ЭлБиб

МасложироваЯ промышленность

№ 5-2010

пальмовое масло

ПРОИЗВОДСТВО КОСМЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Для придания шампуням нужных

консистенции и текучести в их состав

вводят загустители, необходимость

использования которых обусловлена,

во-первых, существенным пониже-

нием вязкости шампуней благодаря

наличию в них полезных добавок, и,

во-вторых, вязкость многих растворов

ПАВ, в частности анионных и амфотер-

ных, в мицеллярном состоянии мало

зависит от величины их концентрации

и практически не поддается регулиро-

ванию обычными приемами путем из-

менения физико‑химических параме-

тров.

В качестве загустителей шампу-

ней традиционно применяют: алки-

лоламиды и другие альтернативные

вещества; полимерные материалы;

электролиты. Эти вещества много-

функциональны и, как правило, ис-

пользуются в шампунях и для других

целей, в частности, для стабилиза-

ции пены, диспергирования. Также

следует отметить, что наибольшего

эффекта загущения шампуней удает-

ся достичь при совместном исполь-

зовании алкилоламидов или полиме-

ров с электролитами.

1. Алкилоламиды

Алкилоламиды по химческой при-

роде оксиаминоспирты. Их относят

к классу неионогенных ПАВ (НПАВ).

В шампунях обычно используют ал-

килоламиды, полученные с использо-

ванием жирных кислот – лауриновой,

миристиновой или их смесей, а также

кислоты кокосового масла, т.е. моно-

и диэтаноламиды: RCONHCH

и RCON (CH

CH2OH)

, где R = C

2n+1

Альтернативой этаноламидам служат

жирные спирты и эфиры, глицериды

жирных кислот и их этоксилаты, суль-

фосукцинаты, полисорбиты, N-оксиды

третичных аминов и другие ПАВ.

Активная основа большинства шам-

пуней – смесь анионных ПАВ (АПАВ) –

алкилсульфатов, алкилэтоксисульфа-

тов, сульфатов алкиламидов, преиму-

щественно с алкильной группой лаури-

Физико‑химия

загущения

шампуней

Л. А. Санова,

канд. техн. наук,

А.Н. Лисицын,

д-р техн. наук,

Т.В. Дроникова,

химик-технолог,

В.Н. Григорьева,

канд. техн. наук

ГНУ ВНИИ жиров

нового спирта или кислоты С12 и ка-

тиона металлов натрия Na. Эти смеси

находятся в изотропном мицеллярном

состоянии, область существования

которых ограничена концентрациями

5–40% (масс.). При малых концентра-

циях ПАВ мицеллы имеют сферическую

(шарообразную) форму, при бо

′

льших

– стержнеобразную (палочковую, ци-

линдрическую). Переход от симме-

тричной шаровой к асимметричной ци-

линдрической форме при изменении

концентрации раствора обусловлен

изменением и избыточной свободной

поверхностной энергии G

, где

– межфазное поверхностное натя-

жение; S

– площадь межфазной по-

верхности. Поскольку S

сферической

мицеллы больше, чем цилиндрической,

то при

= const, наблюдаемом обыч-

но при концентрациях больше критиче-

ской концентрации мицеллообразова-

ния (ККМ), образование цилиндриче-

ских мицелл становится энергетически

более выгодным, чем сферических ми-

целл.

Агрегативная трансформация ми-

целл в более сложные геометриче-

ские формы обуславливает возраста-

ние напряжения внутреннего трения и,

следовательно, увеличение вязкости

мицеллярного раствора. Эта законо-

мерность характерна как для мицел-

лярных растворов с одним или смеси

ПАВ любого класса, так и для сме-

сей ПАВ разных классов, в частности

АПАВ и НПАВ. Однако в последнем

случае, например при добавлении

НПАВ в раствор АПАВ с целью загу-

щения мицеллярного раствора, меха-

низм образования смешанных мицелл

иной, чем для отдельных ПАВ одного

класса. Это обусловлено характером

изменения поверхностного натяжения

смесей АПАВ и НПАВ и наблюдаемых

значений ККМ.

Как известно [1], для бинарных

смесей ПАВ одного класса значе-

ния

и ККМ находятся в интервале

их значений отдельных (чистых) ПАВ,

то есть:

ККМ

> ККМ

см

> ККМ

При смешивании ПАВ разных клас-

сов эти неравенства в большинстве

случаев сохраняются, в частности,

для смесей АПАВ (алкилсульфатов,

этоксилатов, сульфоацетатов) и НПАВ

(алкилоэксиэтилированные спирты,

алкилоламиды), исключая лишь не-

которые смеси анионных и оксиэ-

тилированных неионогенных ПАВ,

для которых ККМ

см

> ККМ

и ККМ

[2].

Но характер изменения

см

и ККМ

см

от концентрации АПАВ и НПАВ в рас-

творе смеси существенно отличается

от

и ККМ отдельных ПАВ. Так, кривая

изменения поверхностного натяже-

ния

см

в зависимости от изменения

молярной доли АПАВ и НПАВ в рас-

творе имеет, как правило, S-образный

вид, который становится более явным

с увеличением длины алкильной части

НПАВ. Это предопределяет и характер

изменения ККМ

см

. Поскольку наиболее

низкие значения ККМ наблюдаются

у неионогенных ПАВ, то добавление

их в раствор АПАВ приводит к умень-

шению значения ККМ

см

с увеличени-

ем мольной доли НПАВ в растворе.

При этом значения ККМ

см

становятся

тем меньше, чем длиннее алкильная

часть НПАВ.

В целом изменения в величи-

нах

см

и ККМ

см

при смешении

АПАВ и НПАВ связаны с нарушени-

ем термодинамического равнове-

сия формирования и распада ми-

целл отдельных ПАВ, т.е. временем

их релаксации. При распаде мицелл

АПАВ и НПАВ, имеющих разные

формы и размер, различные чис-

ла агрегации и время релаксации,

их молекулы мигрируют с разной

скоростью в объем водной фазы,

образуя раствор смеси мономеров

АПАВ и НПАВ. Затем из смеси этих

мономеров формируются смешан-

ные мицеллы с другой формой упа-

ковки и размерами, новым числом

агрегации и временем релаксации.

Ключевые слова:

загустители, алкилоламиды, полимерные материалы, электролиты

Key words:

thickener, alkanolamides, polymeric materials, electrolytes

УДК 665. 585.5: 622.794

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека