Солюбилизаторы — полезные ПАВ

Солюбилизаторы — класс поверхностно-активных веществ, способствующих растворению труднорастворимых ингредиентов в жидкой основе раствора. Процесс солюбилизации состоит в распределении частиц труднорастворимого вещества между раствором и мицеллами солюбилизатора. Мицеллы — это дисперсные ассоциации микроскопических частиц поверхностно-активного вещества, окруженные молекулами коллоидного раствора.

Солюбилизаторы могут работать не только в водных, но и неводных растворах. В водных растворах они способствуют растворению в воде гидрофобных веществ, таких как углеводороды, масла, красители и другие, и образованию мицеллярных растворов вида «масло в воде». В неводных растворах — растворению воды в веществах, с которыми обычно вода не смешивается. Получают растворы типа «вода в масле».

Коллоидный мицеллярный раствор отличается от эмульсии. Эмульсией называют высокодисперсную систему с «грубыми» частицами твердого вещества в жидкости. Для ее приготовления обязательно нужно приложить энергию. Мицеллярный раствор для своего приготовления не требует приложения работы, он термодинамически устойчив, не расслаивается с течением времени.

Что используют в качестве солюбилизаторов

В основном это производные органических кислот и спиртов, эфиры сахарозы; производные сульфокислот, сорбит, ксилит, органические полисорбаты, природные полимеры (крахмал, желатин, альгиновая кислота), многие другие ПАВ различной химической природы (производные растительных масел; холат, лаурилсульфат, олеат натрия; лаураты калия и натрия и т.п.). У нас в магазине можно купить такие популярные солюбилизаторы как Твин-80, ПЭГ-400, бензол, глицерин, пропиленгликоль.

Полиэтиленгликоль ПЭГ 400	Глицерин USP	Пропиленгликоль

Сферы применения солюбилизаторов

• В фармакологии для переведения ингредиентов лекарственных препаратов в растворимую, легко усваиваемую организмом форму; для приготовления эмульсий, мазей, инъекционных растворов.
• В косметологии для изготовления кремов, гелей, шампуней, лосьонов, мицеллярной воды, очищающих масок, красок для волос и других продуктов, в состав которых входят отдушки, эфирные и растительные масла, растворенные в масле экстракты, биологически активные вещества, консерванты, красители, жирорастворимые витамины.
• В текстильной индустрии — для получения водных растворов для окрашивания на основе дисперсных и кубовых красителей.
• В химпроме для производства полимерных материалов. Первая стадия получения полимера состоит в солюбилизации мономера углеводорода. После этого следует стадия полимеризации углеводорода и получение искусственного полимера.
• В лакокрасочной индустрии для производства лаков и красок.
• В бумажной отрасли для экстракции пентозана и лигнина.
• В производстве синтетических моющих средств, присадок к моторным маслам, смазочных жидкостей.
• В металлургии для защиты металлов от коррозии. Для улучшения смазочного эффекта.
• В биотехнологиях для экстракции белков.

Процесс солюбилизации играет большую роль в функционировании организма животных и людей. Перевод полезных веществ в водорастворимую форму позволяет потом этим веществам переноситься кровью к нужным органам.

Солюбилизаторы применяются, чаще всего, для того же, что и эмульгаторы — для приготовления и стабилизации эмульсий. Благодаря их использованию удается долгое время сохранять консистенцию эмульсий, кремов, гелей, мазей. Но самое главное, что во всех продуктах, в которых используются солюбилизаторы, удается поддерживать в растворимом состоянии полезные ингредиенты. С их помощью переводят в растворимое состояние даже те вещества, которые не растворяются не только в воде, но и в водно-спиртовых растворах.

Еще одним достоинством этого класса ПАВ является возможность уменьшения дозировки действующего вещества в лекарственных средствах. При этом растворимая форма позволяет ускорить всасываемость, усилить терапевтический эффект, увеличить срок действия препарата.

