Článek vysvětlující silikony: Jaké jsou klasifikace a rozdíly silikonů? Jaké jsou specifické aplikace různých silikonových olejů?

Silikon je druh materiálu mezi anorganickým a organickým, který obsahuje jak anorganickou kostru složenou převážně z křemíkových-kyslíkových vazeb, tak organické složky spojené křemíko{1}}uhlíkovými vazbami. Díky své vynikající hydrofobnosti, odolnosti vůči UV záření, chemické a fyziologické inertnosti, kompatibilitě, proti-rozmazání a zlepšujícímu účinku na pokožce je nyní široce používán v mnoha segmentech kosmetického průmyslu, zejména v make-upu, vlasových prostředcích a produktech denní péče.

Silikonové produkty se v každodenním chemickém průmyslu používají od 50. let 20. století, díky čemuž jsou déle-výrobky než mnohé jiné. Pojďme diskutovat: Co je to vlastně silikon? Kolik typů existuje? A jaké jsou některé z každodenních produktů, které používáte?

Organokřemičité sloučeniny obsahují vazby křemík{0}}uhlík (Si-C) s alespoň jednou organickou skupinou přímo připojenou k atomu křemíku. Typicky existují jako polysiloxany a mají jedinečnou chemickou strukturu a vynikající fyzikální vlastnosti. Základní strukturní jednotka organokřemíku se skládá z křemíkových-kyslíkových řetězců, s postranními řetězci spojenými s jinými organickými skupinami prostřednictvím atomů křemíku. Tato struktura umožňuje kombinovat vlastnosti organických sloučenin s funkcemi anorganických sloučenin.

Silikonový olej

Silikonové oleje mají vynikající hydrofobnost, fyziologickou inertnost, antioxidační vlastnosti a nízké povrchové napětí. Zavedením funkčních skupin do molekul silikonového oleje lze silikonovým olejům propůjčit nové funkční vlastnosti, čímž se rozšíří jejich aplikace v kosmetice. Základní metoda syntézy silikonových olejů zahrnuje polymeraci různých monomerů v přítomnosti katalyzátoru, především prostřednictvím hydrosilylačních a siloxanových hydrolyzačních-kondenzačních reakcí.

Silikonový vosk
Silikonový olej s dlouhým-alkylovým řetězcem je modifikovaný polysiloxan s dlouhým-alkylovým řetězcem (C8+), známý také jako silikonový vosk (když uhlíkový řetězec dosáhne určité délky, produkt se změní na bílý vosk). Silikonový vosk je hydrofobní silikonový polymer, který vzniká silylační reakcí mezi hydrogenovaným silikonovým olejem a olefiny s dlouhým-řetězcem. Je pevný při pokojové teplotě a hydratuje pokožku, snižuje lepkavost a dodává kosmetice vynikající -ochranné vlastnosti, hydrofobnost, prodyšnost, UV ochranu a měkkost. V kosmetice na ochranu proti slunečnímu záření může být mísitelný s minerálním olejem před přidáním do olejové fáze, což poskytuje vynikající ochranu proti záření a synergické účinky s UV absorbéry a opalovacími krémy. V produktech vlasové péče zanechává vlasy jemné a lesklé.

Silikonové emulgátory
Silikonové emulgátory mají nízké povrchové napětí, zvyšují stabilitu emulze a zároveň poskytují měkký a hladký pocit. Hlavním silikonovým emulgátorem je polyether{1}}modifikovaný polysiloxan, který kombinuje hydrofilní, hygroskopické polyetherové segmenty s hydrofobními, vyhovujícími polysiloxanovými segmenty. To dává produktu vynikající emulgační a povrchové vlastnosti. Polyetherové suroviny však mohou obsahovat zakázané látky, jako je dioxan, představující určitá aplikační rizika. Proto probíhá rozsáhlý výzkum vývoje silikonových emulgátorů bez polyetherových segmentů.

Činidla tvořící-silikonový film
Silikonové filmotvorné-látky mají vynikající přilnavost a flexibilitu, vytvářejí souvislé, měkké a silně přilnavé filmy na vlasech, pokožce a nehtech. Nabízejí vynikající životnost a vynikající odolnost proti rozmazání. Silikonová pryskyřice MQ, běžná látka vytvářející silikonový film-, se získává polykondenzací monomerů M a Q. Polyakryláty nabízejí vynikající odolnost proti povětrnostním vlivům a jsou nákladově-efektivní. Vysoká vazebná energie křemíkových-kyslíkových vazeb v silikonové páteři přispívá k vynikajícím filmotvorným-vlastnostem a odolnosti vůči migraci a zároveň zlepšuje SPF přípravků na ochranu proti slunečnímu záření.

