Синтез и коллоидно-химические характеристики косметических эмульсий, стабилизированных смесями ПАВ тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

005555487

На правах рукописи

Чудинова Наталия Николаевна

Синтез и коллоидно-химические характеристики косметических эмульсий, стабилизированных смесями ПАВ

(02.00.11 — Коллоидная химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2014

005555487

Работа выполнена на кафедре коллоидной химии Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева

Научный руководитель:

кандидат химических наук

Киепская Карина Игоревна, доцент кафедры коллоидной химии Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева

Волков Виктор Анатольевич, профессор кафедры физической и коллоидной химии Московского государственного Университета дизайна и технологии

кандидат химических наук

Шиц Леонид Александрович,

старший научный сотрудник, научный

консультант ООО «Крелан»

(Малое инновационное предприятие при

ИНЭОСРАН)

Официальные оппоненты:

доктор химических наук

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»

Защита состоится 14 октября 2014 г. на заседании диссертационного совета Д 212.204.11 в РХТУ им. Д.И. Менделеева (125047, Москва, Миусская площадь, д.9) в 14:00 в конферепц - зале (ауд.443).

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Автореферат диссертации разослан

2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.204.11

Мурашова Н.М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Эмульсии представляют собой один из самых распространеш1ых видов косметической продукции. Они являются основой для различных кремов, косметического молочка, некоторых бальзамов, крем-красок для волос, витаминных комплексов и т.д. Такое многообразие эмульсионных форм обусловлено их специфическими свойствами, такими как возможностью сочетания в себе масляной и водной фазы, возможностью введения различных активных компонентов, а также высокими потребительскими качествами — хорошей впитываемостью, легким распределением по коже, увлажняющей способностью и пр. Особенный сегмент в настоящее время занимают средства, проявляющие кроме косметических, еще и дополнительные свойства - антибактериальные, ранозаживляющие, дезинфицирующие, солнцезащитные и ряд других.

Постоянно развивающийся рынок косметической продукции требует от производителей все новых и оригинальных решений, нацеленных на высокое качество продукции, повышенные потребительские характеристики, оригинальный впешний вид и доступную цену. Разработка новых рецептур зачастую базируется на импортном сырье, представляющим собой, как правило, сразу комплексный полуфабрикат, компонентный состав которого является секретом фирмы-производителя. Подбор отечественного аналога представляет собой непростую задачу, требующий большого и трудоемкого эксперимента. Кроме этого, и получение конечного продукта с заданными характеристиками зачастую базируется на экспериментальном подходе, т.е. проведении большого числа предварительных пробных опытов и выборе лучшего состава.

Разработка научно-обоснованного подхода, основанного на знании коллоидно-химических свойств, как исходных компонентов, так и конечной продукции, нахождении взаимосвязи между ними открывает широкие возможности для создания новых рецептур без необходимости проведения большого числа предварительных экспериментов, для прогнозирования свойств конечной продукции. Под коллоидно-химическими свойствами в данном случае следует понимать характеристики растворов ПАВ-стабилизаторов (величины поверхностпой активности на границе жидкость-газ и жидкость-жидкость, посадочных площадок, максимальной гиббсовской адсорбции и т.д.) и

характеристику масляной фазы (величина межфазного натяжения на границе вода-масло). Нахождение взаимосвязи между коллоидно-химическими свойствами компонентов и коллоидно-химическими закономерностями, обусловливающими свойства конечного продукта, позволит предложить научно-обоснованный подход к разработке новых рецептур.

Цель работы заключалась в установлении некоторых коллоидно-химических закономерностей синтеза косметических эмульсий и выявлении взаимосвязи между коллоидно-химическими свойствами исходных компонентов и характеристиками конечной композиции - размерами капель, распределением капель по размеру, электрокинетическими свойствами и реологическим поведением.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- подобрать стабилизатор, состоящий из смеси ПАВ; определить основные коллоидно-химические свойства ПАВ и их смесей, а также поведете индивидуальных ПАВ и их смесей на границах раздела жидкость-газ и жидкость-жидкость;

- оценить полярность масляной фазы, базируясь на величине межфазного натяжения на границе жидкость-жидкость;

- отработать методику получения агрегативно устойчивых модельных эмульсий и исследовать их основные коллоидно-химические характеристики;

- установить взаимосвязь между характеристиками исходных компонентов и свойствами конечной композиции.

