Kozmetik Formülasyonların Kararlılığı Nasıl Kontrol Edilir

Emülsiyon, termodinamik olarak kararsız bir sistemdir ve ömrü sınırlıdır. Emülsiyonun stabilitesinin kozmetik formülatörler için önemli bir konu olduğunu gösterir. Ticari kozmetiklerin raf ömrü 2-3 yıl olmalıdır. Bir emülsiyonun raf ömrü, emülsiyonun tüketiciler için kabul edilemez bir düzeye düşmesi için geçen süre olarak tanımlanabilir. Ticari kozmetiklerin tüketicilere dağıtılması ve depolanması uzun zaman alıyor. Genel olarak kozmetiklerin raf ömrü 2 ila 3 yıldır. Bazı ülkeler, 5 yıldan daha uzun bir stabiliteye sahip olmak için güneş koruyucu maddeler içeren reçetesiz (OTC) emülsiyonları şart koşmaktadır. Gerçek zamanlı raf ömrü ölçümü zaman alıcı olduğundan, genellikle kozmetik şirketleri nadiren gerçek zamanlı raf ömrü araştırmaları yaparlar, bu nedenle emülsiyonların raf ömrünü doğru bir şekilde tahmin eden testler tasarlamak önemlidir. Şu anda bu tür birçok program olmasına rağmen, gerçeklerden hala belli bir mesafe vardır, bu da emülsiyonun kararlılığının basit bir mesele olmadığını göstermektedir.

(1) Emülsiyon kararsızlığı mekanizması

Emülsiyon yaşlandığında, emülsiyonu kararsız hale getirmek için fiziksel değişikliklere uğrar. Yerçekimi tabakalaşması, flokülasyon ve orantısızlık etkilerini içerir.

Yerçekimi ayrımının olası sonucu flokülasyondur. Flokülasyon, bir sedimantasyon veya tabakalaşma olgusudur. Flokülasyon sırasında, yine de emülsifiye edilir, ancak zengin dağılmış faz katmanı, üst katmanda (O / W emülsiyonunda) veya alt katmanda (O / W emülsiyonunda) yoğunlaşır. W / O emülsiyonu). Bu iki tür yerçekiminin neden olduğu değişiklikler tersine çevrilebilir ve sallama, kümelenmiş malzemeleri yeniden dağıtabilir. Bu koşullar Stokes&# 39'a uygundur; kanunu, yani ayırma hızı, yağ fazı ile su fazı arasındaki yoğunluk farkı ile orantılıdır ve sürekli fazın viskozitesi, dağılmış fazın parçacık boyutu ile orantılıdır. Bu nedenle, sürekli fazın viskozitesini arttırmak veya kolloid öğütücüler veya homojenizasyon kullanarak partikül boyutunu azaltmak, emülsiyonun stabilitesini artırabilir.

Dağınık faz damlacıkları bir araya getirildiğinde ve daha büyük damlacıklar oluşturmak için birleştirildiğinde, birleşme meydana gelir. Sonunda faz ayrılması meydana gelecektir. Emülgatör miktarı, damlacıkları küçük tutmak için yeterli değilse, ancak flokülasyonu önlemek için yeterliyse veya daha büyük partikül dağılımına sahip bir emülsiyon halinde daha fazla birleşiyorsa, bu duruma sınırlı birleşme denir.

Orantısızlık etkisi damlacığın iç basıncının damlacığın dış basıncından daha yüksek olmasından kaynaklanır. Bu itici güç, kimyasal bileşenlerin küçük damlacıklardan daha büyük damlacıklara veya muhtemelen sürekli faza yayılmasına neden olacaktır. Sürfaktan sisteminin farklı bileşenleri küçük damlacıklardan büyük damlacıklara farklı oranlarda yayılabildiğinden, sonuç olarak küçük damlacıklar küçülür ve büyük damlacıklar büyür.

(2) Emülsiyon stabilite testi

Literatürde emülsiyon stabilitesini tahmin eden birçok deneysel yöntem bildirilmiştir. Esas olarak hızlandırılmış test, gerçek zamanlı test ve reolojik ölçümü içerir.

1. Hızlandırılmış test

Hızlandırılmış test, artan sıcaklık veya merkezkaç hareketi gibi sisteme yük uygulamaya dayalı bir yöntemdir. Hızlandırılmış herhangi bir testin doğal tehlikesi, emülsiyonu gerçekte deneyimlenenin çok ötesinde koşullara maruz bırakmaktır. Bu nedenle hızlandırılmış test sonuçları dikkatli kullanılmalı ve sonuçlar normal saklama koşullarında karşılaştırılmalı ve sonuçlarla doğrulanmalıdır.