Благодаря использованию солюбилизаторов существенно уменьшают содержание и даже полностью исключают спирт из некоторых фармацевтических и косметических средств.

COM_AGLOSSARY_TERM_TITLE_FORMAT_ABBR

Солюбилизация – процесс коллоидного растворения (solubilis– растворимый) каких-либо веществ (солюбилизатов), труднорастворимых в жидкой основе коллоидного раствора.

Солюбилизаты – слаборастворимые вещества в чистом растворителе (гидрофобном или гидрофильном), но растворяющиеся после добавления туда солюбилизатора. При этом важно, чтобы солюбилизат был хотя-бы немного растворим в жидкой среде, потому что переход в коллоидное состояние осуществляется из молекулярного раствора.

Солюбилизатор – компонент коллоидного раствора, мицеллы поверхностно-активных веществ или клубки высокомолекулярных соединений, внутри которых происходит распределение труднорастворимых в жидкой среде веществ (солюбилизатов).

Коллоидный раствор (золь) – высокодисперсная, микрогетерогенная двухфазная система (дисперсионная среда и дисперсная фаза). Его внешнее отличие от истинного раствора – рассеяние света (эффект Тиндаля) — пучок света сквозь него виден в затемненной комнате, сам раствор опалесцирует или даже мутный.

Частицы дисперсной фазы не более 100нм, состоят из многих молекул и ионов и называются мицеллы.

Мицеллы – частицы дисперсной фазы микроскопических размеров, окруженные жидкой средой коллоидной системы. Мицеллы имеют одинаковый электрический заряд (или плюс, или минус), что препятствует их коагуляции и седиментации.

Процесс солюбилизации

Для понятия процесса солюбилизации нужно рассмотреть типы коллоидных растворов и строение мицелл. Коллоидные системы (растворы) могут образоваться двумя путями – конденсацией и диспергированием. При конденсации вещества в гомогенном перенасыщенном сольвенте (растворителе) образуются лиофильные коллоиды, которые характеризуются агрегативной устойчивостью и могут храниться сколько угодно долго. Примеры лиофильных (так называемых защищенных) коллоидов в медицине: ихтиол, колларгол и протаргол. Ихтиол это солюбилизат тиофеновых масел, защищенный аммонийными солях сульфо-тиофеновой и -алкиловой кислот, выступающих в качестве солюбилизатора.

Протаргол и колларгол, солюбилизированные растворы серебра, стабилизированные гидролизатами белка в качестве солюбилизаторов.

Образование золей через диспергирование происходит самопроизвольно для лиофильных золей и принудительно для лиофобных. Типичные представители лиофобных коллоидов — гидрозоли и органозоли металлов, окислов металла, сульфидов, предельно высокодисперсные эмульсии, латексы. Жидкие лиофобные коллоидные системы, для создания агрегативной устойчивости, всегда требуют наличия поверхностно активных веществ (ПАВ), которые образуют на частицах адсорбционно-сольватный слой, защищающий от коагуляции и выпадения в осадок коагулянта. Все ПАВ делятся на мицеллообразующие, и категорию веществ с поверхностной активностью, которые не образуют мицеллы. При разбавлении коллоидной суспензии мицеллообразующих ПАВ мицеллы распадаются после снижения концентрации ПАВ ниже критической концентрации мицеллообразования (ККМ). То есть, растворы мицеллообразующих ПАВ при одной концентрации могут быть истинными растворами, а при другой концентрации — истинными золями.

Это так называемые полуколлоидные системы или коллоидные электролиты; к ним относятся моющие средства, эмульгаторы, смачиватели и др. ПАВ могут быть ионогенные (анионные, катионные, амфотерные) и неионогенные. Ионогенные ПАВ диссоциируют с образованием катиона или/и аниона (гидрофильная часть) и гидрофобного углеводородного радикала, поэтому в зависимости от сольвента (полярный-неполярный), образуют разные мицеллы. Но все мицеллы ПАВ состоит из кристаллического или аморфно построенного ядра и верхнего слоя, молекулы которого связаны с молекулами окружающей жидкости (Рис.1).

