Środki powierzchniowo czynne
(spc)



Budowa – amfifilowa



Część hydrofilowa



Część hydrofobowa



Warunek czynności powierzchniowej



Udział obu struktur w cząsteczce musi być
znaczący

Część hydrofilowa

Część hydrofobowa

SPC



Cząsteczki amfifilowe



Powinowactwo do wody



Woda solwatuje część hydrofilową



Powinowactwo do fazy hydrofobowej



Olej solwatuje część hydrofobową



Solwatacja – stabilizacja układu substancji
rozpuszczanej i rozpuszczalnika, polega
na tworzeniu oddziaływań pomiędzy
cząsteczkami substancji rozpuszczanej a
cząsteczkami rozpuszczalnika

Podział spc



Jonowe



Anionowe



Kationowe



amfoteryczne



Niejonowe

SPC



Adsorpcja na granicy faz



Cząsteczki orientują się tak by
minimalizować energię wewnętrzną układu



Fragment hydrofilowy w fazie wodnej



Fragment hydrofobowy w gazie lub fazie olejowej

powietrze

woda

powietrze

woda

olej

SPC – zwiększanie stężenia



Po wysyceniu granicy faz cząsteczki spc

zaczynają organizować się w roztworze



Korzystne energetycznie jest dobre

solwatowanie cząsteczek, tworzą się

agregaty i micele,



Wzrasta stopień uporządkowania układu –

zmieniają się właściwości fizykochemiczne

Krytyczne stężenie miceli (CMC)



Charakterystyczne stężenie spc w układzie



Spc zaczynają organizować się
w micele



Wysycenie granicy faz



Cząsteczki spc zaczynają organizować się
wewnątrz układu



Minimalizacja niekorzystnych oddziaływań



Korzystna konfiguracja energetyczna

CMC

CMC - Critical Micelle
Concentration



krytyczne stężenie miceli



stężenie spc w którym pojawiają się micele



Dramatyczna zmiana właściwości fizykochemicznych

roztworu:



Napięcia powierzchniowego, przewodnictwa itp..



CMC jest wartością charakterystyczną dla

danego spc w danej temperaturze

Rozpuszczanie i temperatura



Podgrzewanie roztworu =
dostarczanie energii



Wiele związków chemicznych lepiej
rozpuszcza się „na ciepło”



Zależność liniowa



Spc zachowują się nietypowo

Rozpuszczanie i temperatura



Jonowe spc



Przekroczenie pewnej, charakterystycznej
temperatury powoduje drastyczne poprawienie
rozpuszczalności



Punkt Kraffta



Niejonowe spc



Przekroczenie pewnej temperatury powoduje
POGORSZENIE rozpuszczalności



Punkt zmętnienia

Zatężanie roztworów spc



Zatężanie roztworów spc powyżej wartości

CMC powoduje zwiększenie stopnia

uporządkowania układu



Micele kuliste (sferyczne)



Micele walcowe



Micele heksagonalne



Micele heksagonalne odwrócone



Warstwy lamelarne



Zmiana stopnia uporządkowania jest związana

ze zmianą lepkości

Zastosowanie spc



Emulgatory W/O i O/W



Stabilizacja zawiesin



Środki pianotwórcze



Solubilizacja



Środki myjące

Mycie ciała



Znaczenie dla higieny



Problemy kulturowe i ekonomiczne



wanna kontra prysznic

Środki myjące



Usuwanie brudu



Łagodność dla skóry



wysuszanie



podrażnienia



Wygoda i łatwość użycia



Przyjemność

Brud na powierzchni skóry



Sebum



Złuszczone korneocyty



Kurz



NaCl i inne sole mineralne z potu



Bakterie



Produkty rozkładu sebum przez bakterie



Inne zanieczyszczenia

Mechanizm mycia



Oddziaływania spc z zanieczyszczeniami lipofilowymi



zmniejszanie napięcia międzyfazowego



Odrywanie zanieczyszczeń



dyspergowanie, emulgowanie



Odprowadzanie zanieczyszczeń



spłukiwanie, ścieranie...



Adsorpcja spc na mytej powierzchni



Adsorpcja innych związków na mytej powierzchni

Oddziaływanie środków myjących ze skórą



Zmywanie płaszcza hydrolipidowego



TEWL



Zmiana pH powierzchni naskórka



tworzenie i stabilność bariery



Wymywanie składników NMF



TEWL



Wymywanie lipidów warstwy rogowej



własności barierowe s.c.



Wpływ na strukturę warstw lipidowych s.c.



własności barierowe s.c.

Oddziaływanie środków myjących ze skórą



Sorpcja na powierzchni struktur proteinowych s.c



korneocyty



enzymy



Penetracja spc do żywych warstw naskórka



sorpcja na błonach komórkowych – podrażnienia



reakcje z enzymami

Skutki działania spc

Pogorszenie funkcji barierowych



suchość i szorstkość skóry



alergie



Podrażnienia i stany zapalne

Środki myjące powinny dobrze
usuwać brud:



rozpuszczać i emulgować tłuszcze



zwilżać i odrywać od skóry
zanieczyszczenia stałe



dawać dobrą pianę

Podział środków myjących



mydła - stałe i ciekłe



combo - stałe i ciekłe



syndety - stałe i ciekłe - żele pod

prysznic, płyny kąpielowe, inne

Mydła



Sole kwasów tłuszczowych



słabo rozpuszczalne w wodzie



zawsze mają odczyn alkaliczny (pH > 8,5)



przy pH < 8,5 tracą charakter soli, powstają

z nich wolne kwasy tłuszczowe



wolne kwasy tłuszczowe działają drażniąco



Forma: kostka, „mydła w płynie”

Mydła



Zalety



tradycja



już nasze babki...



niska cena



najtańszy środek myjący



doskonałe działanie myjące



zmywa praktycznie wszystko



ekologia



prawie jadalne



nie szkodzi środowisku

Mydła



Wady



wysoka wartość pH



ale tak naprawdę jest to wada dla 10%
użytkowników



wrażliwość na twardą wodę



czyli - trudno się pieni, powstaje osad...

