Статья, объясняющая силиконы: каковы классификации и различия силиконов? Каковы конкретные применения различных силиконовых масел?

Силикон – это тип материала, промежуточный между неорганическим и органическим, содержащий как неорганический скелет, состоящий в основном из кремний-кислородных связей, так и органические компоненты, соединенные кремниевыми-углеродными связями. Благодаря своей превосходной гидрофобности, стойкости к УФ-излучению, химической и физиологической инертности, совместимости, способности противостоять-размазыванию и эффекту улучшения ощущения кожи, он в настоящее время широко используется во многих сегментах косметической промышленности, особенно в средствах для макияжа, ухода за волосами и ежедневного ухода.

Силиконовые изделия используются в повседневной химической промышленности с 1950-х годов, что делает их более-продукцией, чем многие другие. Давайте обсудим: Что такое силикон? Сколько типов существует? А какие продукты повседневного использования вы используете?

Кремнийорганические соединения содержат кремний-углеродные (Si-C) связи, по крайней мере, с одной органической группой, непосредственно присоединенной к атому кремния. Обычно они существуют в виде полисилоксанов и обладают уникальной химической структурой и превосходными физическими свойствами. Основная структурная единица кремнийорганического соединения состоит из кремний-кислородных цепей, боковые цепи которых соединены с другими органическими группами через атомы кремния. Такая структура позволяет ему сочетать свойства органических соединений с функциями неорганических соединений.

Силиконовое масло

Силиконовые масла обладают превосходной гидрофобностью, физиологической инертностью, антиоксидантными свойствами и низким поверхностным натяжением. Вводя функциональные группы в молекулы силиконового масла, можно придать силиконовым маслам новые функциональные свойства, тем самым расширяя их применение в косметике. Основной метод синтеза силиконовых масел включает полимеризацию различных мономеров в присутствии катализатора, прежде всего посредством реакций гидросилилирования и гидролиза силоксана-конденсации.

Силиконовый воск
Силиконовое масло с длинноцепочечным алкилом представляет собой полисилоксан, модифицированный длинноцепочечным алкилом (C8+), также известный как силиконовый воск (когда углеродная цепь достигает определенной длины, продукт становится белым воском). Силиконовый воск представляет собой гидрофобный силиконовый полимер, образующийся в результате реакции силилирования гидрогенизированного силиконового масла и длинноцепочечных олефинов. Он тверд при комнатной температуре, увлажняет кожу, уменьшает липкость и придает косметике превосходные-защитные свойства, гидрофобность, воздухопроницаемость, защиту от ультрафиолета и мягкость. В солнцезащитной косметике его можно смешивать с минеральным маслом перед добавлением в масляную фазу, обеспечивая отличную защиту от радиации и синергетический эффект с поглотителями ультрафиолета и солнцезащитными кремами. В средствах по уходу за волосами он делает волосы мягкими и блестящими.

Силиконовые Эмульгаторы
Силиконовые эмульгаторы имеют низкое поверхностное натяжение, что повышает стабильность эмульсии, обеспечивая при этом ощущение мягкости и гладкости. Основным силиконовым эмульгатором является полиэфир-модифицированный полисилоксан, который сочетает в себе гидрофильные, гигроскопичные полиэфирные сегменты с гидрофобными, эластичными полисилоксановыми сегментами. Это придает продукту превосходные свойства эмульгирования и распределения по поверхности. Однако полиэфирное сырье может содержать запрещенные вещества, такие как диоксан, что создает определенные риски при применении. Поэтому ведутся обширные исследования по разработке силиконовых эмульгаторов без полиэфирных сегментов.

Силиконовые пленки-образователи
Силиконовые пленкообразователи-обладают превосходной адгезией и гибкостью, образуя непрерывные, мягкие и прочно прилегающие пленки на волосах, коже и ногтях. Они обладают превосходной долговечностью и превосходной устойчивостью к истиранию. Силиконовая смола MQ, распространенный агент, образующий силиконовую пленку-, получается путем поликонденсации мономеров M и Q. Полиакрилаты обладают превосходной атмосферостойкостью и экономичны-. Высокая энергия кремниевых-кислородных связей в силиконовой основной цепи способствует превосходным пленкообразующим-свойствам и устойчивости к миграции, а также улучшает SPF солнцезащитных продуктов.

Силиконовые эластомеры
Силиконовые эластомеры образуют гибкую трехмерную сетчатую структуру за счет сшивки между молекулярными цепями. Полости внутри этой сетки могут поглощать силиконовое масло низкой-вязки с образованием геля силиконового эластомера. Порошки силиконовых полимеров также можно производить без силиконового масла. Силиконовые эластомеры способны обеспечить гладкую, бархатистую текстуру, уменьшить липкость формул продуктов, образовать на коже воздухопроницаемую пленку, усилить увлажняющие свойства и продлить стойкость косметики. Чтобы удовлетворить спрос на функциональную косметику, силиконовые эластомеры часто модифицируют. В зависимости от структуры после модификации и сшивания силиконовые эластомеры можно разделить на категории: полиуретановые-модифицированные, полиэфирные-модифицированные и длинно-алкильные-модифицированные.

Среди силиконовых изделий наибольшее распространение получило силиконовое масло. Силиконовое масло обладает множеством уникальных свойств, включая низкотемпературную-коэффициент вязкости, стойкость к высоким и низким температурам, стойкость к окислению, высокую температуру вспышки, низкую летучесть, хорошую изоляцию, низкое поверхностное натяжение, не-коррозионную активность по отношению к металлам и не-токсичность. Итак, что такое силиконовое масло? Какие типы существуют? И как их используют в косметике?

Что такое силиконовое масло?

Силиконовое масло и диметилсиликоновое масло — это одно и то же? Силиконовое масло обычно относится к органическому полисилоксану, который является жидким при комнатной температуре. Силиконовое масло и диметилсиликоновое масло не идентичны. Силиконовое масло можно разделить на несколько типов в зависимости от различных органических групп в силиконовом масле. Среди них полидиметилсилоксан, также известный как диметилсиликоновое масло, представляет собой особый тип силиконового масла, который имеет большинство свойств силиконового масла. Среди всех силиконовых масел метилсиликоновое масло является наиболее широко используемым и наиболее важным типом силиконового масла.

Основная структура силиконового масла:

Силиконовое масло представляет собой полисилоксан с цепочечной структурой. Оно делится на линейное силиконовое масло и разветвленное силиконовое масло (рис. 1). R представляет собой органическую группу, а R' представляет собой органическую группу или водород. Когда оба R и R' представляют собой метил, это метилсиликоновое масло. Когда R' представляет собой этиловую, пропильную, длинноцепочечную алкильную, фенильную или другую модифицирующую группу, она может придавать силиконовому маслу особые свойства. Например, длинноцепочечные алкильные группы могут повысить сродство к органическому веществу и смазывающую способность, тогда как полиэфирные сегменты могут повысить гидрофильность.

С молекулярной точки зрения силиконовые масла обладают тремя различными структурными характеристиками: они состоят из четырех основных единиц с различной функциональностью -M, D, T и Q (рис. 2)-связанных друг с другом различными ковалентными связями. Молекулярная цепь содержит множество химических связей, которые придают различные свойства. Например, связи Si-O-Si придают термостойкость, огнестойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям, а связи Si-C придают поверхностную активность, гидрофобность и пеногасящие свойства. Силиконовые метильные группы необходимы; все силиконовые масла являются производными метилсиликоновых масел. Кремний-углеродная связь внутри метильной группы кремния является наиболее стабильной, что придает силиконовым маслам уникальные свойства.

Вообще говоря, силиконовые масла в основном синтезируются путем полимеризации мономеров или связующих агентов с различной функциональностью с помощью определенных методов или путем прививки к полисилоксановым основным цепям или боковым цепям. Эти реакции происходят посредством реакций силоксанового равновесия, реакций конденсации между силоксановыми функциональными группами и реакций гидросилилирования.

