Поверхностно-активные вещества (ПАВ)
Основным действующим началом шампуня (и других моющих средств) являются детергенты – поверхностно-активные вещества, вызывающие появление пены при смешивании с водой и воздухом. Детергент является основным «смысловым» компонентом шампуня. На этикетке любого шампуня детергент обычно располагается одним из первых в составе (обратите внимание при чтении этикеток, что вещества расположены от большего количества в продукте к меньшему, чем левее в списке вещество - тем больше его в средстве).
ПАВ обладают следующими свойствами:
- снижают поверхностное натяжение между водой и жировыми частицами, облегчая, таким образом, удаление этих частиц и грязи;
- образуют пену;
- образуют взвесь частиц грязи в пене и препятствуют повторному оседанию грязи на волосах;
- стабилизируют прочие ингредиенты шампуней или поддерживают их в растворенном виде;
- увеличивают вязкость шампуней.
От качества детергента во многом зависит качество самого шампуня (хотя количество пены не определяет качество шампуня, скорее наоборот, дешевые ПАВ лучше пенятся). В настоящее время существует несколько детергентов, которые различаются по своему химическому строению:
• анионные ПАВ – в водном растворе распадаются с образованием отрицательно заряженных ионов;
• катионные ПАВ – в водном растворе распадаются с образованием положительно заряженных ионов;
• амфотерные ПАВ – в водном растворе в зависимости от рH среды могут проявлять катионные (в кислой среде рН<7) или анионные свойства (в щелочной среде рН>7);
• неионогенные ПАВ – в водном растворе не образуют ионов.
Моющее действие обеспечивают в основном анионные ПАВ. Молекула анионактивных ПАВ содержит водорастворимую (гидрофильную) часть, заряженную отрицательно, и жирорастворимую (гирофобную), нейтральную. Жирорастворимая часть молекулы связывает и обволакивает частицы грязи и секрет сальных желез. Водорастворимая часть молекулы ориентируется в сторону от волоса, который несет отрицательный заряд, в результате чего частицы грязи, соединенные с ПАВ, отторгаются волосом, растворяются в воде и удаляются.
Анионные детергенты (сурфактанты, содержащие отрицательные ионы) являются наиболее распространенными веществами, использующимися в шампунях и гелях для мытья. Типичным представителем анионных ПАВ являются соли алкилэфирсульфатов, которые получают сульфатированием оксиэтилированных высших жирных спиртов с последующей нейтрализацией и образованием натриевых, реже магниевых, аммонийных солей. Чаще других используют окси-этилированный натрий лаурилсульфат – натрий лауретсульфат. Окси-этилированный магний лаурилсульфат – магний лауретсульфат используют преимущественно в детских шампунях, т.к. он наиболее «мягкий».
Катионоактивные ПАВ в водном растворе распадаются с образованием положительно заряженных ионов, обладают слабым моющим эффектом, однако хорошо «притягиваются» к отрицательно заряженным волосам (субстантивность) и осуществляют фиксацию биодобавки на волосах.
Катионные сурфактанты (содержат положительные ионы) используются реже и в высоких концентрациях. Многие из них вызывают раздражение при попадании в глаза. К ним относятся соли четвертичных аммониевых соединений, катионные полимеры, кватернизованные гидролизаты белка, производные растительных полисахаридов и другие.
Амфотерные сурфактанты (содержат положительные или отрицательные ионы в зависимости от значения водородного показателя рН шампуня). Амфотерные сурфактанты используются в шампунях для поврежденных и сухих волос. К ним относятся: алкиламидопропил бетаины, которые используются в комбинации с анионными ПАВ для получения мягкой моющей субстанции. Последнее время все чаще в рецептурах используют амфотерные имидазол производные ПАВ (кокоамфоацетат), которые в сочетании с анионными ПАВ улучшают пенообразующую способность и повышают безвредность рецептур. А в сочетании с катионными полимерами усиливают положительное воздействие силиконов и полимеров на волосы и кожу.