Как видно из рисунка 1 в гидрофильном сольвенте молекулы ПАВ развернуты своей гидрофильной частью наружу к гидрофильной среде, а гидрофобный хвост формирует ядро. В гидрофобном сольвенте ядро мицеллы образуют гидрофильные части молекул, а их гидрофобные части располагаются снаружи в родственной среде. Рисунок 2 иллюстрирует где примерно локализуются молекулы солюбилизата.      В мицеллах, образованных в гидрофильной среде, полярные солюбилизаты располагаются ближе к границе мицеллы, а если у них есть углеводородная часть, которая отвечает за её нерастворимость в гидрофобном сольвенте, она направлена внутрь.

Неполярные солюбилизаты в этих мицеллах располагаются в ядре. Мицеллы, сформированные в гидрофобном сольвенте аккамулируют полярные солюбилизаты в ядре, с выделением неполярной части в гидрофобную зону. Неполярные вещества остаются по большей части в сольвенте, следовательно, они не являются солюбилизатами.

Показана весьма упрощенная полуколлоидная система. Мицелла размером до 100нм состоит из многих сотен молекул, и в истинном золе ядро может содержать фазу с другой лиофильностью чем среда, а молекулы ПАВ тогда расположены только по границе, разделяющей гидрофобную и гидрофильную фазы, и выполняют функции эмульгатора и стабилизатора. Таким образом, ядро мицеллы в гидрофильной среде состоит из гидрофобных веществ, куда и поворачиваются углеводородные хвосты молекул ПАВ. И соответственно наоборот – в гидрофобной среде ядро гидрофильное. Таким образом снижается поверхностный потенциал и достигается агрегативная стабильность в эмульсионных дисперсных системах лиофобного типа «вода/масло» и «масло/вода».

Солюбилизаты в таких сложных конгломератах размещаются по такому же принципу, как описано выше.

Рис 3. Изотерма молярной солюбизации (схема)

Коллоидное поглощение (солюбилизация) третьего компонента (солюбилизата) возможно всеми типами коллоидных растворов. Солюбилизация может измеряться как растворимость в молях на литр, либо в молях солюбилизата на моль ПАВ. Второй вариант позволяет отследить мицеллярные переходы на графике «концентрация ПАВ (ось Х) – концентрация солюбилизата (ось У)» (см Рис.3). Рассмотрим механизм поглощения солюбилизата на примере раствора ПАВ (коллоидный электролит). Истинный раствор ПАВ после повышения его концентрации до ККМ переходит к этапу образования сферических мицелл. Только после образования мицелл начинается поглощение солюбилизата мицеллами (Рис.3 график после первой вертикальной стрелки). Дальше с повышением концентрации ПАВ и соответственно увеличением количества мицелл, увеличивается и концентрация солюбилизата до определенного уровня.

Дальнейшее повышение концентрации ПАВ не приводит к возрастанию концентрация солюбилизата (Рис.3: первая горизонтальная линия графика.) Напоминаем концентрация выражена в молях солюбилизата на моль ПАВ. С определенной концентрации ПАВ вновь начинает резко увеличиваться концентрация солюбилизата в растворе (Рис.3: график после второй вертикальной стрелки). Такая же картина повторяется ещё один раз (Рис.3: третья вертикальная стрелка). Горизонтальная линия в графике между первой и второй стрелками соответствует переходу мицелл из сферической в сфероцилиндрическую форму, что увеличивает мицеллярную ёмкость и снижает поверхностное натяжение. Вторая горизонтальная линия отражает переход этой формы в пластинчатую (ламинарную) форму. В ламинарных мицеллах солюбилизация безгранична, потому что солюбилизат расположен между слоями ПАВ. Параметры приведенного графика зависят от химической структуры ПАВ, от температуры, от молекулярной структуры солюбилизата, от присутствия различных добавок. Собственно, описанный процесс не есть солюбилизация как таковая, а есть образование двухфазовой коллоидной системы с использованием ПАВ, а под солюбилизатами подразумевается вторая фаза с противоположной лиофильностью. А коллоидное растворение «полезного» солюбилизата осуществляется в мицеллярной фазе системы после образования коллоида. И неважно, образована эта мицелла только молекулами ПАВ или это конгломерация молекул.

