Ako kontrolovať stabilitu kozmetických prípravkov

Emulzia je termodynamicky nestabilný systém a jeho životnosť je obmedzená. Naznačuje, že stabilita emulzie je dôležitou otázkou pre kozmetické formulátory. Komerčná kozmetika musí mať trvanlivosť 2-3 roky. Skladovateľnosť emulzie možno definovať ako čas, ktorý trvá, kým sa emulzia zhorší na neprijateľnú úroveň pre spotrebiteľov. Trvá dlho, kým sa komerčná kozmetika distribuuje a skladuje spotrebiteľom. Všeobecne platí, že skladovateľnosť kozmetiky je 2 až 3 roky. Niektoré krajiny vyžadujú, aby mimoburzové (OTC) emulzie obsahujúce opaľovacie prostriedky mali stabilitu dlhšiu ako 5 rokov. Keďže meranie skladovateľnosti v reálnom čase je časovo náročné, vo všeobecnosti kozmetické spoločnosti zriedka vykonávajú výskum skladovateľnosti v reálnom čase, takže je dôležité navrhnúť testy, ktoré presne predpovedajú trvanlivosť emulzií. Hoci v súčasnosti existuje veľa takýchto programov, stále existuje určitá vzdialenosť od reality, čo naznačuje, že stabilita emulzie nie je jednoduchá záležitosť.

(1) Mechanizmus nestability emulzie

Keď je emulzia staršia, prechádza fyzickými zmenami, aby bola emulzia nestabilná. Vrátane účinkov gravitačnej stratifikácie, vločkovania a disproporcie.

Možným výsledkom separácie gravitácie je vločkovanie. Flokulácia je fenomén sedimentácie alebo stratifikácie. Počas flokulácie je stále emulgovaná, ale bohatá dispergovaná fázová vrstva je sústredená v hornej vrstve (v O/W emulzii) alebo v dolnej vrstve (v O/W emulzii). W/O emulzia). Zmeny spôsobené týmito dvoma druhmi gravitácie sú reverzibilné a trepanie môže znovu rozptýliť agregované materiály. Tieto podmienky sa riadia Stokesovm zákonom, to znamená, že rýchlosť separácie je úmerná rozdielu hustoty medzi olejovou fázou a vodnou fázou a viskozita kontinuálnej fázy je úmerná veľkosti častíc rozptýlenej fázy. Preto zvýšenie viskozity kontinuálnej fázy, alebo zníženie veľkosti častíc pomocou koloidných mlynov alebo homogenizácia môže zvýšiť stabilitu emulzie.

Keď sa kvapôčky rozptýlenej fázy spoja a spoja a vytvoria väčšie kvapôčky, dochádza k zlučnosti. Nakoniec dôjde k separácii fázy. Ak množstvo emulgátora nestačí na udržanie kvapôčok malé, ale dosť na to, aby sa zabránilo flokulácii alebo ďalšiemu zlučovaniu do emulzie s väčším rozdelením častíc, táto situácia sa nazýva obmedzená koalícia.

Disproporačný účinok je spôsobený vnútorným tlakom kvapôčky, ktorý je vyšší ako vonkajší tlak kvapôčky. Táto hnacia sila spôsobí, že chemické zložky sa rozptýlia z malých kvapôčok na väčšie kvapôčky alebo prípadne do kontinuálnej fázy. Keďže rôzne zložky povrchovo aktívneho systému sa môžu rozptýliť od malých kvapôčok až po veľké kvapôčky rôznymi rýchlostiami, v dôsledku čoho sa malé kvapôčky zmenšujú a veľké kvapôčky sa zväčšujú.

(2) Skúška stability emulzie

V literatúre bolo hlásených mnoho experimentálnych metód, ktoré predpovedajú stabilitu emulzie. Zahŕňa najmä zrýchlený test, test v reálnom čase a reologické meranie.

1. Zrýchlený test

Zrýchlený test je metóda založená na zaťažení systému, ako je zvýšenie teploty alebo odstredivý účinok. Inherentným nebezpečenstvom každého zrýchleného testu je podmiešovať emulziu podmienkami ďaleko nad rámec toho, čo sa skutočne zažilo. Preto by sa zrýchlené výsledky testov mali používať opatrne a závery by sa mali porovnať a potvrdiť výsledkami za normálnych podmienok skladovania.

