Carbomer profilja

2013. október 24. Kapcsolat a szerzővel: Mike J. Fevola, Johnson & Johnson

Bezárás

Szponzorált

Wellness és Nutricosmetics: Ingyenes e-könyv - Sabinsa

7 A fogyasztók COVID-19 biztonsági igényeihez igazodó készítmények - BASF

Még mindig gyönyörűen él egy pandémiával szemben. - Brenntag Észak-Amerika

Innospec: 1,4-dioxánmentes felületaktív anyagok vezetője - Innospec Performance Chemicals

Organic Vs. Ásványi: Hol tartanak a fényvédők és miért. - Sensient Cosmetic Technologies

Szerző:

Ábrák

Táblázatok

A legnépszerűbb a reológia/viszkozitás módosítóban

1 A PEG-150-disztearát profilja
2 A Carbomer profilja
3 Átfogó megközelítés a DEA cseréjéhez a készítményekben
4 Sűrítőszerek kiválasztása az emulziókhoz, I. rész: Vízfázisú sűrítők
5 Természetes eredetű, nem etoxilezett emulgeálószerek természetes termékekhez
6 Összehasonlítva: Newtoni vs. Nem newtoni folyadékok
7 Dr. A Straetmans bemutatja a természetes olajvastagítót és a hidegen feldolgozható emulgeálószert
8 folyékony gél természetes polimerek alapján kozmetikai alkalmazásokhoz
9 Súlyosabb felületaktív anyagok megvastagodása
10 A textúra kiegyensúlyozása elektrolit-ellenállással a jobb sűrűség érdekében

A térhálósított akrilsavpolimerek családja, a karbomerek számos termék nélkülözhetetlen alkotóelemei, többek között: gyógyszerek; kozmetikumok és testápolási cikkek; háztartási, ipari és intézményi ápolószerek; nyomdafestékek; ragasztók és bevonatok. Több mint 50 éve a gyógyszergyártók több iparágban különféle karbomerekre támaszkodtak a viszkozitás felépítésében, gélek kialakításában, az emulziók stabilizálásában és a részecskék szuszpendálásában. Helyes használat esetén a karbomerek hozzájárulnak a fogyasztók által kívánt esztétika beépítéséhez a termékekbe, ugyanakkor lehetővé teszik a hosszú távú polcstabilitást. Hasznosságuk, megbízhatóságuk és alkalmanként képes megmenteni a pusztulásra ítélt termékbevezetéseket azáltal, hogy stabilizálják a rosszul elképzelt formulákat a szétválasztás ellen, a tapasztalt termékfejlesztők a karbomereket „a készítmény legjobb barátjának” nevezik. Ez az oszlop a karbomerek kémiai tulajdonságait és tulajdonságait vizsgálja, amelyek elnyerték számukra ezt a megérdemelt hírnevet.

Kémia és gyártás

Monomerek: A karbomer fő alkotóeleme az akrilsav, a propiléngáz-alapanyagokból nyert petrolkémiai termék. Az akrilsav kereskedelmi szintézise tipikusan kétlépcsős katalitikus oxidációt foglal magában, ahol a propilént levegővel reagáltatva akroleint állítanak elő köztitermékként, amelyet ezután tovább oxidálva akrilsavat kapnak. 3–4 A karbomer szintézisében térhálósító monomerként alkalmazott polialil-étereket egy polihidroxi-funkciós vegyület, például szacharóz vagy pentaeritrit báziskatalizált reakciójával állítják elő feleslegben lévő allil-kloriddal, így változó fokú helyettesítésű polialil-étereket kapunk. 5 A szacharóz allilálásakor a szacharózmolekula nyolc hidroxilcsoportjából átlagosan öt-hat átalakul általában allil-éterekké, amint azt a 2b. Ábra.

Csapadékpolimerizáció: A karbomereket szerves oldószerekben végzett szabad gyökös kicsapásos polimerizációval szintetizáljuk. 5–8 Az oldószereket ehhez a folyamathoz úgy választják meg, hogy a monomerek, iniciátorok és egyéb adalékok oldódjanak a reakcióközegben, de a kapott polimer termék nem. Történelmileg a benzom volt az előnyös oldószeres eljárás a karbomerek kereskedelmi szintézisében; azonban a benzollal kapcsolatos egészségügyi és biztonsági aggályok miatt ma alternatív oldószerrendszereket, például n-hexánt vagy etil-acetát és ciklohexán keverékeit alkalmaznak a benzol helyett. 8., 9. A reakciókat általában hőkezeléssel kezdjük, szerves peroxidok alkalmazásával, bár olajban oldható azo-iniciátorok is alkalmazhatók.