Применение солюбилизации

Водные дисперсии ПАВ солюбилизируют вещества хорошо растворимые в маслоподобных углеводородных жидкостях, но труднорастворимые в воде. Дисперсии ПАВ в неполярных сольвентах солюбилизируют воду и водные растворы. Отсюда вытекает широчайшее востребование процессов солюбилизации в различных областях науки, техники, фармации и конечно в быту. Моющие средства: их эффект основан на явлении солюбилизации. Вещества с поверхностной активностью, растворенные в воде, а точнее их мицеллы, интенсивно поглощают в себя жировые пятна и частицы грязи. В лакокрасочной промышленности на основе солюбилизации готовят водорастворимые краски из масляных красителей, не расслаивающие при хранении. Солюбизация используется для приготовления смазочно-охлаждающих смесей, при производстве многих пищевых продуктов.

В 50-х годах прошлого века Юрженко А. выявил, что эмульсионная полимеризация веществ инициируется в мицеллах ПАВ. Мономеры вещества солюбилизируются  мицеллой, внутри нее полимеризируются, затем частичка полимера окружается молекулами ПАВ и стабилизируется. Теперь данное направление солюбилизации распространено очень широко при производстве латексов синтетических полимеров. Другое важное направление в солюбилизации – фармацевтика. Любое лекарственное средство, плохо растворимое в воде, может быть доступно для применения в солюбилизированной форме. Это позволяет снижать концентрацию препаратов, что сопровождается уменьшением побочных эффектов при сохранении биоэквивалентности. Позволяет создавать лекарства с длительным (пролонгирующим) действием. Солюбилизация ограниченно растворимых в воде веществ осуществляется и в самом организме, например, при переваривании пищи жиры солюбилизируются желчными кислотами.

Использование солюбилизаторов в косметике

Основная масса косметических продуктов представляет коллоидные системы, в которых неизменно проявляются эффекты солюбилизации, и только присутствие эмульгаторов и солюбилизаторов позволяет держать продукт в стабильном состоянии. Благодаря им косметические продукты не разваливаются через несколько дней, выглядят эстетичнее и легче в применении. С использованием солюбилизаторов можно вводить вещества с биологической активностью, плохо растворимые в воде или в слабых спиртовых растворах, в косметические средства и значительно улучшать их качества. Солюбилизаторы улучшают косметические свойства гелей, лосьонов, шампуней, жидких средств для ухода за кожей за счет уменьшения содержания спирта или его полного отсутствия. Путем повышения растворимости, солюбилизатор позволяет эффективно использовать эфирные масла в аэрозолях и спреях. Требования к солюбилизаторам: возможность ввести необходимые ингредиенты в состав продукта, обеспечить стабильность продукции, отсутствие раздражающего воздействия на кожу, нетоксичность, инертность к составным частям композиции, отсутствие неприятной отдушки.

Примеры использования в ООО «КоролёвФарм»

Как было сказано выше солюбилизация в косметике неотделимая часть производства. Большинство видов косметики — это коллоидные системы. ООО «КоролёвФарм» занимается производством различных косметических продуктов по контрактным заявкам. Цех по производству косметики выпускает кремы и гели, бальзамы и ополаскиватели, шампуни и средства для ванн, масла и средства гигиены.