Silikonové elastomery
Silikonové elastomery tvoří flexibilní, trojrozměrnou síťovou strukturu prostřednictvím zesíťování mezi molekulárními řetězci. Dutiny v této síti mohou absorbovat silikonový olej s nízkou viskozitou{2}} a vytvořit silikonový elastomerní gel. Silikonové polymerní prášky lze vyrábět i bez silikonového oleje. Silikonové elastomery mohou poskytnout hladkou, sametovou texturu, snížit lepivost složení produktů, vytvořit prodyšný film na pokožce, zlepšit hydratační vlastnosti a prodloužit opotřebení kosmetiky. Pro uspokojení poptávky po funkční kosmetice se často upravují silikonové elastomery. V závislosti na struktuře po úpravě a zesíťování lze silikonové elastomery rozdělit na polyuretanové -modifikované, polyetherové-modifikované a dlouhé-alkylové{10}}řetězce modifikované.

Mezi silikonovými produkty je nejpoužívanější silikonový olej. Silikonový olej se může pochlubit četnými jedinečnými vlastnostmi, včetně nízkoteplotního-poměru viskozity, odolnosti vůči vysokým a nízkým teplotám, odolnosti proti oxidaci, vysokého bodu vzplanutí, nízké těkavosti, dobré izolace, nízkého povrchového napětí, -nekorozivního působení na kovy a-netoxicity. Co je tedy silikonový olej? Jaké typy existují? A jak se používají v kosmetice?

Co je silikonový olej?

Je silikonový olej a dimethylsilikonový olej to samé? Silikonový olej obecně označuje organický polysiloxan, který je kapalný při pokojové teplotě. Silikonový olej a dimethylsilikonový olej nejsou totožné. Silikonový olej lze rozdělit do několika typů na základě různých organických skupin v silikonovém oleji. Mezi nimi polydimethylsiloxan, také známý jako dimethylsilikonový olej, je specifickým typem silikonového oleje, který sdílí většinu vlastností silikonového oleje. Mezi všemi silikonovými oleji je methylsilikonový olej nejpoužívanějším a nejdůležitějším typem silikonového oleje.

Základní struktura silikonového oleje:

Silikonový olej je polysiloxan s řetězcovou strukturou. Dělí se na lineární silikonový olej a rozvětvený silikonový olej (obrázek 1). R představuje organickou skupinu a R' představuje organickou skupinu nebo vodík. Když oba R a R' jsou methyl, jedná se o methyl silikonový olej. Když R' je ethyl, propyl, alkyl s dlouhým-řetězcem, fenyl nebo jiná modifikující skupina, může silikonovému oleji propůjčit specifické vlastnosti. Například alkylové skupiny s dlouhým-řetězcem mohou zvýšit afinitu k organické hmotě a mazivost, zatímco polyetherové segmenty mohou zvýšit hydrofilitu.

Z molekulárního hlediska mají silikonové oleje tři odlišné strukturní charakteristiky: Skládají se ze čtyř základních jednotek s různými funkcemi-M, D, T a Q (obrázek 2)-, které jsou vzájemně propojeny v různých vzorech kovalentních vazeb. Molekulární řetězec obsahuje řadu chemických vazeb, které propůjčují odlišné vlastnosti. Například Si-O-Si vazby propůjčují tepelnou odolnost, zpomalení hoření a odolnost vůči povětrnostním vlivům, zatímco Si-C vazby propůjčují povrchovou aktivitu, hydrofobnost a odpěňovací vlastnosti. Silikon-methylové skupiny jsou nezbytné; všechny silikonové oleje jsou deriváty methylsilikonových olejů. Křemíko{10}}uhlíková vazba v rámci methylové skupiny křemíku je nejstabilnější silikonový olej, který dodává jedinečné vlastnosti.

Obecně řečeno, silikonové oleje jsou primárně syntetizovány polymerací monomerů nebo vazebných činidel s různými funkcemi prostřednictvím specifických metod nebo roubováním na polysiloxanové základní řetězce nebo postranní řetězce. Tyto reakce probíhají prostřednictvím siloxanových ekvilibračních reakcí, kondenzačních reakcí mezi siloxanovými funkčními skupinami a hydrosilylačních reakcí.

