de a controla stabilitatea formulări cosmetice

Emulsia este un sistem instabil termodinamic, iar durata sa de viață este limitată. Indică faptul că stabilitatea emulsiei este o problemă importantă pentru formulatorii cosmetici. Cosmeticele comerciale trebuie să aibă un termen de valabilitate de 2-3 ani. Termenul de valabilitate al unei emulsii poate fi definit ca durata de timp necesar pentru ca emulsia să se deterioreze la un nivel inacceptabil pentru consumatori. Este nevoie de o perioadă lungă de timp pentru ca produsele cosmetice comerciale să fie distribuite și depozitate consumatorilor. În general, termenul de valabilitate al produselor cosmetice este de 2 până la 3 ani. Unele țări necesită emulsii over-the-counter (OTC) care conțin agenți de protecție solară pentru a avea o stabilitate mai mare de 5 ani. Deoarece măsurarea duratei de valabilitate în timp real este consumatoare de timp, în general companiile cosmetice rareori efectuează cercetări privind termenul de valabilitate în timp real, deci este important să se proiecteze teste care prezic cu exactitate termenul de valabilitate al emulsiilor. Deși există multe astfel de programe în prezent, există încă o anumită distanță de realitate, indicând faptul că stabilitatea emulsiei nu este o chestiune simplă.

(1) Mecanismul instabilității emulsiei

Când emulsia este îmbătrânită, suferă modificări fizice pentru a face emulsia instabilă. Inclusiv efectele stratificării gravitaționale, floculării și disproporției.

Rezultatul posibil al separării gravitației este floculația. Floculația este un fenomen de sedimentare sau stratificare. În timpul floculării, este încă emulsionată, dar stratul de fază dispersat bogat este concentrat în stratul superior (în emulsia O/W) sau în stratul inferior (în emulsia O/W). emulsie W/O). Modificările cauzate de aceste două tipuri de gravitație sunt reversibile, iar agitarea poate dispersa din materiale agregate. Aceste condiții respectă legea lui Stokes, adică viteza de separare este proporțională cu diferența de densitate dintre faza de ulei și faza de apă, iar vâscozitatea fazei continue este proporțională cu dimensiunea particulelor fazei dispersate. Prin urmare, creșterea vâscozității fazei continue sau reducerea dimensiunii particulelor folosind mori coloidale sau omogenizare poate crește stabilitatea emulsiei.

Când picăturile de fază dispersate sunt reunite și combinate pentru a forma picături mai mari, are loc coalescența. În cele din urmă va avea loc separarea fazelor. Dacă cantitatea de emulgator nu este suficientă pentru a menține picăturile mici, ci suficientă pentru a preveni flocularea sau pentru a se coagula în continuare într-o emulsie cu o distribuție mai mare a particulelor, această situație se numește coalescență limitată.

Efectul de disproporție este cauzat de presiunea internă a picăturii fiind mai mare decât presiunea externă a picăturii. Această forță motrice va determina componentele chimice să difuzeze de la picături mici la picături mai mari sau, eventual, la faza continuă. Deoarece diferite componente ale sistemului de agenți tensioactivi pot difuza de la picături mici la picături mari la rate diferite, ca urmare, picăturile mici devin mai mici și picăturile mari devin mai mari.

(2) Încercarea de stabilitate la emulsie

Multe metode experimentale care prezic stabilitatea emulsiei au fost raportate în literatura de specialitate. Acesta include în principal testarea accelerată, testul în timp real și măsurarea reologică.

1. Încercare accelerată

Încercarea accelerată este o metodă bazată pe aplicarea sarcinii în sistem, ar fi creșterea temperaturii sau acțiunea centrifugă. Pericolul inerent al oricărui test accelerat este de a supune emulsia unor condiții mult peste ceea ce este de fapt experimentat. Prin urmare, rezultatele accelerate ale testelor trebuie utilizate cu atenție, iar concluziile ar trebui comparate și confirmate de rezultate în condiții normale de depozitare.

