Środki powierzchniowo czynne (spc)

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

4. Podział spc • Jonowe • Anionowe • Kationowe • amfoteryczne • Niejonowe

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

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

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

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

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

49. HLB • HLB = 10-13 • 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