آماده سازی امولسیون های آرایشی

حل شدن مقادیر نسبتاً کمی از اجزای روغن در فرمولاسیون‌های آبکشی و شامپو، خواص امولسیون‌سازی اولیه‌ای را نشان می‌دهد که انتظار می‌رود پلی‌گلیکوزیدهای آلکیل به عنوان سورفکتانت‌های غیر یونی از خود نشان دهند. با این حال، درک صحیح از رفتار فازی در سیستم‌های چند جزئی برای ارزیابی پلی‌گلیکوزیدهای آلکیل به عنوان امولسیفایرهای قدرتمند در ترکیب با کوامولسیفایرهای آبگریز مناسب ضروری است. به طور کلی، فعالیت بین سطحی پلی‌گلیکوزیدهای آلکیل توسط طول زنجیره کربنی و تا حد کمتری توسط درجه پلیمریزاسیون (DP) تعیین می‌شود. فعالیت بین سطحی با طول زنجیره آلکیل افزایش می‌یابد و در نزدیکی یا بالاتر از CMC با مقداری کمتر از 1 میلی‌نیوتن بر متر در بالاترین حد خود قرار دارد. در فصل مشترک آب/روغن معدنی، APG C12-14 کشش سطحی کمتری نسبت به آلکیل سولفات C12-14 نشان می‌دهد. کشش‌های بین سطحی n-دکان، ایزوپروپیل میریستات و 2-اکتیل دودکانول برای آلکیل مونوگلوکوزیدهای خالص (C8، C10، C12) اندازه‌گیری شده و وابستگی آنها به حلالیت پلی‌گلیکوزیدهای آلکیل در فاز روغنی شرح داده شده است. آلکیل پلی‌گلیکوزیدهای زنجیره متوسط ممکن است به عنوان امولسیفایر برای امولسیون‌های روغن/آب در ترکیب با کوامولسیفایرهای آبگریز استفاده شوند.

پلی‌گلیکوزیدهای آلکیل با سورفکتانت‌های غیریونی اتوکسیله شده متفاوت هستند، زیرا آنها تحت تأثیر دما، تبدیل فاز از امولسیون‌های روغن در آب (O/W) به امولسیون‌های روغن در آب (W/O) را تجربه نمی‌کنند. در عوض، خواص آبدوستی/لیپوفیلی را می‌توان با مخلوط کردن با یک امولسیفایر آبگریز مانند گلیسیرین مونو-اولئات (GMO) یا سوربیتول مونو-لورات دهیدراته (SML) متعادل کرد. در واقع، اگر نسبت اختلاط امولسیفایر آبدوست/لیپوفیل در سیستم غیر اتوکسیله شده به جای دما به عنوان پارامتر کلیدی رفتار فاز استفاده شود، رفتار فازی و کشش بین سطحی سیستم امولسیفایر آلکیل پلی‌گلیکوزید بسیار شبیه به سیستم اتوکسیلات‌های الکل چرب معمولی است.

سیستم دودکان، آب، لوریل گلوکوزید و سوربیتان لورات به عنوان یک کوامولسیفایر آبگریز، میکروامولسیون‌ها را در نسبت اختلاط مشخصی از C12-14 APG به SML از 4:6 تا 6:4 تشکیل می‌دهند (شکل 1). مقادیر بالاتر SML منجر به امولسیون‌های w/o می‌شود در حالی که مقادیر بالاتر آلکیل پلی‌گلیکوزید، امولسیون‌های o/w تولید می‌کند. تغییر غلظت کل امولسیفایر منجر به چیزی به نام "ماهی کالویت" در نمودار فازی می‌شود، بدن حاوی میکروامولسیون‌های سه فازی و دم حاوی میکروامولسیون‌های تک فازی است، همانطور که در امولسیفایرهای اتوکسیله شده به عنوان تابعی از دما مشاهده می‌شود. ظرفیت بالای امولسیون‌کنندگی مخلوط C12-14 APG/SML در مقایسه با سیستم اتوکسیلات الکل چرب در این واقعیت منعکس می‌شود که حتی 10٪ از مخلوط امولسیفایر برای تشکیل یک میکروامولسیون تک فازی کافی است.