Testul accelerat bazat pe temperatură utilizează temperatură ridicată constantă,

(De exemplu, 40°C sau 48°C) sau ciclu de congelare-topire (-15~5°C la temperatura camerei). Baza teoretică pentru utilizarea testelor accelerate la temperatură ridicată este ecuația Arrhenius care descrie relația dintre constanta ratei de reacție chimică și temperatură, adică dacă temperatura crește cu 10 °C, viteza majorității reacțiilor chimice se dublează. Prin urmare, 3 ani la 20°C trebuie să fie echivalent cu 4,5 luni la 50°C. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește, vâscozitatea emulsiei scade și echilibrul solubilității agentului tensioactiv se schimbă. Pot apărea și alte modificări, ar fi hidratarea solidelor coloidale și a polimerilor, împărțirea moleculelor între cele două faze și topirea cerurilor sau a altor substanțe. Unii dintre principalii factori care fac emulsiile stabile vor dispărea brusc la temperaturi ridicate, ceea ce va duce la instabilitatea emulsiilor.

Testarea accelerată produce uneori unele informații înșelătoare. Unele emulsii care sunt, de asemenea, separate la temperaturi ridicate pot avea termen de valabilitate diferit la temperatura camerei. Emulgatorii neionici se bazează pe hidratarea grupurilor lor de polioxietilenă pentru a stabiliza emulsiile, iar selecția lor se bazează pe caracteristicile interfeței la temperatura camerei. La temperaturi ridicate, hidratarea emulgatorilor devine mai mică, iar valorile lor HLB sunt complet diferite. Ele pot fi considerate molecule cu proprietăți diferite. În unele cazuri, emulsia este mai stabilă la temperatură ridicată decât la temperatură scăzută. În acest caz, dacă concluzia se face numai pe baza testului accelerat la temperatură ridicată, aceasta nu este doar incorectă, ci și înșelătoare.

Ciclul de congelare-topire crește, de asemenea, sarcina emulsiei și există unele probleme inerente. La temperaturi de îngheț, formarea cristalelor de gheață în emulsiile O/W poate alungi și aplatiza particulele de ulei. În plus, partea lipofilă a emulgatorului își pierde fluiditatea, iar partea hidrofilă se "deshidratează" spontan din cauza înghețării și precipitațiilor apei. Dacă emulsia "vindecă" înainte de apariția coalescenței, emulsia va rezista testului. Dacă rata de re-dizolvare a componentelor este lentă, emulsia este instabilă, ceea ce este diferit de procesul care are loc la temperatura camerei.

Acțiunea centrifugă este o altă metodă care utilizează gravitația accelerată pentru a aplica o sarcină emulsiei. Raza este de 10cm, iar viteza de 3750r/min timp de 5h este echivalentă cu 1 an pentru gravitație. Prin urmare, această metodă poate fi aplicată proceselor în care viteza este decisivă pentru floculare și stratificare. Unii oameni folosesc metoda ultracentrifugării pentru a determina cantitativ stabilitatea emulsiei. Timpul necesar este mai scurt decât cel al metodei tradiționale, dar este nevoie de mai multă muncă pentru a studia corelația dintre rezultate și testele în timp real și pentru a utiliza corelația pentru a prezice stabilitatea emulsiei. Viteza de ultracentrifugare este de până la 25000r/min. În astfel de condiții de mare viteză, există o diferență între stabilitatea emulsiei și stabilitatea în condiții normale; sub o astfel de centrifugare de mare viteză, numai coalescența este etapa decisivă a vitezei, astfel încât picăturile sau particulele Se adună rapid, determinând mediul de apă să se separe rapid. În condiții normale de depozitare, are loc floculația reversibilă și floculația ireversibilă, ambele putând fi etapa decisivă a vitezei procesului. În plus, aplicarea unei astfel de forțe puternice va provoca scurgerea filmului lichid al lichidului de fază apoasă între picături și va provoca distrugerea filmului emulgator.

Numai prin studierea suplimentară a corelației dintre rezultatele testului accelerat și rezultatele în condiții generale de depozitare, testul accelerat poate fi utilizat corect pentru a prezice stabilitatea emulsiei.