Како контролисати стабилност козметичких формулација

Емулзија је термодинамички нестабилан систем и животни век је ограничен. Указује на то да је стабилност емулзије важно питање за козметичке формулаторе. Комерцијална козметика мора имати рок трајања 2-3 године. Рок трајања емулзије може се дефинисати као време потребно да се емулзија погорша до неприхватљивог нивоа за потрошаче. Потребан је дуг временски период док се комерцијална козметика дистрибуира и складишти потрошачима. Генерално, рок употребе козметике је 2 до 3 године. Неке земље захтевају да се емулзије без рецепта (ОТЦ) које садрже средства за заштиту од сунца имају стабилност дужу од 5 година. Будући да је мерење рока трајања у реалном времену дуготрајно, углавном козметичке компаније ретко спроводе истраживање рока трајања у реалном времену, па је важно дизајнирати тестове који тачно предвиђају рок употребе емулзија. Иако тренутно постоји много таквих програма, још увек постоји извесна дистанца од стварности, што указује да стабилност емулзије није једноставна ствар.

(1) Механизам нестабилности емулзије

Када емулзија одлежи, подвргава се физичким променама да би емулзија постала нестабилна. Укључујући ефекте гравитационе стратификације, флокулације и диспропорције.

Могући резултат гравитационог раздвајања је флокулација. Флокулација је феномен седиментације или раслојавања. Током флокулације, он је још увек емулгован, али богати слој дисперговане фазе концентрован је у горњем слоју (у О / В емулзији), или у доњем слоју (у О / В емулзији). Без емулзије). Промене проузроковане ове две врсте гравитације су реверзибилне, а потресање може поново распршити агрегирани материјал. Ови услови су у складу са Стокес ГГ # 39; закона, односно брзина раздвајања је пропорционална разлици густине између уљне фазе и водене фазе, а вискозност непрекидне фазе пропорционална величини честица дисперговане фазе. Према томе, повећање вискозности континуиране фазе или смањење величине честица помоћу колоидних млинова или хомогенизације може повећати стабилност емулзије.

Када се капљице распршене фазе споје и комбинују да би се створиле веће капљице, долази до спајања. На крају ће доћи до раздвајања фаза. Ако количина емулгатора није довољна да капљице буду мале, али довољне да спрече флокулацију или се даље спајају у емулзију са већом расподелом честица, ова ситуација се назива ограничена коалесценција.

Ефекат диспропорције узрокован је тиме што је унутрашњи притисак капљице већи од спољног притиска капљице. Ова покретачка сила ће проузроковати дифузију хемијских компонената од малих капи до већих капљица, или можда до континуиране фазе. Будући да се различите компоненте система сурфактанта могу различито повећати од малих капи до великих капљица, као резултат тога, мале капљице постају мање, а велике капљице веће.

(2) Испитивање стабилности емулзије

У литератури су забележени многи експериментални методи који предвиђају стабилност емулзије. Укључује углавном убрзани тест, тест у реалном времену и реолошка мерења.

1. Убрзани тест

Убрзани тест је метода заснована на оптерећењу система, као што су повећање температуре или центрифугално дејство. Опасност сваког убрзаног теста је подвргавање емулзији условима који су далеко већи од онога што се стварно доживљава. Стога, убрзане резултате испитивања треба користити пажљиво, а закључке упоређивати и потврђивати резултатима у нормалним условима складиштења.

Убрзани тест заснован на температури користи константну високу температуру,

(На пример, 40 ° Ц или 48 ° Ц) или циклус смрзавања-топљења (-15 ~ 5 ° Ц до собне температуре). Теоријска основа за коришћење тестова убрзаних на високим температурама је Аррхениус-ова једначина која описује однос између константе брзине хемијске реакције и температуре, односно, ако се температура повећа за 10 ° Ц, брзина већине хемијских реакција се удвостручује. Према томе, 3 године на 20 ° Ц требало би да буду еквивалентно 4,5 месеца на 50 ° Ц. Међутим, како се температура повећава, вискозност емулзије опада и равнотежа растворљивости сурфактанта се мења. Могу се догодити и друге промене, попут хидратације колоидних чврстих супстанци и полимера, расподеле молекула између две фазе и топљења воска или других супстанци. Неки од главних фактора који емулзије чине стабилним изненада ће нестати на високим температурама, што резултира емулзијама које постају нестабилне.

Убрзано тестирање понекад даје неке обмањујуће информације. Неке емулзије које се такође одвајају на високим температурама могу имати различит рок трајања на собној температури. Неионски емулгатори се ослањају на хидратацију својих полиоксиетиленских група да би стабилизовали емулзије, а њихов избор се заснива на карактеристикама интерфејса на собној температури. На високим температурама, хидратација емулгатора постаје мања, а њихове вредности ХЛБ су потпуно различите. Могу се сматрати молекулима различитих својстава. У неким случајевима, емулзија је стабилнија на високој температури него на ниској температури. У овом случају, ако се закључак донесе само на основу убрзаног теста на високој температури, то није само нетачно, већ и обмањујуће.

Циклус смрзавања и топљења такође повећава оптерећење емулзије и постоје неки својствени проблеми. При температурама смрзавања, стварање кристала леда у емулзијама О / В може издужити и изравнати честице уља. Поред тога, липофилни део емулгатора губи флуидност, а хидрофилни део спонтано ГГ, дехидрира ГГ; услед смрзавања и падавина воде. Ако емулзија ГГ "лечи ГГ"; пре него што дође до спајања, емулзија ће издржати тест. Ако је брзина поновног растварања компонената спора, емулзија је нестабилна, што се разликује од процеса који се дешава на собној температури.

Центрифугално дејство је још једна метода која користи убрзану гравитацију за наношење оптерећења на емулзију. Радијус је 10 цм, а брзина од 3750р / мин током 5 сати једнака је 1 години гравитације. Стога се ова метода може применити на процесе где је брзина пресудна за флокулацију и раслојавање. Неки користе методу ултрацентрифугације да би квантитативно одредили стабилност емулзије. Потребно време је краће од времена традиционалне методе, али потребно је више рада како би се проучила корелација између резултата и тестова у реалном времену и користила корелација за предвиђање стабилности емулзије. Брзина ултрацентрифуга је до 25000р / мин. У таквим условима велике брзине постоји разлика између стабилности емулзије и стабилности у нормалним условима; при таквом центрифугирању велике брзине, само је спајање одлучујући ступањ брзине, па се капљице или честице брзо гомилају, што доводи до брзог раздвајања воденог медија. У нормалним условима складиштења долази до реверзибилне флокулације и иреверзибилне флокулације, што може бити одлучујућа фаза брзине процеса. Поред тога, примена тако јаке силе проузроковаће цурење течног филма течности водене фазе између капљица и проузроковати уништавање филма емулгатора.

Само даљим проучавањем корелације између резултата убрзаног теста и резултата под општим условима складиштења, убрзани тест може се правилно користити за предвиђање стабилности емулзије.