Sıcaklığa dayalı hızlandırılmış test, sabit yüksek sıcaklık kullanır,

(Örneğin, 40 ° C veya 48 ° C) veya donma-eritme döngüsü (-15 ~ 5 ° C ila oda sıcaklığı). Yüksek sıcaklıkta hızlandırılmış testleri kullanmanın teorik temeli, kimyasal reaksiyon hızı sabiti ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi tanımlayan Arrhenius denklemidir, yani sıcaklık 10 ° C artarsa ​​çoğu kimyasal reaksiyonun hızı ikiye katlanır. Bu nedenle, 20 ° C'de 3 yıl, 50 ° C'de 4,5 aya eşit olmalıdır. Ancak sıcaklık arttıkça emülsiyonun viskozitesi azalır ve yüzey aktif madde çözünürlüğünün dengesi değişir. Koloidal katıların ve polimerlerin hidrasyonu, moleküllerin iki faz arasında bölünmesi ve mumların veya diğer maddelerin erimesi gibi başka değişiklikler de meydana gelebilir. Emülsiyonları kararlı kılan ana faktörlerden bazıları, yüksek sıcaklıklarda aniden kaybolacak ve bu da emülsiyonların kararsız hale gelmesine neden olacaktır.

Hızlandırılmış test bazen bazı yanıltıcı bilgiler üretir. Yüksek sıcaklıklarda da ayrılan bazı emülsiyonlar, oda sıcaklığında farklı raf ömrüne sahip olabilir. İyonik olmayan emülgatörler, emülsiyonları stabilize etmek için polioksietilen gruplarının hidrasyonuna dayanır ve bunların seçimi, oda sıcaklığındaki arayüz özelliklerine dayanır. Yüksek sıcaklıklarda emülgatörlerin hidrasyonu küçülür ve HLB değerleri tamamen farklıdır. Farklı özelliklere sahip moleküller olarak düşünülebilirler. Bazı durumlarda emülsiyon, yüksek sıcaklıkta düşük sıcaklıkta olduğundan daha kararlıdır. Bu durumda, sonuç yalnızca yüksek sıcaklıkta hızlandırılmış teste dayanılarak yapılırsa, bu sadece yanlış değil, aynı zamanda yanıltıcıdır.

Donma-eritme döngüsü aynı zamanda emülsiyonun yükünü de arttırır ve bazı doğal sorunlar vardır. Donma sıcaklıklarında, O / W emülsiyonlarında buz kristallerinin oluşumu yağ partiküllerini uzatabilir ve düzleştirebilir. Ek olarak, emülgatörün lipofilik kısmı akışkanlığını kaybeder ve hidrofilik kısım kendiliğinden GG'yi dehidre eder; suyun donması ve çökelmesi nedeniyle. Emülsiyon GG, GG'yi sertleştirirse; birleşme meydana gelmeden önce, emülsiyon teste dayanacaktır. Bileşenlerin yeniden çözünme hızı yavaşsa, emülsiyon kararsızdır ve bu, oda sıcaklığında meydana gelen işlemden farklıdır.

Santrifüj eylemi, emülsiyona bir yük uygulamak için hızlandırılmış yerçekimini kullanan başka bir yöntemdir. Yarıçap 10 cm'dir ve 5 saatte 3750r / dak hız yerçekimi için 1 yıla eşittir. Bu nedenle, bu yöntem, hızın flokülasyon ve tabakalaşma için belirleyici olduğu proseslere uygulanabilir. Bazı insanlar, emülsiyonun kararlılığını nicel olarak belirlemek için ultra santrifüj yöntemini kullanır. Gereken süre, geleneksel yönteme göre daha kısadır, ancak sonuçlar ile gerçek zamanlı testler arasındaki korelasyonu incelemek ve emülsiyonun kararlılığını tahmin etmek için korelasyonu kullanmak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Ultrasantrifüjün hızı 25000r / dakikaya kadardır. Bu tür yüksek hız koşulları altında, emülsiyonun stabilitesi ile normal koşullar altındaki stabilite arasında bir fark vardır; Bu kadar yüksek hızlı santrifüj altında, yalnızca birleşme hızın belirleyici aşamasıdır, bu nedenle damlacıklar veya parçacıklar hızla birikerek su ortamının hızla ayrılmasına neden olur. Normal depolama koşulları altında, her ikisi de işlem hızının belirleyici aşaması olabilecek tersinir topaklanma ve geri döndürülemez topaklanma meydana gelir. Ek olarak, bu kadar güçlü bir kuvvetin uygulanması, sulu faz sıvısının sıvı filminin damlacıklar arasında sızmasına ve emülsiyonlaştırıcı filmin tahrip olmasına neden olacaktır.

Hızlandırılmış test, yalnızca hızlandırılmış testin sonuçları ile genel saklama koşulları altındaki sonuçlar arasındaki korelasyonu daha fazla inceleyerek, emülsiyonun kararlılığını tahmin etmek için doğru bir şekilde kullanılabilir.