Научная повизна. Выявлены основные коллоидно-химические закономерности синтеза косметических эмульсий, стабилизированных смесями анионного и неионогенпого ПАВ. Показано, что в исследуемых смесях наблюдается синергетический эффект при пятикратном избытке ионного ПАВ. Установлена взаимосвязь между коллоидно-химическими характеристиками исходных ПАВ — стабилизаторов, структурообразователя, масляной фазы и свойствами конечной эмульсионной композиции. Определены коллоидно-химические свойства растворов индивидуальных ПАВ и их смесей - величины поверхностной активности на различных границах раздела фаз, посадочных площадок, параметры взаимодействия при различных соотношениях, значения

ККМ. Установлены основные коллоидно-химические характеристики модельных эмульсий - размеры капель, распределение капель по размерам, степень полидисперсности. Определено значение дзета-потенциала капель. Показано, что реологическое поведение конечной эмульсии хорошо описывается моделью Куна, рассчитано значение прочности единичного контакта. На основе совокупности полученных данных создана антибактериальная композиция, содержащая наночастицы оксида цинка и металлического серебра, удовлетворяющая современным требованиям.

Практическая ценность. Предложен способ получения косметических эмульсий, базирующийся па знании основных коллоидно-химических характеристик исходного сырья. Показана возможность подбора масляной фазы на основе величин межфазного натяжения вода-масло. Отработаны основные стадии процесса получения косметических эмульсий, обладающих антибактериальными свойствами.

Апробация работы. Результаты диссертации представлены на международных и всероссийских конференциях, в том числе на конференциях: III-я Всероссийская молодежная конференция с элементами научной школы «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества»; XXV-th International Symposium of Physicochemical Methods of Separation «Ars Separatoria»; IV International Conference on Colloid Chemistry and Physicochemical Mechantes dedicated to the centennial of discovery of micelles; неоднократно обсуждались на заседаниях кафедры коллоидной химии Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 3 статьи в журналах рекомендованных ВАК, 3 тезиса докладов на научпо-технических конференциях.

Структура и объем работы: диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, характеристики объектов и методов исследования, обсуждения результатов эксперимента и выводов. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 15 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 181 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель и задачи исследования. Представлена научная новизна, актуальность и практическая значимость работы.

В литературном обзоре на базе современных представлений, опубликованных в открытой печати, рассмотрены состав и свойства косметических композиций. Описаны способы стабилизации эмульсионных систем при помощи ПАВ. Представлены факторы устойчивости эмульсионных систем и косметических композиций, в частности. Приведены реологические модели, позволяющие описать поведение эмульсионных систем. Показано, что с точки зрения коллоидной химии косметические эмульсии исследованы недостаточно.

В разделе «объекты и методы исследования» представлены основные характеристики исходных соединений (таблица 1) и перечислены методы исследовапия. Определение поверхностного натяжения проводилось методом отрыва кольца и методом «висячей капли» на приборе DSA 20Е KRUSS GmbH (Германия), межфазное натяжение измерялось при помощи сталагмометра. Определение размеров капель эмульсий осуществлялось при помощи оптических микроскопов Olympus ВХ51 и Nikon eclipse Е200, снабженных цифровыми камерами Color View II, подключёнными к компьютеру. Электрокинетические исследования проводили, используя метод макро- и микро-электрофореза. Оцепка реологических свойств косметических эмульсий проводилась на ротационном вискозиметре RHEOTEST 2, работающем в режиме постоянной скорости деформации. Пенообразующую способность растворов ПАВ определяли по методу Россаг-Майлса. Микробиологические исследования проводились для четырех микроорганизмов: Candida albicans, Esherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa.

Таблица 1.

Характеристика объектов исследования

Структурная формула и Основные характеристики

н 9 О^Я^А^На* ■о^о Стсароилглутамат натрия (торговое но—-о Ho-"Y-i_— о Алкил (Ся-Cif.) глюкозил (торговое

название Еити1ет Я О) — анионное ПАВ пазвание - Plantacare 818 Uni - неионное

(АПАВ) - белый сыпучий порошок, растворимый в воде. Молекулярная масса М-435 г/моль. Плотность р(20°С) =953 кг/м3. ПАВ (НПАВ) - вязкая непрозрачная жидкость, растворимая в воде. Молекулярная масса М-390 г/моль. Плотность р(20°С) = 860 кг/м3.

