Een artikel waarin siliconen worden uitgelegd: wat zijn de classificaties en verschillen van siliconen? Wat zijn de specifieke toepassingen van verschillende siliconenoliën?

Siliconen zijn een soort materiaal tussen anorganisch en organisch, dat zowel een anorganisch skelet bevat dat voornamelijk bestaat uit silicium-zuurstofbindingen, als organische componenten die verbonden zijn door silicium-koolstofbindingen. Vanwege zijn uitstekende hydrofobiciteit, weerstand tegen UV-straling, chemische en fysiologische inertie, compatibiliteit, anti- veegprestaties en huidverbeterend effect, wordt het nu veel gebruikt in veel segmenten van de cosmetische industrie, vooral in make-up, haar en dagelijkse verzorgingsproducten.

Siliconenproducten worden sinds de jaren vijftig in de dagelijkse chemische industrie gebruikt, waardoor ze een langer-product zijn dan vele andere. Laten we bespreken: wat is siliconen precies? Hoeveel soorten zijn er? En wat zijn enkele van de dagelijkse producten die u gebruikt?

Organosiliciumverbindingen bevatten silicium-koolstof- (Si-C)-bindingen, waarbij ten minste één organische groep direct aan een siliciumatoom is gebonden. Ze bestaan ​​doorgaans als polysiloxanen en bezitten een unieke chemische structuur en uitstekende fysische eigenschappen. De structurele basiseenheid van organosilicium bestaat uit silicium-zuurstofketens, waarbij zijketens via siliciumatomen met andere organische groepen zijn verbonden. Deze structuur maakt het mogelijk om de eigenschappen van organische verbindingen te combineren met de functies van anorganische verbindingen.

Siliconen olie

Siliconenoliën bezitten uitstekende hydrofobiciteit, fysiologische inertheid, antioxiderende eigenschappen en lage oppervlaktespanning. Door functionele groepen in siliconenoliemoleculen te introduceren, kunnen nieuwe functionele eigenschappen aan siliconenoliën worden verleend, waardoor hun toepassingen in cosmetica worden uitgebreid. De basissynthesemethode voor siliconenoliën omvat de polymerisatie van verschillende monomeren in aanwezigheid van een katalysator, voornamelijk door hydrosilylatie en siloxaanhydrolyse-condensatiereacties.

Siliconenwas
Alkylsiliconenolie met lange- keten is een alkyl(C8+) gemodificeerd polysiloxaan met lange- keten, ook bekend als siliconenwas (wanneer de koolstofketen een bepaalde lengte bereikt, wordt het product een witte was). Siliconenwas is een hydrofoob siliconenpolymeer, gevormd door een silyleringsreactie tussen gehydrogeneerde siliconenolie en olefinen met lange- keten. Het is vast bij kamertemperatuur en hydrateert de huid, vermindert plakkerigheid en verleent uitstekende huid-beschermende eigenschappen, hydrofobiciteit, ademend vermogen, UV-bescherming en zachtheid aan cosmetica. In zonnebrandcosmetica kan het mengbaar zijn met minerale olie voordat het aan de oliefase wordt toegevoegd, waardoor het uitstekende stralingsbescherming en synergetische effecten biedt met UV-absorberende middelen en zonnebrandmiddelen. In haarverzorgingsproducten maakt het het haar zacht en glanzend.

Siliconenemulgatoren
Siliconenemulgatoren hebben een lage oppervlaktespanning, waardoor de stabiliteit van de emulsie wordt verbeterd en ze tegelijkertijd zacht en soepel aanvoelen. De reguliere siliconenemulgator is polyether-gemodificeerd polysiloxaan, dat hydrofiele, hygroscopische polyethersegmenten combineert met hydrofobe, meegaande polysiloxaansegmenten. Dit geeft het product uitstekende emulgerende en oppervlakteverspreidende eigenschappen. Polyethergrondstoffen kunnen echter verboden stoffen zoals dioxaan bevatten, wat bepaalde toepassingsrisico's met zich meebrengt. Daarom wordt er uitgebreid onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van siliconenemulgatoren zonder polyethersegmenten.

Siliconenfilm-vormers
Siliconenfilm-vormers hebben een uitstekende hechting en flexibiliteit en vormen een continue, zachte en sterk hechtende film op haar, huid en nagels. Ze bieden een uitstekende duurzaamheid en uitstekende veegvastheid. MQ-siliconenhars, een veelgebruikte siliconenfilm-vormer, wordt verkregen door de polycondensatie van M- en Q-monomeren. Polyacrylaten zijn uitstekend weerbestendig en kosteneffectief-. De hoge bindingsenergie van de silicium-zuurstofbindingen in de siliconenruggengraat draagt ​​bij aan uitstekende film-vormende eigenschappen en migratieweerstand, terwijl ook de SPF van zonnebrandproducten wordt verbeterd.