① Methyl silikonový olej: Molekulární struktura methyl silikonového oleje se skládá výhradně z methylových skupin. Vykazuje vysokou povrchovou aktivitu, nízké povrchové napětí, snadnou roztíratelnost a hydrofobní vlastnosti. Na pokožce vytváří hydrofobní, prodyšný ochranný film a pomáhá vlasům udržet si přirozený lesk. Methylsilikonový olej lze proto použít jako rozšiřovací činidlo, lubrikant a změkčovadlo, které často nahrazuje tradiční olejové přísady, jako je parafín a vazelína.

② Fenyl silikonový olej: Když jsou některé z methylových skupin v molekulárním řetězci methyl silikonového oleje nahrazeny fenylovými skupinami, vzniká methylfenyl silikonový olej. Methylfenyl silikonový olej je bezbarvá nebo žlutá průhledná kapalina. Přítomnost fenylové skupiny zlepšuje kompatibilitu s kosmetickými bázemi a zvyšuje lesk, díky čemuž je užitečná jako látka odolná vůči záření v opalovacích krémech-.

③ Methyl silikonový olej s dlouhým-alkylovým řetězcem. Když je část methylových skupin v methyl silikonovém oleji nahrazena alkylovými skupinami s dlouhým-řetězcem, nazývá se silikonový olej s methylovým dlouhým-řetězcem. Zavedení alkylových skupin s dlouhým-řetězcem zlepšuje mazací vlastnosti, odpěňovači a-nelepivé vlastnosti produktu. Čím delší je alkylový řetězec v molekulárním řetězci, tím vyšší je povrchové napětí, index lomu a viskozita produktu a tím nižší je hustota. Když se ve vlasovém oleji použije methylový silikonový olej s dlouhým-řetězcem, může zlepšit lubricitu a roztíratelnost produktu a zlepšit kvalitu vlasů; pokud se použije ve rtěnce, může zvýšit hydrataci a prodyšnost rtěnky; při použití v přípravcích na opalování má vynikající{10}}radiační účinky a má dobrý synergický účinek s UV absorbéry a opalovacími krémy.

④ Polyetherem-modifikovaný silikonový olej Polyetherem-modifikovaný silikonový olej označuje silikonový olej obsahující ve svých molekulách polyetherové segmenty. Siloxanové segmenty v molekulárním řetězci polyetherem-modifikovaného silikonového oleje mu dodávají nízké povrchové napětí, zatímco hydrofilní polyetherové segmenty mu dodávají hydrofilitu. Dva spojené segmenty z něj dělají vynikající povrchově aktivní látku. Při použití v kosmetice může nejen zlepšit mazací a zvlhčující vlastnosti produktu, ale také snížit lepivost. Podle různých chemických struktur lze polyether-modifikované silikonové oleje rozdělit na typy Si-O-C a Si{10}}C. První z nich má dva segmenty spojené vazbami Si-O-C, což jsou hydrolyzovatelné polyether{14}}modifikované silikonové oleje a jsou nestabilní; ten druhý má dva segmenty spojené vazbami Si-C, což jsou {-hydrolyzovatelné polyether-modifikované silikonové oleje, které jsou relativně stabilní a snadno se skladují. Polyetherem-modifikovaný silikonový olej má vlastnosti rozpustnosti ve vodě, emulgace, povrchové aktivity a fyziologické inertnosti. Když se přidá do složení každodenních chemických produktů, může produkovat produkty, které -nedráždí pokožku, mají dobré hydratační vlastnosti a antibakteriální vlastnosti. Je to vynikající kosmetický pomocný prostředek.

⑤ Aminoalkyl-modifikovaný silikonový olej: Aminoalkyl-modifikovaný silikonový olej označuje silikonové oleje, ve kterých byly některé methylové skupiny v molekulárním řetězci dimethylsilikonového oleje nahrazeny aminoalkylovými skupinami, včetně primárních, sekundárních a terciárních aminů. Vlastnosti a funkce silikonového oleje se liší v závislosti na aminoalkylové skupině. V závislosti na poloze aminoalkylové skupiny lze amino-modifikované silikonové oleje rozdělit na aminosilikonové oleje s postranním-řetězcem a koncové aminosilikonové oleje. Nejčastěji používaným aminosilikonovým olejem je aminopropyl silikonový olej. Vzhledem k polaritě a reaktivitě aminoskupiny se snadněji emulguje a disperguje než dimethylsilikonový olej. Aminoskupiny mohou také fyzikálně nebo chemicky reagovat se skupinami na povrchu vlasu, cíleně se adsorbovat na povrch vlasu, čímž je hladší a lesklejší. Jsou široce používány v šamponech a při úpravě textilií ke zlepšení pratelnosti tkanin, odolnosti proti srážení a měkkosti. Aminosilikonový olej však může snadno způsobit žloutnutí tkanin, má špatnou stabilitu a špatnou hydrofilitu a obvykle vyžaduje použití velkého množství emulgátorů pro přípravu emulze. Polyetherem-modifikovaný aminosilikonový olej má proto nejen vynikající vlastnosti proti-žloutnutí a silnější stabilitu, ale může také zlepšit hladkost, měkkost a hydrofilitu tkanin, čímž výrazně zlepšuje pohodlí a odolnost tkanin.

