PHẦN 1: ANION VÀ CATION

Các chất tan/phân tán trong dung dịch có thể tồn tại dưới dạng khí – lỏng, lỏng – lỏng hoặc lỏng – rắn. Trong đó, một số loại hoạt chất có khả năng tạo nên sự thay đổi về tính chất bề mặt của dung dịch được gọi là chất diện hoạt. Khả năng hoạt động bề mặt này được ứng dụng trong sản xuất các dạng nhũ tương, tăng độ hòa tan, thẩu thấu, làm ướt, phân tán, làm sạch, chống tạo bọt…

Trên thị trường hiện nay, xuất hiện nhiều chất diện hoạt, cả thân dầu và thân nước. Chúng có thể được phân loại bằng nhiều cách khác nhau dựa trên cấu trúc hóa học, phương pháp tổng hợp, tính chất, mục đích sử dụng… Tuy nhiên, chúng thường được phân loại dựa trên khả năng phân ly thành ion khi hòa tan vào nước, gồm: anion, cation, lưỡng tính và không ion.

I. CHẤT DIỆN HOẠT ANION

Khi phân tử chất diện hoạt anion được hòa tan vào nước, chúng sẽ phân ly, giải phòng gốc anion, phổ biến là như: carbonat (CO₃^2-), ester sulfat, sulfonat và các loại ester phosphat. Thông thường, một số gốc muối cation (+) hòa tan như natri, kali, triethanolamin được sử dụng như phần thân nước trong công thức. Gốc thân dầu thường là chuỗi dài gồm nhiều nguyên tử carbon như các gốc alkyl. Do đó, các liên kết trong phân tử diện hoạt anion thường là liên kết amid, ester…

Một số loại chất diện hoạt đặc trưng thường dùng trong mỹ phẩm sẽ được trình bày sau đây.

1. Xà phòng (RCOOM [R: C₇-C₂₁; M: Na, K, N(CH₂CH₂0H)₃])

Xà phòng thu được từ quá trình xà phòng hóa nóng giữa dung dịch kiềm và các acid béo cao phân tử như mỡ đông vật (heo, bò), dầu thực vật (dầu dừa, hạt cọ); phản ứng tạo nên sản phẩm được gọi là xà phòng trung tính. Xà phòng sử dụng rộng rãi trong mỹ phẩm như là chất làm sạch và kem cạo râu, nhờ vào khả năng tạo bọt và làm sạch của nó.

2. Alkyl sulfat (ROSO₃M)

Alkyl sulfat thu được từ phản ứng của các alcol béo với acid chlorosulfonic, sulfuric anhydrid, acid sulfuric bốc khói… sau đó được trung hòa acid dư.

Alkyl sulfat được sử dụng nhiều trong dầu gội, kem đánh răng do khả năng làm sạch và tạo bọt tốt.

3. Polyoxyethylen alkyl ether sulfat (RO(CH₂CH₂0)_nSO3M)

Polyoxyethylene alkyl ether sulfat được tạo ra từ quá trình trùng hợp oxythylen và alcol acid béo, theo sau tiến hành quá trình sulfo hóa và trung hòa với kiềm. Nhờ khả năng hòa tan tốt trong nước, tạo bọt và làm sạch, nó được sử dụng rộng rãi trong các loại dầu gội. Các nhóm alkyl từ 12 – 14C và 2 – 3 phân tử oxyethylen (n = 2-3) cho khả năng tạo bọt và làm sạch tốt.

4. Acyl N-methyl taurat

Acyl N-methyl taurat là sản phẩm của phản ứng dehydochloric acid trong môi trường kiểm của acyl clorua và acid methyl tauric hoặc phản ứng khử nước giữa acid béo và acid methyl tauric. Nó rất an toàn và có thể ổn định trong khoảng pH rộng cũng như trong nước cứng, khả năng tạo bọt tốt nên được sử dụng rộng rãi trong các cream làm sạch, dầu gội đầu…

5. Alkylether phosphat

Alkylether phosphat thu được bằng cách ester hóa acid phosphoric và alcol béo hoặc nhóm cuối của dẫn xuất polyoxyethylene và sau đó trung hòa.

Các chất diện hoạt trên thị trường là hỗn hợp của mono-, di- và trialkyl ether phosphat. Monoalkyl phosphat tan tốt trong nước, dạng trialkyl ether phosphat chỉ tan ít trong nước, do đó việc lựa chọn dạng và tỷ lệ cách thành phần tùy theo mục đích sử dụng của sản phẩm.

Alkylether phosphat được sử dụng trong các sản phẩm làm sạch và dầu gội.

6. Muối của acid N-Acylamino

Xét về đặc điểm cấu trúc, amino acid có cả nhóm amino và nhóm carboxyl trong công thức nên hoạt chất này có khả năng diện hoạt khi kết hợp với nhóm thân mỡ. Một chất điển hình là muối N-acylamino acid thu được từ phản ứng với acid béo. Ví dụ: N-Acylsarcosinat RCON(CH₃₎CH₂COOM, N-acyl-N-methyl-β-alaninat RCON(CH₃)-CH₂CH₂COOM và N-Acylglutamat RCONHCH(COOM)CH₂CH₂COOM.

Trong công thức, N-acylglutamat có 2 nhóm carboxyl do đó có tồn tại dưới dạng mono- hoặc di- với bất kỳ tỷ lệ nào. N-acyl glutamat được sử dụng trong dầu gội, kem đánh răng và sản phẩm làm sạch da.

II. CHẤT DIỆN HOẠT CATION

Các chất diện hoạt cation khi hòa tan trong nước, phần thân nước sẽ phân ly thành các cation. Do tính chất đối lập với chất diện hoạt anion, các chất diện hoạt cation còn được gọi là xà phòng nghịch đảo. Chúng có khả năng diện hoạt trung bình, ứng dụng trong sản phẩm làm sạch, sản xuất chất nhũ hóa, cải thiện độ tan, đặc biết chúng có khả năng hấp phụ lên tóc, giúp tóc mượt mà và kháng tĩnh điện nên được sử dụng trong các sản phẩm điều trị tóc.

Các chất diện hoạt cation được phân loại thành amoni bậc 4 và dẫn xuất của amin, tuy nhiên các dẫn xuất amin hầu như không được sử dụng trong sản xuất mỹ phẩm.

1. Alkyltrimethyl ammonium chlorid ((RN⁺(CH₃)₃)Cl-; R: C₁₆-C₂₂)

Alkyltrimethyl ammonium chlorid là dạng muối amoni bậc 4, được sản xuất dựa trên phản ứng của alkyl amin với methyl chlorid trong môi trường kiềm dưới áp suất thấp.

2. Dialkyl dimethyl ammonium chlorid ((R-R-N⁺(CH₃)₂)Cl-;R:C₁₆-C₂₂)

Dialkyl dimethyl ammonium chlorid được biết đến với khả năng diệt khuẩn nhẹ, làm mượt tóc và chống tĩnh điện tốt nên được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc tóc. Ngoài ra, thành phần này có độc tính và tính kích ứng da thấp.

3. Benzalkonium chlorid

Hợp chất này được biết đến như một loại xà phòng nghịch chuyển điển hình, nó thường được sử dụng như chất diệt khuẩn trong các sản phẩm dầu gội đầu, dưỡng tóc và dầu xả tóc.