Неионогенные ПАВ используют в составе шампуней для улучшения консистенции, реологических характеристик, придания волосам шелковистости и мягкости. Чаще других применяют оксиэтилированные спирты, оксиэтилированное касторовое масло, эфиры пропиленгликоля высокомолекулярных жирных кислот. Неионогенные ПАВ вызывают менее выраженный денатурирующий эффект, чем анионные, однако обладают большей проникающей способностью в кожу.
Если расположить все детергенты в порядке возрастания их качества, то список будет выглядеть примерно так:
Ammonium Lauryl Sulfate (аммония лаурил сульфат) – анионный сурфактант;
Ammonium Laureth Sulfate (аммония лаурет сульфат) – анионный сурфактант;
Sodium Lauryl Sulfate (натрия лаурил сульфат) – катионный сурфактант;
Sodium Laureth Sulfate (натрия лаурет сульфат) – катионный сурфактант;
TEA Layril Sulfate (ТЕА лаурил сульфат) – анионный сурфактант;
ТЕА Laureth Sulfate (ТЕА лаурет сульфат) – анионный сурфактант
Таким образом, последние три сурфактанта являются лучшими.
По способности к пенообразованию конкурентов у лауретсульфата нет до сих пор, но пена у него рыхлая и нестабильная. С ним мог бы соперничать только неэтоксилированный лаурилсульфат, но это вещество стоит в два раза дороже и сильнее раздражает кожу головы. В небольших концентрациях (около 1 %) его применяют в зубных пастах, а в рецептуру шампуней вводят редко, если необходимо подправить свойства готового продукта, и всегда вместе с лауретсульфатом.
Однако если шампуни будут содержать только один из вышеперечисленных детергентов, в частности, лауретсульфат, то при частом применении шампуня кожа может воспаляться, и может появляться перхоть. Кроме того, поскольку лауретсульфат получают в виде водного раствора с концентрацией активного вещества от 5% до 15 %, то такой жидкий компонент очень неудобен при дозировании.
Поэтому помимо вышеуказанных детергентов любой шампунь обязательно содержит ещё один или несколько «мягких» ПАВ, благотворно влияющих на свойства готового продукта.
СоПАВ – это вспомогательное ПАВ, которое способствует созданию оптимальных сбалансированных рецептур. Такие соПАВ, как ко-когликозиды, алкил эфир карбоксилаты и другие, позволяют получить дерматологически мягкие шампуни с устойчивой интенсивной пеной, которые можно рекомендовать не только для мытья волос, но и тела.
С помощью соПАВ решают сразу несколько задач.
Главная – уменьшить раздражение кожи и слизистой оболочки глаз.
Первыми соПАВ были лауретсульфосукцинаты натрия (анионные ПАВ на основе янтарной кислоты). Эти вещества обладают мягким моющим действием и хорошо снижают дерматологическую жёсткость моющей композиции в целом, даже если заменить ими только треть или даже четверть лауретсульфата в шампуне. Сульфосукцинаты до сих пор вводят в состав некоторых детских шампуней «без слёз».
За 40 лет химики синтезировали немало мягких соПАВ, но цена любого из них превышает стоимость основного моющего вещества, как правило, в два-три раза.
Поиски мягких ПАВ продолжаются всё время. Сразу вслед за сульфосукцинатами (Disodium Cocoamide MEA Sulfosuccinate) в шампунях, в том числе и детских, появились кокоамфодиацетаты натрия (BETADET ТНС–2), которые обладают хорошими дерматологическими свойствами. Но настоящий прорыв в производстве средств для мытья волос был связан с бетаинами (или кокоамидопропилбетаинами – BETADET HR–50K), которые появились в начале 70-х годов.
Эти вещества не просто делают шампуни более мягкими: даже небольшая добавка бетаинов позволяет снизить концентрацию электролитов в шампунях, поскольку они сами по себе могут загущать рас-творы лауретсульфата натрия. Кроме того, по сравнению с сульфосук-цинатами и окоамфодиацетатами бетаины гораздо стабильнее физически. Если первые при длительном хранении или понижении температуры могут выпасть в осадок и сделать мутным готовый продукт, а вторые иногда придают шампуням нежелательный желтоватый оттенок, то шампуни с бетаинами нового поколения (так называемыми сульфобетаинами) можно хранить даже при отрицательных температурах. Такие растворы не мутнеют вплоть до минус 10 °С.