⑥ Kvartérní amoniové-modifikované silikonové oleje: Silikonové oleje obsahující ve svých molekulách kvartérní amoniové skupiny se nazývají kvartérní amoniové-silikonové oleje. Baktericidní kationty v kvartérních amoniových -modifikovaných silikonových olejích přitahují a vážou negativně nabité bakterie a plísně, inhibují jejich dýchání, pronikají do bakteriálních buněk a narušují metabolismus enzymů, čímž se dosahuje antibakteriálního účinku. Silikony na bázi kvartérního amonia-jsou také odolné vůči žloutnutí a lze je použít při úpravách tkanin. Po přidání do šamponu mohou silikonové oleje na bázi kvartérního amonia-zlepšit rozčesávání vlasů a zanechávají je jemné a lesklé.

⑦ Karboxylem-modifikovaný silikonový olej Silikonový olej s karboxylovými skupinami zavedenými na obou koncích nebo postranních řetězcích methylsilikonového oleje se nazývá karboxy-modifikovaný silikonový olej. Hlavní karboxylové uhlovodíkové skupiny jsou: -C2H4COOH, -CH2CHMeCOOH, -C10H20COOH atd. Karboxylové skupiny jsou reaktivní a polární a používají se v leštidlech, mazivech, separačních prostředcích a textilních výrobcích.

⑧ Mercapto-modifikované silikonové oleje obsahují ve svých molekulách merkaptoskupiny a používají se k modifikaci různých polymerů. Skupiny merkapto také interagují s vlasy, takže merkapto-modifikované silikonové oleje se používají ve výrobcích pro péči o vlasy a barvách, aby se zvýšila smáčivost vlasů a udržela barva vlasů.

⑨ Epoxidové-modifikované silikonové oleje: Epoxidové-modifikované silikonové oleje jsou silikonové oleje, které mají epoxidové skupiny vnesené do methylsilikonového oleje. Tyto epoxidové skupiny propůjčují reaktivitu, adsorpci a síťovací vlastnosti. Při použití jako prostředek pro povrchovou úpravu mohou zlepšit odolnost proti mačkavosti a šití látek. Při použití jako prostředek pro úpravu paruky mohou zlepšit hladkost vlasů a zabránit žloutnutí.

Tyto čtyři kategorie jsou běžně používané silikonové produkty v kosmetice. Mnoho lidí mezi nimi nedokáže rozeznat rozdíl. V kosmetickém silikonovém systému ve skutečnosti hlavní rozdíly mezi silikonovým olejem, silikonovým voskem, silikonovým elastomerem a silikonovým práškem pocházejí z jejich chemické struktury (lineární/zkřížená{2}}spojená/prášková) a fyzikální formy (tekutá/polo{3}}tuhá/elastomer/prášek), což vede k významným rozdílům v pocitu na kůži, funkci a scénářích aplikace.

1. Silikonový olej je nejzákladnější organosilikon v kosmetice. Je to v podstatě lineární polysiloxanová kapalina.
2. Silikonový vosk je modifikovaný silikonový olej. Zavedením „voskových-skupin“ (jako jsou stearylové a cetylové skupiny) má „polo-pevnou/pevnou“ formu a tuhnoucí vlastnosti tradičních vosků (jako je parafín a včelí vosk).
3. Silikonové elastomery jsou založeny na polydimethylsiloxanu. Skupiny propojené-propojením, jako jsou vinylové skupiny, tvoří trojrozměrnou-síť. Mezimolekulární prostory mohou zapouzdřit silikonový olej nebo rozpouštědla, což jim dodává pružnost.
4. Silikonové prášky jsou založeny na „silikonových zesítěných-polymerech“. Molekuly tvoří tří-rozměrnou síťovou strukturu. Částice prášku mají na povrchu hydrofobní skupiny, takže jsou méně náchylné k absorpci vlhkosti.