① Метилсиликоновое масло. Молекулярная структура метилсиликонового масла полностью состоит из метильных групп. Обладает высокой поверхностной активностью, низким поверхностным натяжением, легкостью растекания и гидрофобными свойствами. Он образует на коже гидрофобную, дышащую защитную пленку и помогает волосам сохранять естественный блеск. Таким образом, метилсиликоновое масло можно использовать в качестве распределяющего агента, смазки и смягчающего средства, часто заменяя традиционные маслянистые ингредиенты, такие как парафин и вазелин.

② Фенилсиликоновое масло: когда некоторые метильные группы в молекулярной цепи метилсиликонового масла заменяются фенильными группами, образуется метилфенилсиликоновое масло. Метилфенилсиликоновое масло представляет собой бесцветную или желтую прозрачную жидкость. Присутствие фенильной группы улучшает совместимость с косметическими основами и усиливает блеск, что делает его полезным в качестве радиационно--стойкого агента в солнцезащитных кремах.

③ Метилдлинно-алкилсиликоновое масло с длинной цепью. Когда часть метильных групп в метилсиликоновом масле заменяется длинноцепочечными алкильными группами, такое масло называется метилдлинно-алкилсиликоновым маслом. Введение длинноцепочечных алкильных групп улучшает смазывающую способность, пеногасящие и противо-прилипающие свойства продукта. Чем длиннее алкильная цепь в молекулярной цепи, тем выше поверхностное натяжение, показатель преломления и вязкость продукта и тем ниже плотность. Когда в масле для волос используется метилдлинноцепочечный алкилсиликоновое масло, это может улучшить смазывающую способность и растекаемость продукта, а также улучшить качество волос; если использовать его в помаде, это может улучшить увлажнение и воздухопроницаемость помады; при использовании в солнцезащитных средствах он оказывает превосходное противо-радиационное действие и имеет хороший синергетический эффект с поглотителями УФ-излучения и солнцезащитными кремами.

④ Полиэфирное-модифицированное силиконовое масло Полиэфирное-модифицированное силиконовое масло относится к силиконовому маслу, содержащему полиэфирные сегменты в своих молекулах. Силоксановые сегменты в молекулярной цепи модифицированного полиэфиром-силиконового масла придают ему низкое поверхностное натяжение, а гидрофильные полиэфирные сегменты придают ему гидрофильность. Два сегмента, соединенные вместе, делают его отличным поверхностно-активным веществом. При использовании в косметике он позволяет не только улучшить смазывающие и увлажняющие свойства продукта, но и уменьшить липкость. По различному химическому строению силиконовые масла, модифицированные полиэфиром-, можно разделить на типы Si-O-C и Si-C. Первый имеет два сегмента, соединенных связями Si-O-C, которые представляют собой гидролизуемые полиэфирные-модифицированные силиконовые масла и нестабильны; последний имеет два сегмента, соединенных связями Si-C, которые представляют собой не-гидролизуемые полиэфирные-модифицированные силиконовые масла, которые относительно стабильны и удобны в хранении. Полиэфирное-модифицированное силиконовое масло обладает характеристиками растворимости в воде, эмульгирования, поверхностной активности и физиологической инертности. При добавлении в формулу ежедневных химических продуктов он может производить продукты, которые не-раздражают кожу, обладают хорошими увлажняющими и антибактериальными свойствами. Это отличное косметическое вспомогательное средство.

⑤ Силиконовое масло, модифицированное аминоалкилом-. Силиконовое масло, модифицированное аминоалкилом-, относится к силиконовым маслам, в которых некоторые метильные группы в молекулярной цепи диметилсиликонового масла заменены аминоалкильными группами, включая первичные, вторичные и третичные амины. Свойства и функции силиконового масла различаются в зависимости от аминоалкильной группы. В зависимости от положения аминоалкильной группы амино-модифицированные силиконовые масла можно разделить на аминосиликоновые масла с боковой-цепью и терминальные аминосиликоновые масла. Наиболее часто используемым аминосиликоновым маслом является аминопропилсиликоновое масло. Благодаря полярности и реакционной способности аминогруппы его легче эмульгировать и диспергировать, чем диметилсиликоновое масло. Аминогруппы также могут физически или химически вступать в реакцию с группами на поверхности волос, целенаправленно адсорбируясь на поверхности волос, делая их более гладкими и блестящими. Они широко используются в шампунях и при отделке текстиля для улучшения стирки тканей, устойчивости к усадке и мягкости. Однако аминосиликоновое масло легко может вызвать пожелтение тканей, имеет плохую стабильность и плохую гидрофильность и обычно требует использования большого количества эмульгаторов для приготовления эмульсии. Таким образом, полиэфирное-модифицированное аминосиликоновое масло не только обладает превосходными свойствами против-пожелтения и более высокой стабильностью, но также может улучшить гладкость, мягкость и гидрофильность тканей, значительно улучшая комфорт и долговечность тканей.

⑥ Силиконовые масла, модифицированные четвертичным аммонием-. Силиконовые масла, содержащие в своих молекулах группы четвертичного аммония, называются силиконовыми маслами на основе четвертичного аммония-. Бактерицидные катионы в силиконовых маслах, модифицированных четвертичным аммонием-, привлекают и связывают отрицательно заряженные бактерии и грибы, подавляя их дыхание, проникая в бактериальные клетки и нарушая метаболизм ферментов, тем самым достигая антибактериального эффекта. Силиконы на основе четвертичного аммония-также устойчивы к пожелтению и могут использоваться при обработке тканей. При добавлении в шампунь силиконовые масла на основе четвертичного аммония-также улучшаются расчесывание волос, делая их мягкими и блестящими.

⑦ Карбоксил-модифицированное силиконовое масло Силиконовое масло с карбоксильными группами, введенными на обоих концах или боковых цепях метилсиликонового масла, называется карбоксил-модифицированным силиконовым маслом. Основными карбоксильными углеводородными группами являются: -C2H4COOH, -CH2CHMeCOOH, -C10H20COOH и т. д. Карбоксильные группы реакционноспособны и полярны и используются в полиролях, смазках, антиадгезивах и тканевых изделиях.

⑧ Меркапто-модифицированные силиконовые масла содержат меркаптогруппы в своих молекулах и используются для модификации различных полимеров. Группы меркапто также взаимодействуют с волосами, поэтому модифицированные меркапто-силиконовые масла используются в средствах по уходу за волосами и красках для повышения смачиваемости волос и сохранения цвета волос.

⑨ Силиконовые масла, модифицированные эпокси-: Силиконовые масла, модифицированные эпоксидной смолой-, — это силиконовые масла, в которые в метилсиликоновое масло введены эпоксидные группы. Эти эпоксидные группы придают реакционную способность, адсорбцию и сшивающие свойства. При использовании в качестве средства для обработки поверхности они могут улучшить устойчивость тканей к складкам и улучшить их сшиваемость. При использовании в качестве средства для ухода за париками они могут улучшить гладкость волос и предотвратить их пожелтение.

Эти четыре категории обычно используются в косметике. Многие люди не могут отличить их друг от друга. Фактически, в косметической силиконовой системе основные различия между силиконовым маслом, силиконовым воском, силиконовым эластомером и силиконовым порошком заключаются в их химической структуре (линейная/сшитая/порошковая) и физической форме (жидкая/полу-твердая/эластомер/порошок), что приводит к значительным различиям в их ощущениях на коже, функциях и сценариях применения.

1. Силиконовое масло — самый основной кремнийорганический элемент в косметике. По сути, это линейная полисилоксановая жидкость.
2. Силиконовый воск – это модифицированное силиконовое масло. За счет введения «воскоподобных групп» (таких как стеариловые и цетильные группы) он приобретает «полу-твердую/твердую» форму и свойства схватывания традиционных восков (таких как парафин и пчелиный воск).
3. Силиконовые эластомеры на основе полидиметилсилоксана. Группы перекрестных-сшивок, такие как виниловые группы, образуют трехмерную-сетку. Межмолекулярные пространства могут инкапсулировать силиконовое масло или растворители, придавая им эластичность.
4. Силиконовые порошки основаны на «силиконовых сшитых-полимерах». Молекулы образуют трехмерную сетчатую структуру. Частицы порошка имеют на поверхности гидрофобные группы, что делает их менее восприимчивыми к поглощению влаги.