Siliconenelastomeren
Siliconenelastomeren vormen een flexibele, drie{0}}netwerkstructuur door middel van verknoping tussen moleculaire ketens. De holtes binnen dit netwerk kunnen siliconenolie met een lage{2}} viscositeit absorberen om een ​​siliconenelastomeergel te vormen. Siliconenpolymeerpoeders kunnen ook zonder siliconenolie worden geproduceerd. Siliconenelastomeren kunnen zorgen voor een gladde, fluweelzachte textuur, de plakkerigheid van productformules verminderen, een ademende film op de huid vormen, de hydraterende eigenschappen verbeteren en de houdbaarheid van cosmetica verlengen. Om aan de vraag naar functionele cosmetica te voldoen, worden siliconenelastomeren vaak aangepast. Afhankelijk van de structuur na modificatie en verknoping kunnen siliconenelastomeren worden gecategoriseerd als polyurethaan-gemodificeerd, polyether-gemodificeerd en lange- alkyl-gemodificeerde ketens.

Van de siliconenproducten wordt siliconenolie het meest gebruikt. Siliconenolie beschikt over talrijke unieke eigenschappen, waaronder lage temperatuur-viscositeitsverhouding, hoge en lage temperatuurbestendigheid, oxidatieweerstand, hoog vlampunt, lage vluchtigheid, goede isolatie, lage oppervlaktespanning, niet-corrosiviteit voor metalen en niet-toxiciteit. Dus, wat is siliconenolie? Welke soorten zijn er? En hoe worden ze gebruikt in cosmetica?

Wat is siliconenolie?

Zijn siliconenolie en dimethylsiliconenolie hetzelfde? Siliconenolie verwijst over het algemeen naar een organisch polysiloxaan dat vloeibaar is bij kamertemperatuur. Siliconenolie en dimethylsiliconenolie zijn niet identiek. Siliconenolie kan worden onderverdeeld in verschillende soorten op basis van de verschillende organische groepen in de siliconenolie. Onder hen is polydimethylsiloxaan, ook bekend als dimethylsiliconenolie, een specifiek type siliconenolie dat de meeste eigenschappen van siliconenolie deelt. Van alle siliconenoliën is methylsiliconenolie de meest gebruikte en belangrijkste soort siliconenolie.

De basisstructuur van siliconenolie:

Siliconenolie is een polysiloxaan met een ketenstructuur. Het is verdeeld in lineaire siliconenolie en vertakte siliconenolie (Figuur 1). R vertegenwoordigt een organische groep, en R' vertegenwoordigt een organische groep of waterstof. Wanneer zowel R als R' methyl zijn, is het een methylsiliconenolie. Wanneer R' een ethyl-, propyl-, alkyl-, fenyl- of andere modificerende groep met lange- keten is, kan deze specifieke eigenschappen aan de siliconenolie verlenen. Alkylgroepen met een lange -keten kunnen bijvoorbeeld de affiniteit voor organisch materiaal en de gladheid vergroten, terwijl polyethersegmenten de hydrofiliciteit kunnen vergroten.

Vanuit moleculair perspectief bezitten siliconenoliën drie verschillende structurele kenmerken: ze zijn samengesteld uit vier basiseenheden met verschillende functionaliteiten-M, D, T en Q (Figuur 2)-met elkaar verbonden in verschillende covalente bindingspatronen. De moleculaire keten bevat een verscheidenheid aan chemische bindingen, die verschillende eigenschappen verlenen. Si-O-Si-bindingen zorgen bijvoorbeeld voor hittebestendigheid, vlamvertraging en weersbestendigheid, terwijl Si-C-bindingen oppervlakteactiviteit, hydrofobiciteit en ontschuimingseigenschappen verlenen. Siliconenmethylgroepen zijn essentieel; alle siliconenoliën zijn derivaten van methylsiliconenoliën. De silicium-koolstofbinding binnen de siliciummethylgroep is de meest stabiele, waardoor siliconenoliën unieke eigenschappen hebben.

Over het algemeen worden siliconenoliën voornamelijk gesynthetiseerd door monomeren of koppelingsmiddelen met verschillende functionaliteiten te polymeriseren via specifieke methoden, of door te enten op polysiloxaanskeletten of zijketens. Deze reacties vinden plaats via siloxaan-equilibratiereacties, condensatiereacties tussen functionele siloxaangroepen en hydrosilyleringsreacties.

① Methylsiliconenolie: De moleculaire structuur van methylsiliconenolie bestaat volledig uit methylgroepen. Het vertoont een hoge oppervlakteactiviteit, lage oppervlaktespanning, gemakkelijke verspreiding en hydrofobe eigenschappen. Het vormt een hydrofobe, ademende beschermende film op de huid en helpt het haar zijn natuurlijke glans te behouden. Daarom kan methylsiliconenolie worden gebruikt als smeermiddel, smeermiddel en verzachtend middel, en vervangt vaak traditionele olieachtige ingrediënten zoals paraffine en vaseline.

