ЭлБиб

МасложироваЯ промышленность

№ 5-2010

пальмовое масло

ПРОИЗВОДСТВО КОСМЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

творителя и АПАВ быстро проника-

ют в клубок полимера, раздвигая его

цепи и увеличивая объем.

3. Полярные группы водораствори-

мых полимеров ионогенны и способ-

ны диссоциировать в водных раство-

рах, проявляя свойства полиэлектро-

литов (ПЭ). Молекулы ПЭ представля-

ют собой многозарядные полиионы,

вокруг которых в эквивалентном коли-

честве распределены противополож-

но заряженные ионы малых разме-

ров – противоионы. Полиионы состо-

ят из множества соединенных хими-

ческими связями заряженных групп

и их размеры значительно превышают

размеры противоионов. Так, для ма-

кромолекул NaКМЦ их полярные кар-

боксиметильные группы СН

СООNa,

диссоциируя в водном растворе, об-

разуют поверхностно-активные анио-

ны эфира целлюлозы и гидратирован-

ные катионы металла по уравнению

реакции:

RCH

COONa

→

RCH

COO

–

+ Na

где R – углеводородная часть. Оче-

видно, что число анионов и катионов

в макромолекуле NaКМЦ равно со-

ответственно степени замещения

В результате диссоциация получаем

большую многозарядную молекулу

полианиона

RCH

COO – вокруг ко-

торой в эквивалентном количестве

распределены кат ионы Na

. Полиа-

нионы

RCH

COO

–

легко соединя-

ются с полярными молекулами воды

и АПАВ при помощи связи между во-

дородом молекул этих веществ и кис-

лородным атомом аниона, образуя

сольваты (или гидраты – для воды).

Сольваты создают вокруг диссоции-

рованных участков макромолекулы

NaКМЦ сольватные оболочки из воды

и АПАВ в виде упругой структурной

сетки.

4. При высоком термодинамиче-

ском сродстве между полимером

и растворителем (хороший раствори-

тель) клубки макромолекул набухают

и становятся рыхлыми, их цепи раз-

вертываются и образуют структур-

ную

пространственную

сетку-каркас

В дисперсионной среде это проис-

ходит при достижении определенной

для данного полимера концентра-

ции в растворе, которую принято на-

зывать к

ритической концентрацией

структуро-образования

(ККС). Для по-

лимеров, используемых в шампунях,

значения ККС невелики и для натрия-

карбоксиметилцеллюлозысоставляют

0,3–1,4%, для каррагената – около

≈

1,0% (масс.). Набухание водорас-

творимых полимеров ограничено,

и образующиеся дисперсные поли-

мерные структуры относятся к типу

студней

[9]. В отличие от гелей, сетка-

каркас студня имеет молекулярные

размеры, равные размерам химиче-

ских и водородных связей, образую-

щихся при гидрофобном взаимодей-

ствии углеводородных участков цепи

полимера. Для разрыва этих связей

недостаточно энергии сольватиро-

ванных полярных участков. Поэтому

увеличение объема полимера при на-

бухании происходит без разрыва хи-

мических связей и создается за счет

силы давления набухания, которая

раздвигает гибкие цепи полимера, из-

меняет пространственное расположе-

ние атомных групп (или иначе – число

конформаций) и увеличивает объем

сетки-каркаса. Мерой набухания слу-

жит

степень набухания

, за которую

принимают отношение приращения

массы (объема) при набухании к мас-

се (объему) до набухания. Для студ-

ней степень набухания мала и состав-

ляет сотые и десятые доли (масс.).

5. Сольватные оболочки, окру-

жающие полярные группы, создают

на полярных участках упругую струк-

турную сетку из молекул растворителя

и АПАВ. Прочность этой сетки зависит

от свойств растворителя, в частности

его дипольного момента: чем больше

дипольный момент, тем прочнее соль-

ватная оболочка и тем выше агрега-

тивная устойчивость структурирован-

ной системы студия. При этом струк-

тура студня становится более жест-

кой, резко возрастает напряжение

сдвига и увеличивается в несколько

раз вязкость дисперсной системы

раствора полимера.

2.2. Этоксилированные

многоатомные спирты

с полиольной цепью

Для повышения вязкости шампу-

ней, загущение которых затрудне-

но, используют этоксилированные

многоатомные спирты, главным

образом, глицерин. На рис. 2 пред-

ставлена схема строения молеку-

лы этоксилированного глицерин-

стеарата: ПЭГ-150 полиглицерил-2

тристеарат (торговое название

Genapol DAT 100) [10]. Молекулы

полимера состоят из цепи с двумя

глицериновыми звеньями (основ-

ная цепь), к которой посредством

гибких цепей ПЭГ присоединены

радикалы жирных кислот. Эффект

загущения основан на ассоциатив-

ном физико‑химическом взаимо-

действии между жирнокислотными

радикалами и мицеллами ПАВ, со-

ставляющих основу многих рецеп-

тур шампуней, в частности, смесей

ПАВ-лаурил- и лаурет-сульфата

натрия, кокамидопропилбетаина,

лауреилсаркозинаты натрия, кока-

илглютамат натрия и др. В резуль-

тате образуется структурирован-

ная дисперсная система раствора

ПАВ и полимера с пространствен-

ной сеткой-каркасом, тип решет-

ки которой определяется числом

жирнокислотных радикалов, вхо-

дящих в молекулу полимера. Оче-

видно, что для диглицерилтристе-

арата сетка-каркас будет трехмер-

ной.

Размер и прочность сетки-каркаса,

равно как и повышение вязкости, зави-

сят от строения полимера и определя-

ются молярным соотношением эфир/

глицерин, числом жирнокислотных ра-

дикалов и длиной их углеводородной

цепи, числом глицериновых звеньев

и величиной степени этоксилирован-

ности ПЭГ. При добавлении дигли-

церилтристеарата в раствор смесей

ПАВ наибольший загущающий эффект

достигается при соотношении эфир/

глицерин = 3/2, степени этоксилиро-

ванности ПЭГ = 150, концентрации

полимера-загустителя 1,5–3% (масс.).

3. Электролиты

Загущающее действие электро-

литов (NaCl, NH4Cl) при добавлении

их в активную основу шампуней, со-

держащую соли сульфоэфиров лау-

рилового спирта С12Н25OSO Na+,

С12Н25OSO NH и другие ПАВ обу-

словлено трансформацией разме-

ра и формы мицелл, приводящего

к изменению вязкости мицелляр-

ного раствора. Модель механизма

процесса загущения мицеллярного

раствора ПАВ электролитами пред-

ставим в виде следующей схемы:

1. Введение электролитов NaCl,

Cl в мицеллярный раствор ПАВ

повышает содержание ионов Na

, Cl

–

в нем и увеличивает кон-

центрацию их в адсорбционно-

сольватном слое оболочки мицелл,

снижаяодновременномежфазноепо-

верхностное натяжение до значения

ККМ

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека