Hệ keo và bề mặt tiếp xúc (Phần 2: Chỉ số HLB và Micell) – Hoá học mỹ phẩm

III. CHẤT DIỆN HOẠT

Chất diện hoạt là thành phần quan trọng trong nghành sản xuất mỹ phẩm, đặc biệt quan trọng là trong mối quan hệ giữa hệ keo và mặt phẳng tiếp xúc, chúng hoàn toàn có thể tương tác, hấp phụ lên mặt phẳng tiếp xúc và làm giảm đáng kể sức căng mặt phẳng. Chất diện hoạt có nhiều ứng dụng, chúng hoàn toàn có thể được dùng để : nhũ hóa, hòa tan, làm ẩm và tẩy rửa. Chất diện hoạt phong phú trên thị trường, nhưng cơ bản được chia thành 2 nhóm dựa theo cấu trúc : thân nước và thân dầu. Chất diện hoạt thân nước hoàn toàn có thể được chia thành dạng ion hoặc không ion, trong khi nhóm kị nước thường chứa thành phần hydrocarbon, fluorocarbon, silicone .

1. HLB

Chất diện hoạt chứa cả nhóm thân nước và thân dầu trong công thức, để nhìn nhận phần nào trội hơn, người ta dựa vào chỉ số HLB. Ở đó, HLB ( hydrophilic-lipophilic balance ) được gọi là chỉ số cân đối dầu-nước, hoàn toàn có thể từ 0 đến 40. HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hòa tan trong nước, HLB càng thấp thì hóa chất càng dễ hòa tan trong những dung môi thân dầu .
HLB hoàn toàn có thể được tính bằng nhiều công thức khác nhau. Griffin đã thực thi việc điều tra và nghiên cứu về những nhũ tương và thống kê giám sát chỉ số HLB cho từng chất diện hoạt. Một chiêu thức khác được J. T. Davies đề ra, ông tính HLB dựa trên số nhóm thân dầu và thân nước trên 1 chất diện hoạt :

Trong đó: Chỉ số HLB = Tổng giá trị các nhóm thân nước +

Tổng giá trị những nhóm thân dầu + 7
Giá trị những nhóm thân dầu – thân nước được liệt kê trong bảng sau :

Nhóm Giá trị nhóm Nhóm Giá trị nhóm
Nhóm thân nước:
– SO3Na
– COOK
– COONa
N – amin bậc 4
Ester ( vòng sorbital )
Ester ( – COOH, – OH ,
– O -, – OH )
38,7
21,2
19,1
9,4
6,8
2,4
Thân dầu:
– CH –
– CH2 –
– CH
= CH –
Nhóm khác
– ( CH2-CH2-O ) –
– ( CH2-CH2-CH2-O ) –
-0,475
– 0,475
– 0,475
– 0,475
0,33
– 0,15

Ngoài ra, theo Kawakami thì chỉ số HLB hoàn toàn có thể được tính theo khối lượng của những nhóm thân nước và thân dầu, công thức tính như sau :
Trong đó, Mw là khối lượng của những nhóm thân nước, còn Mo là khối lượng của nhóm thân dầu .
Kể từ khi chỉ số HLB cho mỗi thành phần được tính sẵn, việc thống kê giám sát HLB của chất nhũ hóa cần để nhũ cho hỗn hợp thành phần thuận tiện hơn rất nhiều. Ví dụ ta có hỗn hợp gồm 10 % sáp ong ( HLB 15 ), 53 % Paraffin lỏng ( HLB 10 ) và 37 % petrolatum ( HLB 10,5 ). Như vậy nhu yếu HLB cần để tạo nhũ tương dạng D / N được tính như sau :
Như vậy, để nhũ hóa hỗn hợp trên, ta cần chất nhũ hóa có chỉ số HLB từ 10-11. Bảng dưới đây cung ứng thông tin về chỉ số HLB cho 1 số ít nguyên vật liệu thô .