В ООО «КоролёвФарм» освоена технология производства нанокосметики, которая позволяет производить качественную продукцию с гомогенизацией эмульсии до 40-80нм и при этом позволяет экономить энергию и расход воды. Основа технологии — роторная гидрокавитационная коллоидная мельница. Повышается качество продукции. Вода нагревается только до 42 градусов, что позволяет сохранить биологическую активность компонентов. Технология позволяет обходиться без эмульгаторов (или их надо намного меньше). Технологический процесс уничтожает микробную загрязненность, что позволяет снизить долю консервантов.

Это принципиально новая технология!

Солюбилизаторы — оптовые поставки Plus

Закрыть Косметические добавки — Категории фильтров — Солюбилизаторы используются для растворения масел в воде, чтобы косметику ручной работы можно было смешивать и добавлять в воду. Они обычно используются в формулах на водной основе, таких как спреи для тела, духи и жидкое мыло, но иногда также используются в таких продуктах, как масло для ванн, бомбы для ванн и шипучие напитки. Расширенный фильтр Модификатор Crafter’s Choice™ FO и EO Используйте наш модификатор FO и EO для растворения ароматического масла в продуктах на водной основе. Конечный продукт останется прозрачным. Может использоваться в жидком мыле, спрее для лица, комнатном спрее, спрее для домашних животных, средствах для мытья тела, брызгах для тела и гелях для душа. Используйте наш модификатор FO и EO для растворения ароматического масла в продуктах на водной основе. Конечный продукт останется прозрачным. Может использоваться в жидком мыле, спрее для лица, комнатном спрее, спрее для домашних животных, средствах для мытья тела, брызгах для тела и гелях для душа. Температура воспламенения: 200°, содержание ванили: 0,00%, без фталатов Полисорбат Crafter’s Choice™ 20 Poly Sorbate 20 позволяет ароматам и эфирным маслам связываться с продуктами на водной основе. В зависимости от вашей формулы конечный продукт может быть мутным. Можно использовать для мытья тела, шампуня, спрея для волос, комнатного спрея и многого другого! Poly Sorbate 20 позволяет ароматам и эфирным маслам связываться с продуктами на водной основе. В зависимости от вашей формулы конечный продукт может быть мутным. Можно использовать для мытья тела, шампуня, спрея для волос, комнатного спрея и многого другого! Полисорбат Crafter’s Choice™ 80 Полисорбат 80 является солюбилизатором, эмульгатором, смачивающим агентом, модификатором вязкости, диспергирующим агентом и стабилизатором. Используйте в пене для ванн, молочных ваннах, расплавах для ванн, полироли для мебели и многом другом. Полисорбат 80 является солюбилизатором, эмульгатором, смачивающим агентом, модификатором вязкости, диспергирующим агентом и стабилизатором. Используйте в пене для ванн, молочных ваннах, расплавах для ванн, полироли для мебели и многом другом.

Что такое эмульгаторы и солюбилизаторы?

Во многих отраслях есть определенные термины, которые используются для облегчения общения. Этот жаргон хорош, если вы уже понимаете его значение, но он может сбивать с толку, если вы только начинаете. Эмульгаторы и солюбилизаторы являются важными ингредиентами в производстве средств по уходу за волосами и кожей, поэтому полезно знать, что означают эти термины и , как идентифицировать эти ингредиенты, читая колоду ингредиентов ваших любимых продуктов!

Эмульгаторы

Проще говоря, эмульсия представляет собой суспензию одной жидкости в другой жидкости. Есть и другие технические определения, но чтобы объяснить, что делает эмульгатор, давайте придерживаться этого простого объяснения. Лосьоны, кремы и кондиционеры — все это примеры эмульсий. В этих примерах крошечные капельки масла взвешены в воде. Если бы вы взяли бутылку и наполнили ее на 1/2 водой, а затем наполнили оставшуюся часть маслом, вы бы быстро заметили, что они не смешиваются. Однако, если вы встряхнете бутылку как сумасшедшую, вы вдруг увидите, как всего на пару секунд образуется мутная смесь, прежде чем масло и вода быстро рассортируются и снова разделятся.