② Fenylsiliconenolie: Wanneer sommige van de methylgroepen in de moleculaire keten van methylsiliconenolie worden vervangen door fenylgroepen, wordt methylfenylsiliconenolie geproduceerd. Methylfenyl-siliconenolie is een kleurloze of gele, transparante vloeistof. De aanwezigheid van de fenylgroep verbetert de compatibiliteit met cosmetische basissen en verbetert de glans, waardoor het bruikbaar wordt als stralings-resistent middel in zonnebrandmiddelen.

③ Methyl-alkylsiliconenolie met lange- keten. Wanneer een deel van de methylgroepen in methylsiliconenolie wordt vervangen door alkylgroepen met lange- keten, wordt dit methyl-alkylsiliconenolie met lange- keten genoemd. De introductie van alkylgroepen met lange- keten verbetert de smerende, ontschuimende en anti-kleefeigenschappen van het product. Hoe langer de alkylketen in de moleculaire keten, hoe hoger de oppervlaktespanning, brekingsindex en viscositeit van het product, en hoe lager de dichtheid. Wanneer methylsiliconenolie met lange- keten in haarolie wordt gebruikt, kan dit de gladheid en smeerbaarheid van het product verbeteren en de haarkwaliteit verbeteren; als het in lippenstift wordt gebruikt, kan het de hydratatie en het ademend vermogen van de lippenstift verbeteren; bij gebruik in zonnebrandproducten heeft het uitstekende anti-stralingseffecten en heeft het een goed synergetisch effect met UV-absorberende middelen en zonnebrandmiddelen.

④ Polyether-gemodificeerde siliconenolie Polyether-gemodificeerde siliconenolie verwijst naar siliconenolie die polyethersegmenten in de moleculen bevat. De siloxaansegmenten in de moleculaire keten van polyether-gemodificeerde siliconenolie zorgen voor een lage oppervlaktespanning, terwijl de hydrofiele polyethersegmenten het hydrofiel maken. De twee met elkaar verbonden segmenten maken het tot een uitstekende oppervlakteactieve stof. Bij gebruik in cosmetica kan het niet alleen de gladheid en vochtinbrengende eigenschappen van het product verbeteren, maar ook de plakkerigheid verminderen. Volgens de verschillende chemische structuren kunnen polyether-gemodificeerde siliconenoliën worden onderverdeeld in de typen Si-O-C en Si-C. De eerste heeft twee segmenten die zijn verbonden door Si-O-C-bindingen, dit zijn hydrolyseerbare polyether-gemodificeerde siliconenoliën en die onstabiel zijn; de laatste heeft twee segmenten die zijn verbonden door Si-C-bindingen, dit zijn niet-hydrolyseerbare polyether-gemodificeerde siliconenoliën, die relatief stabiel zijn en gemakkelijk op te slaan. Polyether-gemodificeerde siliconenolie heeft de kenmerken van wateroplosbaarheid, emulgering, oppervlakteactiviteit en fysiologische inertie. Wanneer het wordt toegevoegd aan de formule van dagelijkse chemische producten, kan het producten opleveren die niet-irriterend zijn voor de huid, goede vochtinbrengende eigenschappen en antibacteriële eigenschappen hebben. Het is een uitstekende cosmetische hulpstof.

⑤ Aminoalkyl-gemodificeerde siliconenolie: Aminoalkyl-gemodificeerde siliconenolie verwijst naar siliconenoliën waarin sommige van de methylgroepen in de moleculaire keten van dimethylsiliconenolie zijn vervangen door aminoalkylgroepen, waaronder primaire, secundaire en tertiaire aminen. De eigenschappen en functies van de siliconenolie variëren afhankelijk van de aminoalkylgroep. Afhankelijk van de positie van de aminoalkylgroep kunnen amino-gemodificeerde siliconenoliën worden onderverdeeld in aminosiliconenoliën met zij-keten en terminale aminosiliconenoliën. De meest gebruikte aminosiliconenolie is aminopropylsiliconenolie. Vanwege de polariteit en reactiviteit van de aminogroep is het gemakkelijker te emulgeren en te dispergeren dan dimethylsiliconenolie. Aminogroepen kunnen ook fysisch of chemisch reageren met groepen op het haaroppervlak, waardoor ze doelgericht aan het haaroppervlak worden geadsorbeerd, waardoor het gladder en glanzender wordt. Ze worden veel gebruikt in shampoos en bij het afwerken van textiel om de wasbaarheid, krimpweerstand en zachtheid van de stof te verbeteren. Aminosiliconenolie kan echter gemakkelijk vergeling van stoffen veroorzaken, heeft een slechte stabiliteit en slechte hydrofiliciteit, en vereist gewoonlijk het gebruik van een grote hoeveelheid emulgatoren voor de bereiding van de emulsie. Daarom heeft polyether-gemodificeerde amino-siliconenolie niet alleen superieure anti-vergelingseigenschappen en een sterkere stabiliteit, maar kan het ook de gladheid, zachtheid en hydrofiliciteit van stoffen verbeteren, waardoor het comfort en de duurzaamheid van stoffen aanzienlijk worden verbeterd.