شباهت الگوهای وارونگی فاز دو نوع سورفکتانت نه تنها به رفتار فازی محدود می‌شود، بلکه می‌توان آن را در کشش سطحی سیستم امولسیون‌کننده نیز یافت. خواص آب‌دوستی-لیپوفیلی مخلوط امولسیفایر زمانی به تعادل رسید که نسبت C12-14 APG/SML برابر با 4:6 باشد و کشش سطحی کمترین مقدار را داشته باشد. نکته قابل توجه این است که حداقل کشش سطحی بسیار پایین (تقریباً 10^-3mN/m) با استفاده از مخلوط C12-14 APG/SML مشاهده شد.

در میان آلکیل گلیکوزیدهای حاوی میکروامولسیون‌ها، دلیل فعالیت بالای بین سطحی این است که آلکیل گلیکوزیدهای آبدوست با گروه‌های سر گلوکوزیدی بزرگتر و کو-امولسیفایرهای آبگریز با گروه‌های کوچکتر در سطح مشترک نفت-آب با نسبت ایده‌آل مخلوط می‌شوند. هیدراتاسیون (و اندازه مؤثر سر هیدراتاسیون) نسبت به سورفکتانت‌های غیر یونی اتوکسیله شده، وابستگی کمتری به دما دارد. بنابراین، کشش بین سطحی موازی فقط برای رفتار فازی کمی وابسته به دما در مخلوط امولسیفایر غیر اتوکسیله شده مشاهده می‌شود.

این امر کاربردهای جالبی را فراهم می‌کند زیرا برخلاف اتوکسیلات‌های الکل چرب، آلکیل گلیکوزیدها می‌توانند میکروامولسیون‌های پایدار در دما تشکیل دهند. با تغییر محتوای سورفکتانت، نوع سورفکتانت مورد استفاده و نسبت روغن/آب، می‌توان میکروامولسیون‌هایی با خواص خاص مانند شفافیت، ویسکوزیته، اثرات اصلاح و خواص کف‌کنندگی تولید کرد. به عنوان کوامولسیفایر در سیستم مخلوط آلکیل اتر سولفات و غیریون، ناحیه میکروامولسیون گسترش یافته مشاهده می‌شود و می‌تواند برای فرموله کردن امولسیون‌های غلیظ یا ذرات ریز روغن-آب مورد استفاده قرار گیرد.

ارزیابی از مثلث‌های فازی شبه سه‌تایی سیستم‌های چندجزئی حاوی آلکیل پلی‌گلیکوزید/SLES و SML با یک هیدروکربن (دی‌اکتیل سیکلوهگزان) و آلکیل پلی‌گلیکوزید/SLES و GMO با روغن‌های قطبی (دی‌کاپریلیل اتر/اکتیل دودکانول) انجام شده است. آن‌ها تغییرپذیری و وسعت مساحت‌ها را برای o/w، w/o یا میکروامولسیون‌ها برای فازهای شش‌ضلعی و برای فازهای لایه‌ای، بسته به ساختار شیمیایی و نسبت اختلاط اجزا، نشان می‌دهند. اگر این مثلث‌های فازی بر روی مثلث‌های عملکرد متجانس قرار گیرند که به عنوان مثال رفتار کف‌کنندگی و خواص ویسکوزیته مخلوط‌های مربوطه را نشان می‌دهند، کمک ارزشمندی به فرمول‌ساز در یافتن فرمولاسیون‌های میکروامولسیون خاص و با طراحی خوب برای مثال پاک‌کننده‌های صورت یا حمام‌های فوم بازسازی‌کننده ارائه می‌دهند. به عنوان مثال، یک فرمولاسیون میکروامولسیون مناسب برای حمام‌های فوم بازسازی‌کننده را می‌توان از مثلث فازی استخراج کرد.