Zrýchlený test založený na teplote využíva konštantne vysokú teplotu,

(napríklad 40 °C alebo 48 °C) alebo cyklus zmrazovania a topenia (-15 ~ 5 °C na izbovú teplotu). Teoretickým základom pre použitie zrýchlených testov pri vysokej teplote je Arrheniusova rovnica opisujúca vzťah medzi konštantou rýchlosti chemickej reakcie a teplotou, to znamená, že ak sa teplota zvýši o 10 °C, rýchlosť väčšiny chemických reakcií sa zdvojnásobí. Preto by 3 roky pri 20 °C mali byť ekvivalentné 4, 5 mesiacom pri teplote 50 °C. Ako sa však teplota zvyšuje, viskozita emulzie klesá a rovnováha rozpustnosti povrchovo aktívnej látky sa mení. Môžu sa vyskytnúť aj ďalšie zmeny, ako je hydratácia koloidných tuhých látok a polymérov, rozdelenie molekúl medzi dve fázy a tavenie voskov alebo iných látok. Niektoré z hlavných faktorov, ktoré robia emulzie stabilné, náhle zmiznú pri vysokých teplotách, čo vedie k tomu, že emulzie sa stanú nestabilnými.

Zrýchlené testovanie niekedy prináša niektoré zavádzajúce informácie. Niektoré emulzie, ktoré sú tiež oddelené pri vysokých teplotách, môžu mať rôznu trvanlivosť pri izbovej teplote. Neiónové emulgátory sa spoliehajú na hydratáciu svojich polyoxyetylénových skupín na stabilizáciu emulzií a ich výber je založený na charakteristikách rozhrania pri izbovej teplote. Pri vysokých teplotách sa hydratácia emulgátorov zmenšuje a ich hodnoty HLB sú úplne odlišné. Môžu byť považované za molekuly rôznych vlastností. V niektorých prípadoch je emulzia stabilnejšia pri vysokej teplote ako pri nízkej teplote. V tomto prípade, ak sa záver vyvodí len na základe zrýchleného testu pri vysokej teplote, je nielen nesprávny, ale aj zavádzajúci.

Cyklus zmrazovania a topenia tiež zvyšuje zaťaženie emulzie a existujú niektoré inherentné problémy. Pri teplotách mrazu môže tvorba ľadových kryštálov v O/W emulziách odstrániť a sploštiť častice oleja. Okrem toho lipofilná časť emulgátora stráca svoju tekutosť a hydrofilná časť spontánne "dehydratuje" v dôsledku mrazu a zrážania vody. Ak emulzia "vytvrdne" pred koalíciou, emulzia vydrží test. Ak je rýchlosť re-rozpustenia zložiek pomalá, emulzia je nestabilná, čo sa líši od procesu, ktorý sa vyskytuje pri izbovej teplote.

Odstredivá akcia je ďalšia metóda, ktorá používa zrýchlenú gravitáciu na nanesenie zaťaženia na emulziu. Polomer je 10 cm a rýchlosť 3750r/min pre 5h sa rovná 1 rok pre gravitáciu. Preto sa táto metóda môže aplikovať na procesy, kde je rýchlosť rozhodujúca pre vločkovanie a stratifikáciu. Niektorí ľudia používajú metódu ultracentrifugácie na kvantitatívne určenie stability emulzie. Požadovaný čas je kratší ako čas tradičnej metódy, ale je potrebné viac práce na štúdium korelácie medzi výsledkami a testami v reálnom čase a použitie korelácie na predpovedanie stability emulzie. Rýchlosť ultracentrifugácie je až 25000r/min. Za takýchto vysokorýchlostných podmienok existuje rozdiel medzi stabilitou emulzie a stabilitou za normálnych podmienok; pri takejto vysokorýchlostnej centrifugácii je rozhodujúcou fázou rýchlosti len koalícia, takže kvapôčky alebo častice Rýchlo sa hromadia, čo spôsobuje rýchle oddelenie vodného média. Za normálnych podmienok skladovania dochádza k reverzibilnému vločkovaniu a nezvratnému vločkovaniu, ktoré môžu byť rozhodujúcou fázou rýchlosti procesu. Okrem toho použitie takejto silnej sily spôsobí únik kvapalného filmu kvapaliny vodnej fázy medzi kvapôčkami a spôsobí zničenie emulgátorového filmu.

Len ďalším skúmaním korelácie medzi výsledkami zrýchleného testu a výsledkami za všeobecných podmienok skladovania sa môže zrýchlený test použiť správne na predpovedanie stability emulzie.