0-И ( О °г )-он Ън 0 Капрнловый/капрпповый триглпперид сн^-сн2+-сн^-он Цетеарнловый спирт (торговое название

(торговое название \1vritfll 312) — Lanette О) -структурообразователь -

прозрачное, слегка желтоватое полярное масло без запаха. Практически нерастворимо в воде. Плотность р(20°С) = 943-950 кг/м3. белое воскообразное вещество. Молекулярная масса М-260 г/моль.

В разделе «результаты экспериментов и их обсуждение» приводится и обсуждается совокупность полученных в результате проведенпых экспериментов данных.

Выбор масляной фазы при получении модельных эмульсий базировался на сопоставлении результатов по растекаемости и величинам межфазного натяжения на границе вода-масло.

Площадь пятна (мм2) Л масло

Условия теста

4 мг наела несколько человек 10 мин ожидания 22® С

Стандартная методика определения растекаемости (standard method Zeidler), используемая косметологами, заключается в следующем (рисунок 1): на поверхность человеческой кожи (рука, реже предплечье) наносится капля масла, выдерживается 10 мин при 22°С и Рис. 1. Определение растекаемости по методу относительной влажности Зейдлера" 60%.

'Neuwald F. Fette, Seifen, Anstrichmittel./ F. Neuwald, K. Fettig, A. Szanall.- 1962.-64.-465.

Далее измеряется площадь растекшегося пятна и делается вывод о растекаемости. Чем больше площадь пятна, т.е. выше показатель растекаемости, тем полярнее масло.

• ф

3000 2500

сз

® 2000-к

С 1500 g 1000

3 о

t?

С

500

V

\......

!

V

Рис.2. Зависимость

параметра растекаемости от величины межфазного

натяжения.

Выделенная на

рисунке область относится к высоколетучим маслам, для которых методика

определения растекаемости не совсем корректна. На основании совокупности проведенных исследований в качестве масляной фазы был выбран выбран Каприловый/каприновый триглецерид (Муп1о1 312) - полярное масло, с низким межфазным натяжением на границе вода-масло, относительно дешевое, доступное и широко применяемое в производстве косметических композиций.

20

25 30 35 40 а, мДж/м2

45 50

5 80

с.

о С

3 1 - ■ 2 ..... ........ --теор.К ; -.....!

;--теор.2. ] . | :

\ ¡1Ч,'>4. 1 !

........-41.......;-----------------:............1.....4................. • : 0 -------- "1

-------:*..>Ц .....................4ч.......-......

1 1

........-...........!.........—4!..........1.....;..........;44.........1....... .........:.........Г":

0,01 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 С(ПАВ), моль/м'

Рис. 3. Изотермы межфазного натяжения АПАВ (1) и НПАВ(2).

Для стабилизации масляной фазы были выбраны два ПАВ-анионное - стероилглутамат натрия (АПАВ) и ыеионное -алкилглюкозид (НПАВ). Выбор данных соединений обусловлен, во-первых, тем, что они представляли собой индивидуальнее соединения, а не смеси, как зачастую используемые в технологии косметических средств, и, во-вторых, тем, что каждое из указанных ПАВ уже

использовалось при производстве косметических композиций.

Поскольку данные о коллоидно-химическом поведении выбранных соединений немногочисленны, было проведено комплексное исследование адсорбции этих ПАВ как на границе раствор-воздух, так и на границе раствор-масло. Соответствующие изотермы

4 6 8 10 поверхностного и межфазного С(ПАВ), молым натяжения представлены на

Рис. 4. Изотермы межфазного натяжеши рисунках 3 и 4.

АПАВ(1) и НПАВ(2). Математическая обработка

изотерм по уравнению Шишковского, представлешгаго в виде функции у = а-Ь*1п (х+с), дает возможность рассчитать параметры адсорбционных слоев молекул ПАВ (таблица 2). Анализируя данные таблицы,

можно сделать вывод о том, что, во- первых, неионное ПАВ обладает большей адсорбционной способностью, чем анионное на двух рассмотренных границах раздела фаз (что связано, по-видимому,с худшей растворимостью НПАВ в водной фазе) и, во-вторых, что адсорбционные слои на границе раздела фаз раствор-масло более разряженные, чем на границе раствор-воздух. Последнее можно объяснить как стерическими затруднениями, так и сольватацией поверхностного слоя.

Таблица 2.

Параметры адсорбционных слоев АПАВ и НПАВ на различных границах фаз

Границы раздела фаз ККМ*,

ПАВ Раствор-воздух Раствор-масло моль/м3

е, А. 5, К, Ч

мДжм/моль моль/м2 нм3 нм моль/м2 км2

АПАВ 3,5 7,5» 10"6 2,21 3,4 2,0 8,9 4,15

НПАВ 7,5 25,5« 10"6 0,65 13,5 4,5 1Д 1,13

* величины ККМопределялись в водной фазе копдуктометрически и по изотермам поверхностного натяжения, при выходе кривой на плато.

Для математического моделирования поведения молекулы и моделирования строения предполагаемого адсорбционного слоя на поверхности раздела раствор-воздух была использована программа НурегсЬет1, а также рентгенографические литературные данные для некоторых органических кислот (таблица 3).

Таблица 3.

Некоторые характеристики стеариновой и глутаминовой кислот*

Кислота Длина молекулы, А Объем молекулы, А3 Молекула АПАВ,

Стеариновая 22,9 1100,91

Глутаминовая 6,78 432,71

Стеароилглутамагг* * 28,4 1428

Сопоставляя результаты расчетов с данными адсорбционных измерений, можно считать, что они хорошо согласуются между собой. Величины толщина адсорбционного слоя (5 = 3,4 нм) и длины молекулы / = 28,4 А близки между собой. Более того, если из объема молекулы глутаминовой кислоты оцепить площадь, запимаемую полярной группой, считая ее сферической, то получится 2,8 нм2, что практически совпадает с величиной посадочной площадки во = 2.2 нм2. Таким образом, можно предполагать, что молекула АПАВ на границе раздела раствор-воздух располагается практически перпендикулярно поверхности, как показано в последнем столбце таблицы 3.

Расчеты, аналогичные представленным выше, были проведены и алкилглюкозида — НПАВ. В таблице 4 приведены расчетные величины, как целой молекулы, так и гидрофильной части (дисахаридной), и гидрофобной части (алкильного радикала С12).

Таблица 4.

Некоторые расчетные характеристики алкилглюкозида НПАВ

Кислота Длина молекулы, А Объем молекулы, А" Молекула НПАВ, * < Ч & Г4"

Гидрофильная часть 10,53 766,28

Гидрофобная часть 14,32

Алкилглюкозид 24,8 1413

*-Ыф://упг#.1гурег.сот/Рго(1ис1з/НурегС}1етРго/еззюпа1/1аЬк1/360Юе/аии.азрх ** - результаты расчета программы.

'-Автор выражает благодарность заведующему кафедры квантовой химии РХГУ им. Д.И Менделеева, проф., д. физ-мат. наук В.Г.Цирельсону и доценту кафедры, к.х.н. М.Ф.Боборову за консультации и помощь в проведении квантово-механическихрасчетов.

Сопоставляя результаты расчетов с адсорбционными измерениями, приходится констатировать тот факт, что в данном случае (для молекулы НПАВ)

нет хорошей сходимости, как для молекулы АПАВ. Толщина адсорбционного слоя (5 = 7,5 им) практически в 3 раза превышает рассчитанпую длину молекулы 1 -24,8 А; а экспериментально определенная посадочная площадка во = 0,65 им2 существенно ниже рассчитанной. По-видимому, можно предположить, что на границе раздела фаз адсорбируются ассоциаты, состоящие из 3-х молекул НПАВ и образованные за счет водородных связей.

Изучение синергетического эффекта между молекулами АПАВ и НПАВ проводилось на границе раствор-масло, поскольку адсорбция именно на этой границе играет основную роль при стабилизации масляных капель в эмульсионных системах. На рисунке 5 приведены изотермы межфазного натяжения смеси АПАВ и НПАВ в различпых мольных соотношениях (суммарная концентрация ПАВ 6 моль/м3). Как и в предыдущих случаях, они были обработаны в соответствии с уравнением Шишковского. Величина копстапты уравнения Шишковского может дать дополнительную информацию о коллоидно-химическом поведении смеси ПАВ на межфазной границе. Данная константа, являясь константой адсорбционного равновесия, может косвенно характеризовать межмолекулярные взаимодействия в смешанных адсорбционных слоях (таблица 5).

Таблица 5.

Параметры межмолекулярного взаимодействия

-) АПАВ -) НПАВ

-) АПАВ : НПАВ = 5:1 •) АПАВ : НПАВ -1:1 -)АПАВ: НПАВ = 1:5

Концентрация ПАВ в воде, моль/м3

Рис. 5. Изотермы межфазного натяжения при разных соотношениях ПАВ. (погрешность не превышает 7-8%)

Соотношения АПАВ:НПАВ (моль/моль) К м3/моль

Р-рАПАВ 1,0

Р-рНПАВ 15

5:1 20

1:1 6

1:5 10

Величина параметра р

5:1 -4,73

Максимальная величина константы соответствует как раз тому соотношению АПАВ:НПАВ = 5:1, при котором изотерма располагается ниже всех остальных, что косвенно свидетельствует о межмолекулярных взаимодействиях а смешанном адсорбционном слое. Об этом же свидетельствует и отрицательное значение параметра ß. рассчитанного согласно термодинамическому подходу Рубина.

Интересно отметить, что величина посадочной площадки, рассчитанная по величине предельной адсорбции в смешанном монослое при этом соотношении 5:1, составляет 1,3 нм2, что близко по величине посадочной площадки индивидуального НПАВ на границе вода - масло (So = 1,1 нм2). Это позволяет предположить то, что, либо межфазный слой состоит практически из молекул НПАВ, что маловероятно, либо молекула АПАВ, «вплетена» в молекулу НПАВ за счет водородных связей, образование которых не исключает химическая структура обеих молекул. Учитывая все вышесказанное, все дальнейшие исследования были проведены именно при данном соотношении АПАВ:НПАВ = 5:1.

Для подбора концентрации масляной фазы, которая может быть стабилизирована данной смесью ПАВ, при получении модельной эмульсии была изучена стабильность ряда композиций (рисупки 6 и 7).

Рис. б. Зависимость времени Рис. 7. Зависимость времени жизни 6% расслоения модельных эмульсий от эмульсии от соотношения ПАВ:

концентрации масла: 1-АПАВ;2- 1-НПАВ; 2-1:5; 3-5:1; 4-1:1; 5-НПАВ. [ПАВ] = 6 моль/м3 АПАВ.

По-видимому, стабильность эмульсии при одном и том же постоянном содержании ПАВ обусловлена несколькими факторами. Так, при низкой

концентрации масляной фазы (до 6 % об.) вязкость эмульсии недостаточно велика, и гидростатический фактор устойчивости не обеспечивает стабильность системы в целом. При достижении содержания масляной фазы 6 % об. и выше вязкость композиции заметно увеличивается, что и приводит к образованию устойчивой эмульсии. В случае АПАВ время жизни эмульсии заметно выше из-за дополнительного электростатического фактора стабилизации, т.е. образования ДЭС на каплях масла. Учитывая максимальное время жизни эмульсий, для дальнейших исследований была выбрана концентрация масляной фазы — 6% масс. Дальнейшие эксперименты показали, что заметно повысить время жизни эмульсии возможно, если стабилизировать се смесью ПАВ - анионного и неионного. При ранее установлетюм соотношении АПАВ:НПАВ = 5:1, при котором максимально проявляется синергетический эффект, наблюдается и максимальное стабилизирующее действие (рисунок 7).

В таблице 6 сведены основные характеристики полученных эмульсий.

Таблица 6.

Дисперсный состав эмульсий, стабилизированных различными ПАВ.

(Концентрация масляной фазы постоянна и составляет 6 % масс.).

