SILICON – CÔNG DỤNG TRONG MỸ PHẨM (Phần I)

Thành phần đặc biệt

Silicon là tên gọi chung cho các thành phần organo-silicone bao gồm một nhánh silonane vô cơ (Si-O) với các nhóm chức hữu cơ CH3 gắn vào mạch. Điều này tạo ra cấu trúc bề mặt đặc trưng và khả năng kết hợp độc đáo của silicon.

Khung silicon

Vai trò của khung silicon để gắn kết nhóm methyl và thể hiện tính linh hoạt của cấu trúc. Trong hầu hết các cấu trúc hydrocarbon, các gốc liên kết trong cấu trúc phân tử có độ cố định cao. Sự hiện diện của nhóm steric ngăn cản quá trình gắn nhóm methyl vào khung silicon. Trong phân tử silicon, liên kết Si-O có độ dài lớn nhất, gốc liên kết Si-O-Si phẳng hơn so với C-C, C-O, giúp độ cản góc quay thấp, tạo sự linh động cho cấu trúc phân tử. Vì vậy, trong một polymer silicon có rất nhiều khoảng trống, tạo điều kiện gắn kết các nhóm thế có kích thước khác nhau (kể cả chất khí). Lực liên kết giữa các nhóm methyl gây ra tác động tạo khối cũng như những đặc tính bề mặt của silicon, ít thay đổi các thông số vật lý khi thay đổi nhiệt độ, khối lượng polymer, nhiệt độ đông đặc, độ chảy, khả năng giữ dịch lỏng,..Ngoài ra, liên kết siloxane là liên kết cộng hóa trị bền, giúp cấu trúc polymer bền với nhiệt độ cũng như những tác nhân oxy hóa.

Các nhóm chức hữu cơ

Chức năng của các nhóm chức hữu cơ tạo nên hoạt tính bề mặt cho polymer silicon. Năng lượng bề mặt các nhóm chức được sắp xếp theo thứ tự sau: CF3- > CF2– > CH3-> CH2-. Sức căng bề mặt với chất lỏng cao nhất ở nhóm hydrocarbon, tiếp theo là silicone và đến flourocarbon.

Sự hiện diện của các nhóm chức hữu cơ làm giảm độ tan của polymer silicon trong nước, khiến lớp silicon khó bị rửa trôi. Các nhóm chức gắn kết phổ biến vào khung silicon là phenyl, alkyl, polyether, amino,…

Silicon – thành phần chính trong mỹ phẩm

Silicon lần đầu tiên được sử dụng trong mỹ phẩm vào năm 1950 khi dimethicone ở nồng độ thấp được phát hiện có tác dụng ngăn cản hiệu ứng trắng bệt các lotion tẩy rửa. Mãi đến năm 1970, silicon được ứng dụng rỗng rãi trong ngành công nghiệp mỹ phẩm. Hiện nay, hơn 40% các loại mỹ phẩm có mặt trên thị trường Hoa Kỳ có chứa silicon. Những đặc tính khiến silicon được ứng dụng nhiều trong mỹ phẩm như sau:

Siloxane bay hơi có khối lượng phân tử nhẹ, có thể được sử dụng để hòa lẫn với các thành phần khác để thay đổi độ linh động hóa học của hỗn hợp. Silicon là dung môi hòa tan tốt các hoạt chất khối lượng phân tử cao. Silicon có nhiệt độ bốc hơi thấp so với nước và cồn đem lại cảm giác mát khi thoa lên da. Tại Hoa Kỳ, Cyclomethicone được phân loại như một thành phần hữu cơ có khả năng bốc hơi.

Dimethicones có cấu trúc thẳng, trọng lượng phân tử trong khoảng 700 đến hơn 100,000 Dalton. Nhũ tương Dimethicone tồn tại như một dạng chất lỏng, với độ nhớt 5,0 mm²/giây trên nền gum. Những kỹ thuật polyme hóa hiện đại có thể tạo ra nhũ tương dimethicon có độ nhớt lên đến 200 triệu mm²/s.

Hỗn hợp dimethiconol hoặc dimethicone gums hoặc trimethylsiloxysilicates (có mật độ liên kết chéo resin cao) phân tán tốt dimethicones hoặc cyclomethicones. Hỗn hợp này được phát triển để cải thiện thành phần công thức và tính tương hợp của các loại gum trọng lượng phân tử cao hoặc resin.

Dimethicon và vinyl dimethicon polyme liên kết chéo có khả năng hình thành nên những dạng sản phẩm khác nhau dưới dạng bột, film phủ ngoài, elastomeric silicone gels trương nở trong dung môi (thường là dạng silicon bay hơn ). Silicon được sử dụng như một thành phần lưu biến và chống đổ mồ hôi trong nghành mỹ phẩm.

Silicon chức năng

Dimethicone copolyols (silicone polyethers) ở dạng lỏng có nhiều nhóm chức CH3-gắn vào khung silanone được thay thế bởi nhóm polyoxyethylene hoặc polyoxypropylene. Polyoxyethylene và polyoxypropylene làm tăng độ thân nước của phân tử, được sử dụng để tối ưu hóa tỷ lệ thân dầu, thân nước trong quá trình bào chế. Sự hiện diện của nhóm alkyl trong cấu trúc phân tử cho phép nhũ tương hóa nước vào dầu có độ phân cực thấp. Silicone carbinol có độ tương hợp tốt với các thành phần hữu cơ, đóng vai trò như chất làm ẩm, phân tán chất màu và thành phần hoạt tính.