Из криптоанионных ПАВ наибольшее распространение получил алкил-эфир-карбоксилат. Он обеспечивает повышенную эффективность катионных кондиционирующих агентов, снижает раздражающее действие, увеличивает пенообразование. Фосфаты и эфиркарбоксилаты используют в косметических изделиях в качестве диспергаторов, эмульгаторов, солюбилизаторов.
Другие ПАВы:
I группа - безопасные, содержащиеся в "натуральной" (органической) косметике.
Маркированы как "абсолютно безопасные" американской некоммерческой организацией Environmental Working Group's (сайт организации, где можно проверить косметику: http://skindeep.ewg.org
1. DECYL GLUCOSIDE - неионногенный ПАВ растительного происхождения, загуститель. Используется в качестве добавки или совместного ПАВ в косметических моющих средствах.
2. LAURYL GLUCOSIDE - ПАВ, пенообразовательный элемент моющих средств. Получают в процессе ректификации жиров. Мягкое ПАВ для средств интимной гигиены и детских шампуней, гелей, пены для ванны. Повышает вязкость. Синтезируется из натурального сырья, такого как кокосовое масло и глюкоза.
3. SODIUM PALMATE - пальмат натрия. Получение при щелочном гидролизе пальмового масла.
4. COCAMIDOPROPYL HYDROXYSULTAINE - жирная кислота из кокосового масла.
5. POTASSIUM CETYL PHOSPHATE -
6. SODIUM COCOAMPHOACETATE - амфотерное ПАВ, сурфактант, усиливающий пенообразование, оказывает мягкое очищающее действие. Водный раствор амфотерного ПАВ, полученного на основе жирных кислот кокосового масла.
7. ARACHIDYL GLUCOSIDE
8. DECYL POLYGLUCOSE ПАВ - натуральное из кукурузного крахмала, пшеничного зерна и кокоса
9. ZEA MAYS (CORN) - кукурузные рыльца
10. DISODIUM COCO-GLUCOSIDE CITRATE
11. VEGETABLE DECYL GLUCOSIDE - натуральная очищающая комбинация (ПАВ) жирных кислот кокосового масла и сахаров (или углеводов) сахарного тростника.
12. OLIVOYL HYDROLYZED WHEAT PROTEIN - ПАВ, полученный из оливкового масла и пшеницы
II группа - условно безопасные, содержащиеся в "натуральной" косметике.
В ходе исследований выявлено, что вещество в высокой концентрации может оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье животных (печень; репродуктивная функция; ЦНС; раздражение кожных покровов, слизистой).
1. COCOS NUCIFERA (COCONUT) OIL - масло кокоса
2. PALMITIC ACID - пальмитиновая кислота
3. SODIUM STEARATE - натриевая соль жирной кислоты
4. DISODIUM COCOAMPHODIACETATE - амфотерный щадящий ПАВ на основе кокосового масла
III группа - небезопасные вещества (в высокой концентрации канцерогенные, токсичные, раздражающие кожу и слизистую). Имеют ограничения в использовании.
1. CETRIMONIUM CHLORIDE – четвертная соль аммония, используемая как антисептик и консервант.
2. LAURAMIDE DEA - полусинтетический химикат, используемый для образования пены и сгущения различных косметических препаратов. Может высушивать волосы и кожу, вызывает зуд, а также аллергические реакции.
3. VEGETABLE FATTY ACID -
4. PEG-150 DISTEARATE - полимер, получаемый из этиленоксида и жирных кислот.
5. PEG-120 METHYL GLUCOSE DIOLEATE - загуститель на основе глюкозы и масляной кислоты
6. GLYCERYL STEARATE/ PEG-100 STEARATE - эмолент / эмульгатор "масло в воде"
7. POLYSORBATE-20
8. POLYSORBATE-60
9. COCAMIDOPROPYL BETAINE
10. COCAMIDE DEA