⑥ Quaternaire ammonium-gemodificeerde siliconenoliën: Siliconenoliën die quaternaire ammoniumgroepen in hun moleculen bevatten, worden op quaternaire ammonium-gebaseerde siliconenoliën genoemd. De bacteriedodende kationen in quaternaire ammonium-gemodificeerde siliconenoliën trekken negatief geladen bacteriën en schimmels aan en binden ze, remmen hun ademhaling, dringen bacteriële cellen binnen en verstoren het enzymmetabolisme, waardoor een antibacterieel effect wordt bereikt. Siliconen op basis van quaternair ammonium- zijn ook bestand tegen vergeling en kunnen worden gebruikt bij textielbehandelingen. Wanneer ze aan shampoo worden toegevoegd, kunnen op quaternaire ammonium-gebaseerde siliconenoliën ook het kammen van het haar verbeteren, waardoor het zacht en glanzend blijft.

⑦ Carboxyl-gemodificeerde siliconenolie Siliconenolie met carboxylgroepen geïntroduceerd aan beide uiteinden of zijketens van methylsiliconenolie wordt carboxyl-gemodificeerde siliconenolie genoemd. De belangrijkste carboxylkoolwaterstofgroepen zijn: -C2H4COOH, -CH2CHMeCOOH, -C10H20COOH, enz. Carboxylgroepen zijn reactief en polair en worden gebruikt in polijstmiddelen, smeermiddelen, lossingsmiddelen en textielproducten.

⑧ Mercapto-gemodificeerde siliconenoliën bevatten mercaptogroepen in hun moleculen en worden gebruikt om verschillende polymeren te modificeren. Mercapto-groepen hebben ook een wisselwerking met haar, dus worden mercapto-gemodificeerde siliconenoliën gebruikt in haarverzorgingsproducten en kleurstoffen om de bevochtigbaarheid van het haar te vergroten en de haarkleur te behouden.

⑨ Epoxy-gemodificeerde siliconenoliën: Epoxy-gemodificeerde siliconenoliën zijn siliconenoliën waarin epoxygroepen zijn geïntroduceerd in methylsiliconenolie. Deze epoxygroepen verlenen reactiviteit, adsorptie en verknopingseigenschappen. Wanneer ze worden gebruikt als oppervlaktebehandelingsmiddel, kunnen ze de kreukbestendigheid en de naaibaarheid van stoffen verbeteren. Bij gebruik als pruikbehandelingsmiddel kunnen ze de gladheid van het haar verbeteren en vergeling voorkomen.

Deze vier categorieën zijn veelgebruikte siliconenproducten in cosmetica. Veel mensen kunnen het verschil tussen hen niet zien. In het cosmetische siliconensysteem komen de belangrijkste verschillen tussen siliconenolie, siliconenwas, siliconenelastomeer en siliconenpoeder voort uit hun chemische structuur (lineair/cross{2}}verbonden/poedervormig) en fysieke vorm (vloeibaar/half-vast/elastomeer/poeder), wat leidt tot aanzienlijke verschillen in huidgevoel, functie en toepassingsscenario's.

1. Siliconenolie is het meest basale organosilicium in cosmetica. Het is in wezen een lineaire polysiloxaanvloeistof.
2. Siliconenwas is een gemodificeerde siliconenolie. Door de introductie van "was-achtige groepen" (zoals stearyl- en cetylgroepen), heeft het de "half-vaste/vaste" vorm en hardingseigenschappen van traditionele wassen (zoals paraffine en bijenwas).
3. Siliconenelastomeren zijn gebaseerd op polydimethylsiloxaan. Cross{2}}verbindende groepen zoals vinylgroepen vormen een drie-dimensionaal netwerk. De intermoleculaire ruimtes kunnen siliconenolie of oplosmiddelen inkapselen, waardoor ze elasticiteit krijgen.
4. Siliconenpoeders zijn gebaseerd op 'verknoopte siliconen-polymeren'. De moleculen vormen een drie-dimensionale netwerkstructuur. De poederdeeltjes hebben hydrofobe groepen op het oppervlak, waardoor ze minder gevoelig zijn voor vochtopname.