A tipikus karbomer szintézist a 3. ábra. 8 Az akrilsavat és kis mennyiségű TAPE-t és kálium-karbonátot (K2CO3) először feloldjuk az etil-acetát/ciklohexán társoldószerben. A K2CO3-at azért adják hozzá, hogy semlegesítse az akrilsavcsoportok kis százalékát (tipikusan <3%), feltehetően elősegítve a keletkező polimer kicsapódását az oldószeres rendszerben. Az elegyet nitrogénatmoszférában 50 ° C-ra melegítjük, és egy peroxi-iniciátort, például di (2-etil-hexil) -peroxidikarbonátot (előoldva társoldószerben), lassan hat órán át adagolunk a reakcióedénybe. A polimerizációs reakció előrehaladtával az oldhatatlan karbomer termék kicsapódik az oldószerből, és az oldószerben lévő karbomer részecskék szuszpenziója képződik. A reakció befejeződése után a karbomert izoláljuk az iszapból, és a szilárd polimer szilárd anyagot megszárítjuk, így kapjuk a por formájú karbomer terméket.

Térhálósodás és mikrogélek: A reakció során a polifunkcionális térhálósító monomerek többszörös lineáris poliakrilsav (PAA) láncokkal kopolimerizálódnak, miközben propogálnak, ami térhálós PAA háromdimenziós hálózatának kialakulásához vezet. A hagyományos ömlesztett vagy oldat-polimerizációs eljárásokban a térhálósító monomerek a reakcióközeg gátlásává válnak a térhálósított PAA folyamatos tömegévé a magas monomer-átalakulás elérésekor. A csapadékpolimerizáció során azonban a térhálósított PAA finom részecskékként csapódik le, és megakadályozza a makroszkopikus gélesedést. Így a térhálósítás egyes szubmikron méretű polimer részecskékre korlátozódik. Minden karbomer részecske valójában egy nagy makromolekula, amely sok lineáris PAA-láncot tartalmaz, amelyek egymással térhálósodnak. Ezeknek a polimereknek a hatalmas mérete akadályozza a karbomerek molekulatömegének (MW) meghatározását hagyományos technikák alkalmazásával, bár a becslések szerint a karbomerek MW-jai 108-109 g/mol nagyságrendűek. 10.

A térhálósodás másik fontos következménye a karbomerekben, hogy ezek a makromolekulák nem igazán oldódnak vízben. Ehelyett a térhálósított hidrofil PAA-láncok tömege csak vízben diszpergálható és vízben duzzadó. Ellentétben a nem térhálósított PAA-val, amely feloldódik, így növekvő koncentrációval átfedő és összefonódó polimer tekercsek oldatai képződnek, a karbomerek diszpergálódnak a vízben, és semlegesítéskor megduzzadva olyan mikrogélek oldatait képezik, amelyek nem keverednek a növekvő koncentrációval, hanem egy szorosan csomagolt mikroszkópos hálózatot alkotnak. szivacsok. ” 11.

Tulajdonságok

A karbomereket általában bolyhos, fehér, hidroszkopikus porok formájában szállítják, amelyek enyhe ecetsavszagúak lehetnek. A kereskedelemben számos karbomer kapható, amelyek alapvetően különböznek az alkalmazott oldószer típusától (azaz benzol vs. nem benzol), az alkalmazott térhálósító anyag típusától és szintjétől, valamint adott esetben adalékanyagok hozzáadásától a nedvesítés és a diszpergálhatóság javítása érdekében. A karbomerek elő-neutralizált formában is szállíthatók, például nátrium-sóként (INCI: nátrium-karbomer). A karbomereket nem mérgezőnek tekintik, és a kozmetikumokban és a testápolási termékekben alkalmazott koncentrációkban alig vagy egyáltalán nem irritálják a bőrt és a szemet. 13–14. E polimerek szennyeződései lehetnek maradék polimerizációs oldószerek, reagálatlan monomerek (pl. Akrilsav), ecetsav, propionsav, polimerizációs iniciátor melléktermékek és nehézfémek nyomai.

A karbomerek könnyen diszpergálhatók vízben és poláros szerves oldószerek és víz keverékeiben, például 70 tömeg% etanol-víz oldatban. Kezdetben a hidratált karbomer részecskék vizes diszperziói savasak, és a polimer koncentrációjától függően a pH-értékük jellemzően 2,5-3,5. Bázikus pH-beállítóval, például nátrium-hidroxiddal vagy trietanol-aminnal történő semlegesítés előtt ezek a diszperziók nem rendelkeznek jelentős viszkozitással és homályosak lehetnek. A karbonsavcsoportok semlegesítésével a karbomer ionizálódik, és az eredeti térfogatának több százszorosára duzzad a negatív töltésű karboxilátcsoportok közötti elektrosztatikus taszítás és a befogott ellenionok miatt bekövetkező ozmotikus duzzanat miatt. A kapott mikrogél diszperziók, amelyeket néha nyálkáknak is neveznek, tiszta folyadékok, amelyek nagy viszkozitással rendelkeznek, és magas hozamértéket is mutatnak.

Technológia és alkalmazások

A karbomerek viszonylag alacsony felhasználási szint mellett hatékonyan képesek kialakítani a viszkozitást vizes rendszerekben. Például a Asztal 1 képesek 10 000–60 000 cP viszkozitást felépíteni, ha csak 0,5 tömegszázalékban használják. Így a karbomereket rutinszerűen vizes fázis-sűrítőként alkalmazzák különféle termékekben. A karbomerek valódi haszna azonban abból adódik, hogy képesek magas hozamértéket adni a készítményeknek.