ЭлБиб

МасложироваЯ промышленность

№ 5-2010

пальмовое масло

ПРОИЗВОДСТВО КОСМЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Число возможных вариантов

формирования смешанных ми-

целл из АПАВ и НПАВ слабо зави-

сит от их молярного соотношения

в растворе и природы гидрофоб-

ных цепей (будь то алифатическая+

+ алифатическая или алифатическая

+ фторуглеродная), а определяется

в основном изменением сил электро-

статического отталкивания и притя-

жения их головных полярных групп

и молекулярным взаимодействием

между гидрофобными частями, кото-

рое тем сильнее, чем длиннее углево-

дородная или иначе цепь НПАВ; при

уменьшении длины углеводородной

цепи НПАВ ее взаимодействие с ги-

дрофобной группой АПАВ становит-

ся незначительным и новые мицеллы

формируются практически без сме-

шения молекул, имея лишь единич-

ные включения другого мономера

в мицеллу [3]. Схема модели форми-

рования смешанных мицелл с разной

стехиометрией изображена на рис. 1.

Таким образом, модель механизма

загущения шампуней при вводе в их

состав алкилоламидов равно как и дру-

гих аналогичных им НПАВ может быть

представлена следующей схемой:

1. Мономеры НПАВ, мигрируя

в смешанную мицеллу, уменьшают

как электростатическое отталкивание

между головными группами, так и их

полярную межфазную поверхность и,

как следствие, снижают свободную

поверхностную энергию (G

см

), которая

достигает минимального значения

при равном соотношении мономеров

АПАВ и НПАВ в смешанной мицелле.

2. Снижение G

см

при одновремен-

ном уменьшении ККМ

см

и повышении

см

позволяют при сравнительно низ-

ких концентрациях мицеллярного рас-

твора формировать смешанные ми-

целлы более сложной геометрической

формы, чем сферические, в частности

стержнеобразные (цилиндрические,

пальчиковые, плоские).

3. Усложнение геометрических

форм смешанных мицелл увеличи-

вает напряжение внутреннего трения

и вязкости, обеспечивая тем самым

эффект загущения шампуней.

2. Полимерные материалы

Полимерные материалы, использу-

емые в качестве загустителей, можно

разделить на две группы: водораство-

римые полимеры с полиэлектролит-

ной основной цепью, к которой при-

соединены гидрофобные боковые

цепи [4]; этоксилированные многоа-

томные спирты с полиольной цепью,

к которой посредством гибких цепей

ПЭГ присоединены радикалы жирных

кислот [5].

2.1. Водорастворимые полимеры

Водорастворимые полимеры харак-

теризуются большой молекулярной

массой (10

–10

) и состоят из объем-

ных, хорошо сольватированных гидро-

фильных звеньев. К ним относят полиа-

криловую и полиметакриловую кислоты

и их полимеры; водорастворимые эфи-

ры целлюлозы (гидроксиэтилцеллюло-

за, метилгидроксипропилцеллюлоза,

метилцеллюлоза, метилгидроксиэтил-

целлюлоза, натрийкарбоксиметилцел-

люлоза, гидроксиэтилкарбоксиметил-

целлюлоза); высокомолекулярные

поливиниловый и поливинилпирроли-

доновый спирты; полисахариды (агар-

агар, альгинат натрия, каррагенат на-

трия, ксантан, растительные камеди,

трагант, пектин, декстрин); полиамфо-

литы (желатин).

При добавлении водорастворимых

полимеров в водный раствор АПАВ

их загущающее действие основано

на способности полимеров само-

произвольно формировать дисперс-

ные системы с пространственными

сетками-каркасами из полимерных

цепей. Эти сетки образуются в ре-

зультате взаимодействия макромо-

лекул либо за счет физических связей

по гидрофобным углеводородным

участкам (дисперсионное взаимодей-

ствие), либо за счет водородных и ди-

польных связей по полярным группам

боковых ответвлений полимерных це-

пей (химическое взаимодействие) [6].

Механизм загущения шампуней

водорастворимыми полимерами рас-

смотрим на примере добавления в во-

дные растворы АПАВ натрийкарбокси-

метилцеллюлозы (NaКМЦ). Это натри-

евая соль гликолевого эфира целлюло-

зы, имеющая линейное строение [7].

Получают NaКМЦ из щелоч-

ной целлюлозы и натриевой соли

АПАВ НПАВ

Смешанные

мицеллы

Рис. 1. Схема модели

мицеллообразования в растворах

анионных-неионогенных ПАВ

O—CH

COONa O — CH

COONa

| |

–O–

–

...

–

...

моно‑хлоруксусной кислоты с ис-

пользованием реакции этерифика-

ции, в которой гидроксильная груп-

па ОН в элементарном звене ма-

кромолекулы целлюлозы – глюкоз-

ном остатке С

(ОН)

замеща-

ется карбоксиметильной группой

СН

СООNa. Теоретически возмож-

но заместить все три гидроксиль-

ные группы в каждом глюкозном

остатке и получить три эфира. Од-

нако на практике число замещений

меньше и количественно оценива-

ется степенью замещения. Степень

замещения

– это число, показы-

вающее, сколько гидроксильных

групп в 100 элементарных глюкоз-

ных остатках С

(ОН)

замеща-

ется карбоксиметильными группа-

ми СН

СООNa. При полном заме-

щении всех гидроксильных групп

= 300; при

> 50 NaКМЦ стано-

вится водорастворимой, а при

<50 растворяется только в ще-

лочи. На свойства NaКМЦ суще-

ственное влияние оказывает также

степень полимеризации

, рав-

ная числу мономерных звеньев

в цепи. В шампунях используют

NaКМЦ со

степенью замещения

= 65–150 и степенью полимериза-

ции

= 450–550.

Модель механизма образования

дисперсных полимерных структур

при взаимодействии водораствори-

мых полимеров с водными раствора-

ми АПАВ основывается на следующих

коллоидно‑химических свойствах

и явлениях [8].

1. Макромолекулы водораствори-

мых полимеров в сухом виде состоят

из плотно сгруппированных и свер-

нутых в клубки гибких полимерных

цепей линейного строения, содержа-

щих

полярные

(гидрофильные) и

не-

полярные

(гидрофобные) участки.

2. Макромолекулы полимера

и водного раствора АПАВ значи-

тельно различаются по размерам

и подвижности. Поэтому переход

макромолекул в дисперсионную сре-

ду растворителя (воды) происходит

медленно, тогда как молекулы рас-

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека