Dimethicone Copolyole, Emulgatoren für Kosmetika

Silikontenside werden so synthetisiert, dass sie sowohl Silikon- als auch wasserlösliche Gruppen innerhalb desselben Moleküls enthalten. Das Ergebnis ist eine Reihe von Verbindungen mit unterschiedlichen und kontrollierbaren Löslichkeitsgraden in Öl, Wasser und Silikon. Eines der gebräuchlichsten Silikon-Tenside ist Dimethicone Copolyol.

Dimethicone Copolyol ist eine amphiphile Verbindung, die zur Unterstützung bei der Herstellung von Wasser-in-Silikon- oder Silikon-in-Wasser-Emulsionen entwickelt wurde. Es gibt verschiedene Arten von Dimethicon-Copolyolen auf dem Markt, die eine Reihe von HLB-Werten bieten (Tabelle 3), die auf das Vorhandensein von zwei oder mehr gegenseitig unlöslichen Gruppen zurückzuführen sind. Typischerweise handelt es sich um ein silikonlösliches (siliphiles) Siloxangerüst mit niedrigem HLB, gekoppelt mit einer wasserlöslicheren (hydrophilen) Polyoxyalkylenkomponente mit höherem HLB. Üblicherweise werden entweder Polyethylenglykol (PEG), Polypropylenglykol (PPG) oder beide in unterschiedlichen Verhältnissen auf ein Polydimethylsiloxan-Grundgerüst aufgepfropft.

Cyclopentasiloxan (und) PEG/PPG-18/18 Dimethicon (Abb. 4) ist eine Art von Dimethicon-Copolyol, das häufig zur Herstellung von Wasser-in-Silikon-Emulsionen verwendet wird, die häufig in Antitranspirantien-, Hautpflege- und Farbkosmetikformulierungen vorkommen. Die niedrige Oberflächenspannung und die effektiven Benetzungseigenschaften des Materials sorgen für ein einzigartiges und sanftes Hautgefühl und stabilisieren gleichzeitig die Emulsion.

Benetzung ist ein Oberflächeneffekt zur Charakterisierung des Verhaltens eines Flüssigkeitströpfchens, das auf einem festen/flüssigen Substrat abgelagert wird. Wenn beispielsweise ein Wassertropfen auf eine Plastikfolie aufgetragen wird, bildet er eine dichte Kugel, was auf eine schlechte Benetzungswirkung hinweist. Wenn dem Wasser dann ein Netzmittel zugesetzt wird, bildet der Tropfen keine Kugel, sondern breitet sich über die Oberfläche der Kunststofffolie aus. Der Draves-Test ist eine etablierte Methode zur Bestimmung der Benetzungswirkung; Es misst und vergleicht die Zeit, die ein Baumwollstrang benötigt, um bei einer vorgeschriebenen Temperatur in eine Testlösung einzutauchen. Je kürzer die Zeit, desto besser ist die Wirkung des Netzmittels. Bei diesem Test wird eine 0,1 %ige Lösung von Dimethiconcopolyol verwendet (Tabelle 2).

Insgesamt bieten PEG/PPG-Polymere mit niedrigerem Molekulargewicht im Vergleich zu Gegenstücken mit hohem Molekulargewicht schnellere Benetzungseigenschaften. Dies bedeutet, dass durch geeignete Auswahl des Molekulargewichts eines Dimethiconcopolyols eine schnelle Benetzungswirkung erzielt werden kann.

Die Verringerung der Oberflächenspannung ist eine der Haupteigenschaften von Silikontensiden. Fettige Bestandteile eines Moleküls, die reich an Methylengruppen (-CH2-) sind, begrenzen die Oberflächenspannung auf einen Bereich um 30 Dyn/cm2. Silikontenside, allerdings mit einem überwiegenden Anteil an Methylgruppen (-CH3), reduzieren die erreichbare Oberflächenspannung auf ein viel niedrigeres Niveau im Bereich von 20 dyn/cm2.

PEG/PPG-Dimethicon wird als Emulgator bei der Herstellung von Wasser-in-Öl- und Silikon-in-Wasser-Emulsionen verwendet. Es kann zur Herstellung von Produkten verwendet werden, die geringe Wachskonzentrationen und eine hohe Wasserkonzentration enthalten und Cremes und Lotionen mit einem leichten und leicht verteilbaren Hautgefühl bieten. PEG/PPG-Dimethicon kann sich leicht entlang der Si-O-Si-Bindungen strukturieren, um den niedrigsten Zustand der freien Energie anzunehmen. Dies ermöglicht die Herstellung von Emulsionen mit einer nützlich niedrigen freien Energie und sorgt so für eine erhöhte Stabilität. Eine hohe Oberflächenaktivität bietet weitere Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen W/O-Emulgatoren. Beispielsweise können mit Silikonemulgatoren hergestellte Wasser-in-Silikon-Emulsionen mithilfe von Kaltverarbeitungstechniken hergestellt werden. Dieser Emulgatorweg wird häufig in Farbkosmetikformulierungen (Formulierung 3) verwendet, da er die Verteilbarkeit und Nivellierung von Farbpigmenten verbessert.

Bei der Herstellung von Silikon-in-Wasser-Emulsionen oder Wasser-in-Öl-Emulsionen sollte PEG/PPG-Dimethicon der Silikon- oder Ölphase zugesetzt und eingemischt werden. Der Einfachheit halber ist es ideal, die Wasserphase in einem separaten Tank vorzubereiten. Elektrolyte wie Natriumchlorid sollten vorab in der Wasserphase aufgelöst werden, um die Viskosität zu erhöhen und die Entwicklung einer stabilen Emulsion zu unterstützen. Fügen Sie die Wasserphase langsam der Silikonphase oder Ölphase hinzu, um eine vollständige und gleichmäßige Emulgierung sicherzustellen. Mit einem mechanischen Mischer mit hoher Turbulenz und hoher Geschwindigkeit mischen. Setzen Sie das Mischen mit hoher Scherung 10 bis 30 Minuten lang fort, um eine kleine Partikelgrößenverteilung zu erzeugen, und homogenisieren Sie es bei Bedarf. Beim Emulgieren ist keine Wärme erforderlich.