Чтобы нефть оставалась взвешенной в воде, вам нужен эмульгатор. Обычные эмульгаторы включают эмульгирующий воск, цетеариловый глюкозид и цетеариловый спирт, глицерилстеарат SE и цетиловый спирт NF и многие другие. За созданием стабильной эмульсии стоит немало научных достижений, но, придерживаясь основ, чтобы связать масло и воду вместе, чтобы сделать любой лосьон, крем или кондиционер, вам нужен эмульгатор.

Как работают эмульгаторы?

Эмульгаторы, растворимые в и масло, и вода, достигая этого за счет того, что один конец их молекулы притягивается к воде (гидрофильный), а другой конец притягивается к жирам/маслам (липофильный). Когда эмульгатор добавляют к продукту из нефти и воды, один конец молекулы растворяется в воде, а другой — в масле. Таким образом, эти молекулы воды и масла вынуждены находиться рядом друг с другом, не разделяясь, как это может сделать заправка для салата, если ее оставить на месте. Этот толчок и притяжение эмульгаторов в масле и воде удерживает различные вещества во взвешенном состоянии в растворе.

Существует множество типов эмульгаторов, и выбор правильного означает поиск молекулы с примерно одинаковым притяжением к воде и маслам в вашей конкретной формуле. Это означает поиск эмульгатора с:

• положительным зарядом (катионным) – лучше всего использовать со слабокислотными или нейтральными смесями (с pH 7 или ниже)
• отрицательный заряд (анионный) – лучше всего использовать со щелочными смесями (с pH 8 или выше)
• без заряда (неионный) – обычно используется сам по себе или с заряженным эмульгатором для повышения стабильности

Чтобы выбрать идеальный эмульгатор для вашего продукта, нужно многое узнать, поэтому мы рекомендуем вам прочитать отдельные описания или наши доступные эмульгаторы или просмотреть этот блог для получения более подробной информации.

Солюбилизаторы

Когда что-то растворимо, это означает, что оно может быть растворено в воде. Например, сахар растворим в воде. Когда вы добавляете сахар в воду и перемешиваете, он быстро растворяется, и вы получаете стакан сладкой воды. Солюбилизаторы, используемые при изготовлении косметики, помогают сделать нерастворимые жидкости растворимыми в воде. Например, если вы хотите сделать спрей для тела с эфирными маслами, вы можете просто добавить эфирные масла в спрей, но вам придется энергично встряхнуть спрей перед использованием. Вот почему мы подчеркнули, что аравийская камедь является отличным солюбилизатором для этой цели в этом простом видео о парфюмерном спрее.

Вам нужен солюбилизатор, чтобы помочь сохранить вместе эфирные масла и воду, но это не совсем то же самое, что и эмульсия. Мы хотим, чтобы масло растворялось в воде , а не только в смеси масла и воды в более равномерном соотношении.

Введите солюбилизаторы! В примере с парфюмерным спреем вы должны смешать эфирные масла с солюбилизатором перед добавлением в спрей. Это избавит вас от необходимости встряхивать перед каждым использованием. Примеры солюбилизаторов включают полисорбаты, олеосомы сафлора и пропандиол. (Примечание: чтобы не сбивать с толку, но часто эмульгатор также может быть солюбилизатором в зависимости от того, как он используется в каждой формуле).

Как работают солюбилизаторы

Солюбилизаторы похожи на эмульгаторы в том, что они обладают как гидрофильными, так и липофильными свойствами, но солюбилизаторы, как правило, полностью растворимы в воде и лишь немного растворимы в масле. На практике это означает, что они могут суспендировать небольшое количество масел (например, эфирные масла в парфюмерии или комнатных спреях), а поскольку они солюбилизируют лишь небольшое количество масла, весь раствор может казаться прозрачным или слегка мутным.

При добавлении небольшого количества масла в продукт на водной основе следует использовать солюбилизаторы. При ароматизации тонера, спрея, геля и т. д. они могут быть вашими лучшими друзьями.