστικών ουσιών δεν περιορίζεται μόνο στη συμπεριφορά φάσης, αλλά μπορεί επίσης να εντοπιστεί στην τάση διεπιφάνειας του συστήματος γαλακτωματοποίησης. Οι υδρόφιλες - λιπόφιλες ιδιότητες του μείγματος γαλακτωματοποιητή έφτασαν σε ισορροπία όταν η αναλογία C12-14 APG/SML ήταν 4:6 και η τάση διεπιφάνειας ήταν η χαμηλότερη. Αξιοσημείωτα, μια πολύ χαμηλή ελάχιστη τάση διεπιφάνειας (περίπου 10^-3mN/m) παρατηρήθηκε χρησιμοποιώντας το μείγμα C12-14 APG/SML.

Μεταξύ των αλκυλογλυκοζιτών που περιέχουν μικρογαλακτώματα, ο λόγος για την υψηλή διεπιφανειακή δραστικότητα είναι ότι οι υδρόφιλοι αλκυλογλυκοζίτες με μεγαλύτερες ομάδες κεφαλής γλυκοζιτών και οι υδρόφοβοι συνγαλακτωματοποιητές με μικρότερες ομάδες αναμειγνύονται στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού σε ιδανική αναλογία. Η ενυδάτωση (και το αποτελεσματικό μέγεθος της κεφαλής ενυδάτωσης) εξαρτάται λιγότερο από τη θερμοκρασία από ό,τι στην περίπτωση των αιθοξυλιωμένων μη ιονικών επιφανειοδραστικών ουσιών. Έτσι, παράλληλη διεπιφανειακή τάση παρατηρείται μόνο για την ελαφρώς εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία συμπεριφορά φάσης του μείγματος μη αιθοξυλιωμένων γαλακτωματοποιητών.

Αυτό παρέχει ενδιαφέρουσες εφαρμογές επειδή, σε αντίθεση με τα αιθοξυλικά λιπαρών αλκοολών, τα αλκυλογλυκοζίδια μπορούν να σχηματίσουν μικρογαλακτώματα σταθερά στη θερμοκρασία. Μεταβάλλοντας την περιεκτικότητα σε επιφανειοδραστική ουσία, τον τύπο της επιφανειοδραστικής ουσίας που χρησιμοποιείται και την αναλογία ελαίου/νερού, μπορούν να παραχθούν μικρογαλακτώματα με συγκεκριμένες ιδιότητες, όπως διαφάνεια, ιξώδες, επιδράσεις τροποποίησης και ιδιότητες αφρισμού. Συν-γαλακτωματοποιητής στο μικτό σύστημα θειικού αλκυλοαιθέρα και μη ιόντων, παρατηρείται η διογκωμένη περιοχή μικρογαλακτώματος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διαμόρφωση συμπυκνωμένων ή λεπτών σωματιδίων γαλακτωμάτων ελαίου-νερού.

Έχει γίνει αξιολόγηση ψευδοτριμερών τριγώνων φάσης πολυσυστατικών συστημάτων που περιέχουν αλκυλοπολυγλυκοζίτη/SLES και SML με έναν υδρογονάνθρακα (διοκτυλοκυκλοεξάνιο) και αλκυλοπολυγλυκοζίτη/SLES και GMO με πολικά έλαια (δικαπρυλυλαιθέρας/οκτυλοδωδεκανόλη). Αυτά καταδεικνύουν τη μεταβλητότητα και την έκταση των περιοχών για o/w, w/o ή μικρογαλακτώματα για εξαγωνικές φάσεις και για ελασματώδεις φάσεις σε εξάρτηση από τη χημική δομή και την αναλογία ανάμειξης των συστατικών. Εάν αυτά τα τρίγωνα φάσης επικαλυφθούν με αντίστοιχα τρίγωνα απόδοσης που υποδεικνύουν για παράδειγμα τη συμπεριφορά αφρισμού και τις ιδιότητες ιξώδους των αντίστοιχων μειγμάτων, παρέχουν πολύτιμη βοήθεια στον παρασκευαστή στην εύρεση συγκεκριμένων και καλά σχεδιασμένων σκευασμάτων μικρογαλακτώματος για π.χ. καθαριστικά προσώπου ή αφρόλουτρα επαναλίπανσης. Για παράδειγμα, ένα κατάλληλο σκεύασμα μικρογαλακτώματος για αφρόλουτρα επαναλίπανσης μπορεί να προκύψει από το τρίγωνο φάσης.