Nguyên liệu thô Nhũ tương N/D Nhũ tương D/N
Các hydrocarbon
Paraffin lỏng ( nhẹ )
Paraffin lỏng ( nặng )
Vasiline ( trắng )
Sáp vi tinh thể
Paraffin ( rắn )

Dầu, mỡ, sáp động thực vật

Cotton seed oil
Candelilla wax
Carnauba wax
Beeswax

Lanolin (anhydrous)

Acid, alcol béo khác

Acid stearic
Cetyl alcohol
Silicone oil ( G.E. )

4
4
4

4



5
8


10
10,5
10,5
9,5
9
7,5
14,5
14,5
10-16
15
17
13
10,5

Chỉ số HLB rất hiệu suất cao và thuận tiện trong việc xác lập đặc thù của chất diện hoạt. Mối tương quan giữa chỉ số HLB và ứng dụng của chất diện hoạt được liệt kê dưới đây :

HLB Ứng dụng chính
1,5-3
4-6
7-9
8-18
13-15
15-18
Chống tạo bọt
Nhũ tương Nước / Dầu
Giữ ẩm
Nhũ tương Dầu / Nước
Chất tẩy
Hòa tan

Trong quy trình điều tra và nghiên cứu, Shinoda nhận thấy rằng, chỉ số HLB của những chất diện hoạt không ion biến hóa theo nhiệt độ, từ đó ông đề xuất kiến nghị một khá niệm tương quan, được gọi là nhiệt độ HLB. Nhiệt độ HLB là mức nhiệt mà ở đó, tính thân nước và thân dầu của chất diện hoạt được cân đối. Ở mức nhiệt thấp hơn nhiệt độ HLB, nhũ tương D / N được hình thành, còn ở mức nhiệt cao hơn nhiệt độ HLB, hình thành nhũ tương N / D .

2. Sự hình thành Micell

Khi ở nồng độ loãng, dung dịch các chất diện hoạt có tình chất tương tự như các dung dịch thông thường, tuy nhiên khi tăng chậm dần đến nồng độ nhất định, các phân tử chất diện hoạt này bắt đầu kết tụ lại với nhau, tạo thành hình cầu, trụ hoặc màng với đặc điểm: phần vỏ thân nước và phần lõi thân dầu trong môi trường thân nước, và ngược lại phần vỏ thân dầu, lỗi thân nước trong môi trường thân dầu. Sự hình thành micell cũng như kích thước, số lượng của chúng sẽ phụ thuộc vào chỉ số cân bằng thân dầu – thân nước (HLB) và tính chất từng loại chất diện hoạt.

Micell.png
Cấu trúc phân tử micell

Mức nồng độ của chất diện hoạt tại thời gian hình thành micell gọi là nồng độ micell tới hạn ( CMC ), ranh giới này tạo nên nhiều sự biến hóa về đặc tính lý hóa của hệ như thể chất ( dung dịch sang dạng keo ), sức căng mặt phẳng, áp suất thẩm thấu, nhiệt độ đông đặc …
Nồng độ micell tới hạn ( CMC ) hoàn toàn có thể xác lập bằng cách biến hóa nồng độ của chất diện hoạt, cho đến khi tạo sự đổi khác về sức khỏe thể chất của hệ. CMC được xác lập bởi sức mạnh tuyệt đối của những nhóm thân dầu và thân nước .

Trong trong thực tiễn, những chất hữu cơ thường không tan trong nước nhưng lại hòa tan trong những micell của những chất diện hoạt được gọi là sự hòa tan hóa. Như vậy, chất diện hoạt được coi như là chất trung gian hòa tan giữa những chất hữu cơ ( thân dầu ) và dung môi thân nước. Sự hòa tan này nhờ vào vào số lượng và size những micell, số lượng càng nhiều thì độ hòa tan càng tốt, kích cỡ micell càng lớn thì những chất hữu cơ hòa tan càng thuận tiện .

Source: https://thaiphuongthuy.com
Category : Blog

Related Posts

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.