Preparaty typu “combo”

Combo = combination bar



Zawierają: mydła i środki powierzchniowo czynne



alkaliczne



Mogą być mniej alkaliczne niż mydło



dobrze myją



odporne na twardą wodę



Forma: kostka lub płyn/żel

Syndety



oparte są na detergentach
“syntetycznych”



nie zawierają mydeł



mogą mieć dowolną wartość pH



mogą mieć bardzo różną jakość



potencjalne działanie drażniące



częściej w formie płynów i żeli

Syndety



Zalety



mają niesamowitą siłę działania



naprawdę zmywają wszystko



mogą mieć dowolne pH



nadają się dla wszystkich



twarda woda im nie szkodzi

Syndety



Wady



jednak odtłuszczają skórę



niestety są drogie

Formy fizykochemiczne
kosmetyków

38

Emulsja:



Makroskopowy układ heterogenny,
składający się z co najmniej dwóch,
niemieszających się ze sobą faz, z
których jedna jest zdyspergowana w
drugiej w postaci kropel

Emulsje

Faza wewnętrzna

Faza zewnętrzna

40

Rodzaje emulsji



klasyczne: olej w wodzie (O/W), woda w oleju
(W/O), emulsje niewodne



wielokrotne: olej w wodzie w oleju (O

1

/W/O

2

),

woda w oleju w wodzie (W

1

/O/W

2

)



mikroemulsje ( < 10

-8

m)



emulsje żelowe (W/O, faza wodna > 90%)



układy pochodne: roztwory micelarne, układy
ciekłokrystaliczne

Proste emulsje

O/W

W/O

Emulsje wielokrotne



układy W/O/W i O/W/O

układy W/O/W i O/W/O

W / O / W

1

2

O / W / O

1

2

Emulgatory



Substancje umożliwiające otrzymanie
stabilnej emulsji, dzięki temu, że
obniżają napięcie międzyfazowe.
Efektywność działania emulgatorów
zależy od zdolności do obniżania wyżej
wymienionego napięcia, a także od
możliwości uczestniczenia w innych
zjawiskach stabilizujących emulsje

Emulgatory

W/O

O/W

HLB - Hydrophilic-lipophilic
balance

20





czasteczki

molowa

masa

ej

hydrofilow

czesci

molowa

masa

HLB

Metoda Griffina obliczania HLB

HLB emulgatora

olej

woda

Niskie HLB

Wysokie HLB

HLB



HLB = 1-4



Silna lipofilowość



Brak rozpuszczalności w wodzie



Brak dyspergowalności w wodzie



HLB = 3-6



Umiarkowana lipofilowość



Brak rozpuszczalności w wodzie



Słaba dypergowalność

HLB



HLB = 6-8



Umiarkowana lipofilowość



Brak rozpuszczalności w wodzie



Umiarkowana dyspergowalność



HLB = 8-10



Umiarkowana lipofilowość



Brak rozpuszczalności w wodzie



Bardzo dobra dyspergowalność

HLB



HLB = 10-13



Słaba hydrofilowość



Umiarkowana rozpuszczalność w wodzie



HLB > 13



Związki hydrofilowe



Dobra rozpuszczalność w wodzie



Słaba rozpuszczalność w oleju

HLB = 1

HLB = 10

HLB = 19

olej

woda

HLB

HLB

Zastosowanie

4-6

Emulgatory w/o

7-9

Czynniki zwilżające

8-18

Emulgatory o/w

13-15

Środki myjące

15-18

solubilizatory

Emulsja i solubilizat

solubilizat

emulsja

Układ transparentny,
ponieważ oddziaływania, pomiędzy spc,
a substancją solubilizowaną są
na poziomie molekularnym

Układ nietransparentny

Odwracalna niestabilność emulsji

śmietanowanie

sedymentacja

Niestabilność nieodwracalna

Flokulacja

(odwracalna niestabilność)

Koalescencja

Łamanie

Hydrożele



Roztwory wodne lub wodno-alkoholowe

zagęszczane polimerami naturalnymi lub

syntetycznymi



Zastosowania



Modelowanie włosów



Pielęgnacja skóry („zageszczone toniki”)



Demakijaż



Maseczki



Higiena jamy ustnej (żel krzemowy + polimery

stabilizujące)

Modyfikatory reologii

Zagęstniki



Zastosowania



modyfikacja reologii roztworów



żele



stabilizacja i modyfikacja reologii emulsji

Zagęstniki



Klasyfikacja



polimery



naturalne



syntetyczne



otrzymywane biotechnologicznie



zagęstniki niskocząsteczkowe
(najczęściej nieorganiczne)

Zagęstniki



Polimery



jonowe



lepkość silnie zależy od pH



punkt izoelektryczny jest granicą przejścia ciecz-
żel



niejonowe



lepkość zależy od stężenia