Kuidas kontrollida kosmeetikatoodete stabiilsust

Emulsioon on termodünaamiliselt ebastabiilne süsteem ja selle eluiga on piiratud. See näitab, et emulsiooni stabiilsus on kosmeetiliste formulaatorite jaoks oluline küsimus. Kommertskosmeetika säilivusaeg peab olema 2-3 aastat. Emulsiooni säilivusaega võib määratleda kui aega, mis kulub emulsiooni halvenemiseks tarbijate jaoks vastuvõetamatu tasemeni. Kommertskosmeetika levitamine ja säilitamine tarbijatele võtab kaua aega. Üldiselt on kosmeetikatoodete säilivusaeg 2 kuni 3 aastat. Mõned riigid nõuavad, et käsimüügiemulsioonid, mis sisaldavad päikesekaitsevahendeid, oleksid püsivad kauem kui 5 aastat. Kuna reaalajas säilivusaja mõõtmine on aeganõudev, viivad kosmeetikaettevõtted tavaliselt läbi reaalajas säilivusaja uuringuid, mistõttu on oluline kavandada katsed, mis täpselt ennustavad emulsioonide säilivusaega. Kuigi praegu on selliseid programme palju, on reaalsusest endiselt teatud kaugus, mis näitab, et emulsiooni stabiilsus ei ole lihtne asi.

(1) Emulsiooni ebastabiilsuse mehhanism

Kui emulsioon on vananenud, läbib see füüsilisi muutusi, et muuta emulsioon ebastabiilseks. Sealhulgas gravitatsiooni kihistumise, flokulatsiooni ja ebaproportsiooni mõju.

Gravitatsiooni eraldumise võimalik tulemus on flokulatsioon. Flokulatsioon on settimise või kihistumise nähtus. Flokulatsiooni ajal on see endiselt emulgeeritud, kuid rikkalik dispergeeritud faasikiht on koondunud ülemisse kihti (O/W emulsioonis) või alumisse kihti (O/W emulsioonis). W/O emulsioon). Nende kahe gravitatsiooniliigi põhjustatud muutused on pöörduvad ja loksutamine võib agregeeritud materjalid uuesti hajutada. Need tingimused järgivad Stokes'i seadust, see tähendab, et eralduskiirus on proportsionaalne õlifaasi ja veefaasi tiheduse erinevusega ning pideva faasi viskoossus on proportsionaalne dispergeeritud faasi osakeste suurusega. Seetõttu võib pideva faasi viskoossuse suurendamine või osakeste suuruse vähendamine kolloidveskite või homogeniseerimise abil suurendada emulsiooni stabiilsust.

Kui hajutatud faasi tilgad viiakse kokku ja kombineeritakse suuremate tilkade moodustamiseks, tekib koalitsiooni. Lõpuks toimub faasi eraldamine. Kui emulgaatori kogus ei ole piisav tilkade väikesena hoidmiseks, kuid piisavalt, et vältida flokulatsiooni, või edasisest liitumisest suurema osakeste jaotumisega emulsiooniks, nimetatakse seda olukorda piiratud koalitsiooniks.

Ebaproportsionatsiooniefekt on tingitud sellest, et tilga siserõhk on suurem kui tilga väline rõhk. See edasiviiv jõud põhjustab keemiliste komponentide hajumise väikestest tilkadest suuremate tilkadeni või võib-olla pidevasse faasi. Kuna pindaktiivse süsteemi erinevad komponendid võivad hajuda väikestest tilkadest suurte tilkadeni erineva kiirusega, muutuvad väikesed tilgad väiksemaks ja suured tilgad suuremaks.

(2) Emulsiooni stabiilsuse katse

Kirjanduses on teatatud paljudest katsemeetoditest, mis ennustavad emulsiooni stabiilsust. See hõlmab peamiselt kiirendatud testi, reaalajas testi ja reoloogilist mõõtmist.

1. Kiirendatud katse

Kiirendatud katse on meetod, mis põhineb koormuse rakendamisel süsteemile, näiteks temperatuuri tõus või tsentrifugaaltoime. Kiirendatud katse olemuslik oht on emulsiooni allutamine tingimustele, mis on palju suuremad kui tegelikult kogetu. Seetõttu tuleks kiirendatud katsetulemusi kasutada ettevaatlikult ning tulemusi tuleks võrrelda ja kinnitada tavalistes ladustamistingimustes.