Соотношение ПАВ ([ПАВ] = 6 моль/м"1) (!„, мкм П Время жизни, час

индивидуальный АПАВ 20 7 10

индивидуальный НПАВ 25 15 4

АПАВ:НПАВ= 1:1 20 12 30

АПАВ:НПАВ = 5:1 19 4 72

АПАВ:НПАВ = 1:5 20 10 50

Сопоставляя между собой даппые этой таблицы, интересно отметить, что в зависимости от природы стабилизатора существенно меняется время жизни эмульсии, а также степень полидисперсности (П), в то время как наивероятнешшш радиус(<1„)изменяется слабо и колеблется в пределах 20-25 мкм.

Дополнительной характеристикой, характеризующей агрегативную устойчивость эмульсии, является величина ¡¡-потенциала (рисупок 8).

й

С ростом концентрации АПАВ величина ¡¡-потенциала плавно возрастает и при рабочей концентрации АПАВ = 6 моль/м3 не превышает 30 мВ. Такое невысокое значение не может

обеспечить

агрегативную

о

Концентрация АПАВ, моль/м3

5 10 15 20

устойчивость эмульсий только за счет электростатического фактора, что приводит к довольно

быстрому расслоению эмульсии.

Рис. 8. Зависимость ¡¡-потенциала капель от концентрации АПАВ.

Выход на плато этой зависимости после 45 мВ обусловлен, по-видимому, окончанием процесса адсорбции АПАВ на межфазной границе. Действительно, увеличение ¡¡-потенциала до 45 мВ позволяет повысить время жизни модельной эмульсии, т.е при содержании АПАВ в модельной эмульсии 15 моль/м3 время ее жизни достигает несколько недель.

Для того, чтобы увеличить время жизни эмульсии до месяца и более, было принято решете о введении дополнительного структурообразователя — цетеарилового спирта. Предварительными опытами было установлено, что до концентрации 3% масс, масляные растворы цетеарилового спирта проявляют ньютоновское поведение. При достижении концентрации 3,5 % масс, растворы начинают проявлять псевлопластическое поведение с выраженным пределом текучести по Бингаму. Для модельной эмульсии, содержащей 6% масляной фазы, смешанного стабилизатора (АПАВ:НПАВ = 12 моль/м3 при соотношении 5:1) и 3,5 % масс, структурообразователя было установлено, что реологическое поведение наиболее удачно описывается реологической моделью Куна. Прочность единичного контакта, рассчитанная по данной модели, составляет 6,32* 10~7 Н. Столь завышенная величина может быть объяснена тем, что, во-первых, размер капель достаточно велик (20 мкм), а, во-вторых, по-видимому, каждая капля масла окружена прочной оболочкой из структурообразователя.

Таким образом, проведенные исследования позволили отработать методику получения модельной эмульсии и установить ее основные коллоидно-химические характеристики. На заключительном этапе представляло интерес получить косметическую композицию, обладающую определенными потребительскими характеристиками. В качестве биологических добавок для придания композициям антибактериальных свойств было решено вводить в системы наночатицы оксида цинка и металлического серебра. Отдельно готовится водная фаза, содержащая смесь ПАВ в определенных соотношениях, в данном случае - АПАВ:НПАВ = 5:1. Отдельно, в масло добавляется структурообразователь, в количестве 3% масс. Масляный раствор нагревается до 70° до полного растворения цетеарилового спирта.

—«—Boas —«-3o3iZiiQ —с—Золь Ag

—¿—Золь Ag-SiO.

10 23 39 40 50 60 70 S5 И !0i

Напряжение сдвига, Па

Рис. 9. Кривые вязкости для косметических кремов, содержащих наночастицы оксида цинка и металлического серебра.

Таблица 7. Базовая рецептура косметической композиции, содержащей оксид цинка

Фаза Наименование Массовая доля, %

1 Золь оксида цинка + вода До 100 %

Emulgin SG 0,46

Plantacare 818 UP . 0,15

2 Lanette О 3

Myritol 312 6

Далее при той же температуре водная и масляная фазы совмещаются и гомогенизируются.

В результате, после охлаждения до комнатной температуры формируется стабильная прямая эмульсия, устойчивая к действию следующих микроорганизмов Candida albicans, Esherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa.

Полученные композиции были устойчивы в течение года и более, обладали псевдопластическим поведепием (рисунок 9), хорошо распределялись по коже и впитывались.