Temperatuuripõhises kiirendatud katses kasutatakse pidevat kõrget temperatuuri,

(Näiteks 40 °C või 48 °C) või külmsulamistsükkel (-15~5 °C toatemperatuurini). Kõrgetemperatuuriliste kiirendatud katsete kasutamise teoreetiline alus on Arrheniuse võrrand, mis kirjeldab keemilise reaktsiooni kiiruse konstanti ja temperatuuri suhet, st kui temperatuur tõuseb 10 °C võrra, kahekordistub enamiku keemiliste reaktsioonide kiirus. Seetõttu peaks 3 aastat temperatuuril 20 °C olema 50 °C juures 4,5 kuud. Kuid temperatuuri tõustes väheneb emulsiooni viskoossus ja pindaktiivse aine lahustuvuse tasakaal muutub. Samuti võib esineda muid muutusi, nagu kolloidsete tahkete ainete ja polümeeride hüdratsioon, molekulide jagamine kahe faasi vahel ning vahade või muude ainete sulatamine. Mõned peamised tegurid, mis muudavad emulsioonid stabiilseks, kaovad äkki kõrgetel temperatuuridel, mille tulemusena muutuvad emulsioonid ebastabiilseks.

Kiirendatud testimine annab mõnikord eksitavat teavet. Mõnedel emulsioonidel, mis on eraldatud ka kõrgetel temperatuuridel, võib toatemperatuuril olla erinev säilivusaeg. Mitteioonsed emulgaatorid toetuvad emulsioonide stabiliseerimiseks oma polüoksüetüleeni rühmade hüdratatsioonile ja nende valik põhineb toatemperatuuril olevatel liideste omadustel. Kõrgetel temperatuuridel muutub emulgaatorite hüdratsioon väiksemaks ja nende HLB väärtused on täiesti erinevad. Neid võib pidada erinevate omadustega molekulideks. Mõnel juhul on emulsioon kõrgel temperatuuril stabiilsem kui madalal temperatuuril. Sellisel juhul, kui järeldus tehakse ainult kõrgetemperatuurilise kiirendatud katse põhjal, ei ole see mitte ainult vale, vaid ka eksitav.

Külmumis-sulamistsükkel suurendab ka emulsiooni koormust ja on mõningaid loomupäraseid probleeme. Külmumistemperatuuril võib jääkristallide moodustumine O/W emulsioonides piklikke ja lamedamaks õliosakesi. Lisaks kaotab emulgaatori lipofiilne osa oma voolavuse ja hüdrofiilne osa "dehüdreerub" spontaanselt vee külmumise ja sademete tõttu. Kui emulsioon "ravib" enne koalitsiooni toimumist, peab emulsioon katsele vastu. Kui komponentide lahustumiskiirus on aeglane, on emulsioon ebastabiilne, mis erineb toatemperatuuril toimuvast protsessist.

Tsentrifugaaltoime on veel üks meetod, mis kasutab kiirendatud gravitatsiooni koormuse rakendamiseks emulsioonile. Raadius on 10cm ja kiirus 3750r/min 5h kohta võrdub 1 aastaga gravitatsiooni puhul. Seetõttu võib seda meetodit kasutada protsesside puhul, kus kiirus on flokulatsiooni ja kihistumise jaoks määrav. Mõned inimesed kasutavad emulsiooni stabiilsuse kvantitatiivseks määramiseks ultratsentrifuugatsiooni meetodit. Vajalik aeg on lühem kui traditsioonilisel meetodil, kuid tulemuste ja reaalajas testide vahelise korrelatsiooni uurimiseks on vaja teha rohkem tööd ning kasutada korrelatsiooni emulsiooni stabiilsuse ennustamiseks. Ultratsentrifuugatsiooni kiirus on kuni 25000r/ min. Sellistes kiiretes tingimustes on erinevus emulsiooni stabiilsuse ja normaalsetes tingimustes stabiilsuse vahel; sellise kiire tsentrifuugimise korral on kiiruse otsustavaks etapiks ainult koalitsioonid, nii et tilgad või osakesed Nad kuhjuvad kiiresti, põhjustades veekeskkonna kiire eraldumise. Tavalistes ladustamistingimustes toimub pöörduv flokulatsioon ja pöördumatu flokulatsioon, mis mõlemad võivad olla protsessi kiiruse otsustavaks etapiks. Lisaks põhjustab sellise tugeva jõu rakendamine vesifaasivedeliku vedela kile lekkimist tilkade vahel ja põhjustab emulgaatori kile hävimist.

Kiirendatud katset saab emulsiooni stabiilsuse ennustamiseks õigesti kasutada ainult kiirendatud katse tulemuste ja üldistes ladustamistingimustes saavutatud tulemuste vahelist korrelatsiooni edasi uurides.