ВЫВОДЫ

1. Определены основные характеристики анионного (стеароилглутамат натрия) и неионпого (алкил (С^-С^) глкшпида) ПАВ. Обнаружено, что величины ККМ в воде равны 4,15 моль/м3 и 1,13 моль/м3, соответственно. Установлено, что при соотношении АПАВ/НПАВ = 5:1 в водной фазе явление синергизма проявляется максимально, при этом величина параметра взаимодействия составляет |3 = - 4.73, что свидетельствует о сильном межмолекулярпом притяжении между молекулами ПАВ в адсорбционном слое.

2. Отработана методика получения прямой эмульсии, стабилизированной смесью анионного и неиошюго ПАВ и выявлено, что наибольшая агрегативная устойчивость эмульсии наблюдается при концентрации масляной фазы 6% об. Обнаружено, что в зависимости от соотношения АПАВ/НПАВ существенно меняется время стабильности эмульсии, а также степень полидисперсности, в то время как наивероятнейший радиус изменяется слабо и колеблется в пределах 15-25 мкм. При соотношении АПАВ/НПАВ = 5:1 определено значение ^-потенциала капель, которое составило -45 мВ.

3. Определена величина критической концентрации структурообразования (ККС) цетеарилового спирта в полярном масле (каприловый/каприновый триглицерид), которая равна 0,08 моль/л. Показано, что масляные растворы этого ПАВ в широком интервале концентраций проявляют ньютоновское поведение при повышенных температурах (70°С), а при комнатной температуре - псевдопластическое поведение наблюдается, начиная с 3,5 % масс.

4. Установлено, что реологическое поведение 6% прямой модельной эмульсии, стабилизированной смесью ПАВ при соотношении АПАВ/НПАВ = 5:1, хорошо описывается моделью Куна. При этом величина прочности единичного контакта составляет 6,32-Ю"7 Н.

5. На основании совокупности проведенных исследований разработана рецептура антибактериальной косметической эмульсии, содержащей наночастицы оксида цинка и металлического серебра. Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Калмыков А.Г., Кузовкова А.А., Киенская К.И., Назаров В.В., Сигал К.Ю., Чудипова Н.Н., Яровая О.В. , Авраменко Г.В. Композиции различного назначения на основе гидрозолей оксида цинка и металлического серебра // Нанотехнологии и охрана здоровья. 2012. Т.4. - №2 (11). - с. 40-47.

2. Анучина А.С., Авраменко Г.В, Чудипова НН, Тихонова Т.В, Киенская К.И. Учет некоторых коллоидно-химических закономерностей при разработке косметических кремов // Химическая промышленность сегодня. — 2012. -Т.8. - с. 40-49.

3. Кузовкова А А, Махова НИ, Ильюшенко Е.В., Чудинова Н.Н, Киенская К.И. Жилина О.В. Учет некоторых коллоидно-химических закономерностей при разработке рецептур косметических эмульсий Н Научные ведомости Белгородского Государственного Ун-та. — 2013. - №3 (146). - Вып.22. -с.146-150.

4'. Chudinova N.B., Kienskaya K.I., Avramenko G.V. Control of some colloid-chemical behaviors when developing cosmetic creams // Proc.of the XXV-th Int. Symp. on Physicochemical Methods of Separation "Ars Separatoria. - 2010. - S. 254-256, Poland, Torun.

5. Кузовкова AA Антибактериальные косметические композиции, содержащие наночастицы металлического серебра и оксида цинка. / Н.Н Чудинова, АА. Кузовкова, К.Ю. Сигал, К.И. Киенская. // Ш-я Всероссийская молодежная конференция с элементами научной школы «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества». Москва.—2012. -с. 17-19.

6. Dremuk АР, Makhova N.L, Chudinova N.N, Kienskaya K.I. Cosmetic emulsion formulations considering general principles of colloid chemistry// IV International Conference on Colloid Chemistry and Physicochemical Mechanics dedicated to the centennial of discovery of micelles: book of abstracts, IC-CCPCM. - 2013. Moscow. - 2013,- P. 383-384.

Подписано в печать:

22.07.2014

Заказ № 10130 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru