Tìm hiểu về chất hoạt động bề mặt trong mỹ phẩm

Cập nhật: 09:38 - 22 tháng 9, 2022

Việc lựa chọn các chất hoạt động bề mặt trong việc phát triển sản phẩm mỹ phẩm là một vấn đề hết sức tinh tế và phức tạp, trong đó phải tính đến nhiều yếu tố.

Tìm hiểu về chất hoạt động bề mặt trong mỹ phẩm

Giới thiệu chất hoạt động bề mặt

Việc lựa chọn các chất hoạt động bề mặt trong việc phát triển sản phẩm mỹ phẩm là một vấn đề hết sức tinh tế và phức tạp, trong đó phải tính đến nhiều yếu tố. Trong số đó, người ta thường xem xét những yếu tố liên quan trực tiếp đến các chức năng của chúng (tẩy rửa, tạo nhũ, tạo bọt, độ làm sạch, độ dịu nhẹ cho da, cảm giác trên da, v.v.), và cả những yếu tố liên quan đến chi phí, độc tính và khả năng phân hủy sinh học.

Mặc dù rất ít chất hoạt động bề mặt được sản xuất tự nhiên như saponin hoặc lecithin, nhưng xu hướng sản xuất ngày càng nhiều chất hoạt động bề mặt được tạo ra từ các nguyên liệu tự nhiên.

Mục đích của bài viết này là cung cấp sự phân loại các chất hoạt động bề mặt khác nhau có sẵn trên thị trường, được ứng dụng trong mỹ phẩm nói riêng và hầu hết các sản phẩm nói chung.

Chất hoạt động bề mặt là gì?

Đầu tiên, hãy tìm hiểu về sức căng bề mặt

Sức căng bề mặt: Mỗi chất lỏng đều có sức căng bề mặt riêng, ứng với mỗi dung môi khác nhau thì sắc căng bề mặt của các chất lỏng cũng là khác nhau.

Ví dụ trong bảng dưới đây:

Sức căng bề mặt của một số chất lỏng
Sức căng bề mặt của một số chất lỏng.

Các yếu tố ảnh hưởng sức căng bề mặt:

  • Bản chất pha tiếp xúc
  • Nhiệt độ
  • Áp suất
  • Độ cong bề mặt
  • Sự xuất hiện của chất thứ hai trong chất lỏng

Sức căng bề mặt của 2 chất lỏng khác nhau thì cũng sẽ thể hiện một phần khả năng phân tán của chúng vào nhau, được đánh giá thông qua hiệu số giữa sức căng bề mặt của hai chất lỏng.

Nếu hiệu số đó càng nhỏ thì 2 chất lỏng đó dễ phân tán vào nhau hơn. Ngược lại, nếu hiệu số quá lớn (sự khác biệt về sức căng bề mặt của 2 chất lỏng quá lớn) thì chúng sẽ khó phân tán vào nhau.

Chất hoạt động bề mặt sẽ có vai trò như thế nào trong trường hợp 2 chất lỏng khó phân tán vào nhau? Mời bạn đọc tiếp nhé!

CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT: là chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dung môi chứa chúng. Từ đó giúp 2 chất lỏng dễ dàng phân tán vào nhau hơn so với lúc chưa thêm chất HĐBM vào dung dịch.

Ảnh hưởng của nồng độ đến sức căng bề mặt
Ảnh hưởng của nồng độ đến sức căng bề mặt.

Cấu tạo:

  • Phần phân cực ( ưa nước=lyophilic group)
  • Phần không phân cực (ưa dầu/kỵ nước= lyophobic group)
Cấu tạo chất hoạt động bề mặt

Phân loại chất hoạt động bề mặt

Bảng Phân loại chất hoạt động bề mặt
Phân loại chất hoạt động bề mặt.

Micelle là gì?

Các micelle đơn giản mà chúng ta thường nghe thấy là hình cầu, với các chuỗi alkyl (đầu kỵ nước) sắp xếp không trật tự lắp đầy lõi và có bề mặt thô ráp với đặc tính lỏng.

Và tuỳ theo đặc tính của hệ W/O, O/W hay O/W/O,... mà hạt micelle có sự sắp xếp khác nhau.

Ví dụ minh hoạ ở hình dưới đây:

Cấu trúc micelle
Cấu trúc micelle.

Khi nồng độ của chất hoạt động bề mặt trong dung dịch cao hơn nồng độ tới hạn tạo hạt micelle (CMC), thì các micelle và chất hoạt động bề mặt đơn phân tử (dạng monome) cùng tồn tại trong dung dịch nước, trong dung dịch này chúng giữ trạng thái cân bằng động khi chúng liên kết thành khối micelle và phân ly trở lại thành surfactant.

Cơ chế làm sạch của surfactant (chất hoạt động bề mặt) được minh hoạ ở hình dưới đây:

Cơ chế làm sạch của surfactant (chất hoạt động bề mặt)

Nồng độ Micelle tới hạn

CMC là nồng độ dung dịch chất HĐBM mà tại đó sự hình thành micelle trở nên đáng kể.

Ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM đến các yếu tố vật lý
Ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM đến các yếu tố vật lý.

Dựa vào sơ đồ trên, dễ dàng nhận thấy khi tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt lên dần dần, sức căng bề mặt của chất lỏng giảm xuống dần dần. Khi nồng độ chất hoạt động bề mặt đạt đến CMC, sức căng bề mặt đã giảm xuống cực tiểu, lúc này trong dung dịch đã hình thành số lượng micelle đáng kể. Đồng thời, các yếu tố khác như áp suất thẩm thấu, độ dẫn điện và độ đục vẫn đang thay đổi.

Trên thực tế, trong các sản phẩm mỹ phẩm, nồng độ chất hoạt động bề mặt phải đạt đến CMC để đảm bảo đặc tính tẩy rửa, tạo nhũ tốt.

Nếu nồng độ chất hoạt động bề mặt quá ít thì hiệu quả tẩy rửa và tạo nhũ kém, hệ sẽ không bền, dễ tách lớp. Ngược lại, theo sơ đồ trên, nếu tăng chất hoạt động bề mặt vượt quá điểm CMC thì sản phẩm sẽ có độ đục càng ngày càng tăng, ảnh hưởng đến tĩnh thẩm mỹ của kết cấu sản phẩm.

Yếu tố ảnh hưởng CMC

Các yếu tố ảnh hưởng CMC
Các yếu tố ảnh hưởng CMC

Việc lựa chọn một hoặc một số chất HĐBM cho một sản phẩm mỹ phẩm hết sức phức tạp. Tuy nhiên, thông thường thì HLB là một yếu tố mà nhà sản xuất có thể cân nhắc đầu tiên. Bên cạnh đó, trong đa số các sản phẩm hiện nay trên thị trường đều là hỗn hợp chất hoạt động bề mặt, rất hiếm sản phẩm chỉ tồn tại một chất hoạt động bề mặt trong đó. Do đó, có thể dễ dàng nhận thấy tầm quan trọng của chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm mỹ phẩm nói riêng, sản phẩm phục vụ nhu cầu con người nói chung.

Nhũ

Định nghĩa Nhũ

Hầu như tất cả các sản phẩm mỹ phẩm trên thị trường đều ở dạng nhũ (nghĩa là có cả 2 pha dầu và pha nước). Hầu như rất ít sản phẩm chỉ có một pha, ngoại trừ các loại dầu chuyên biệt như squalane oil, dầu dừa nguyên chất, dầu massage,...

Do đó, việc tạo nhũ là điều quan trọng để các thành phần trong sản phẩm phân tán tốt vào nhau, không bị tách pha/tách lớp khi sử dụng, đồng thời cũng tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm.

  • Nhũ tương: hệ có pha phân tán và môi trường phân tán đều ở dạng lỏng.
  • Để tạo nhũ tương hai chất lỏng đó không tan vào nhau.
  • Trong nhũ tương, pha lỏng phân cực thường gọi là pha “ nước” ký hiệu W (water) - pha lỏng kia không phân cực (ít phân cực hơn) thường gọi là pha “dầu” ký hiệu O (oil).
Phan loại Nhũ

Nhũ tương thường được phân làm hai loại:

  • W/O: (Water in Oil) gọi là nhũ tương nước trong dầu gồm các giọt nước phân tán trong pha dầu.
  • O/W: (Oil in Water) gọi là nhũ tương dầu trong nước gồm các giọt dầu phân tán trong nước.

Khi nào thì nên chọn sản phẩm dạng W/O và khi nào thì chọn O/W?

Câu trả lời ở đây thì chỉ mang tính chất tương đối, không thể chính xác cho tất cả các loại sản phẩm trên thị trường. Tuy nhiên, một lời khuyên dành cho các bạn là:

  • Nếu bạn thuộc type da khô thì nên chọn sản phẩm có hệ W/O (nước trong dầu; thành phần pha dầu nhiều hơn) để cung cấp khả năng dưỡng ẩm và giữ ẩm trên da tốt hơn. Cũng giống như việc da quá khô thì có thể nên dùng dầu tẩy trang thay vì nước tẩy trang.
  • Ngược lại, nếu bạn thuộc type da dầu thì sản phẩm có hệ nhũ O/W là sự lựa chọn tốt cho bạn. Vì sản phẩm sẽ “nhẹ hơn”, ít để lại lớp màng dầu gây cảm giác bí bách cho da của bạn.

Phân loại nhũ tương theo nồng độ của pha phân tán:

  • Nhũ tương loãng: nồng độ pha phân tán < 0,1 %.
  • Nhũ tương đậm đặc: chứa một lượng lớn pha phân tán, có thể đến 74 % thể tích.
  • Nhũ tương rất đậm đặc: có tỷ lệ pha phân tán > 74% thể tích.
Tạo nhũ

Chất nhũ hóa (emulsifier): giảm sức căng bề mặt giữa hai pha dầu/nước và làm bền nhũ.

Như đã nói ở trên, do trong một hỗn hợp sẽ có 2 hoặc nhiều hơn 2 chất lỏng hoà tan một phần/không tan vào nhau nên nếu không xử lý thì sẽ dẫn đến hiện tượng tách lớp trong sản phẩm, đồng thời sản phẩm khi sử dụng cũng không đạt hiệu quả. Do đó, các chất nhũ hóa được thêm vào sản phẩm để tạo nhũ là điều bắt buộc.

Cần thiết phải có đủ chất nhũ hoá hiện diện để hình thành ít nhất 1 lớp đơn bao phủ lên bề mặt giọt của pha phân tán.

Cấu tạo nhũ O/W và W/O
Cấu tạo nhũ O/W và W/O.
Yếu tố ảnh hưởng đến độ bền nhũ

Nhũ tương có khuynh hướng tạo nên các giọt lớn hơn => hệ bị phá vỡ => tách ra làm hai lớp (hiện tượng tách pha)

Yếu tố ảnh hưởng độ bền nhũ:

Yếu tố ảnh hưởng độ bền nhũ:

  • Lượng chất nhũ hóa
  • Tỉ lệ dầu và nước
  • Sự định hướng của pha
  • Ảnh hưởng của sự tích điện
  • Nhiệt độ
  • Độ nhớt của môi trường phân tán.
  • Sự phối hợp các chất nhũ hóa.

Có nên rửa mặt bằng nước quá nóng hoặc quá lạnh?

Câu trả lời là không nên nhé! Nhiệt độ nước thích hợp để rửa mặt là nhiệt độ ở khoảng nhiệt độ cơ thể (~37 độ C). Tuy nhiên, ở nhà thì rất khó để biết được nhiệt độ của nước và cũng rất mất thời gian để làm điều đó. Vậy nên chỉ cần chú ý là nước không nên quá nóng hoặc quá lạnh là được.

Vậy lý do là gì?

- Lý do thứ nhất: Rửa mặt bằng nước quá lạnh (vì nghĩ rằng có thể thu nhỏ lỗ chân lông) là hoàn toàn sai lầm. Lỗ chân lông rất khó có thể thay đổi kích thước hay thu nhỏ lại. KHÔNG có phương pháp rửa mặt nào có thể thu nhỏ lỗ chân lông. Nếu rửa mặt bằng nước quá lạnh hay thậm chí dùng nước đá thì có thể gây bỏng lạnh cho da, gây kích ứng, ban đỏ dưới da. Vậy nên là dùng nước nhiệt độ gần gần với nhiệt độ da, nước ấm là tốt nhất.

- Lý do thứ 2: Như các bạn đã biết, nhiệm vụ của sữa rửa mặt là làm sạch; và cơ chế làm sạch là nhờ vào chất hoạt động bề mặt. Chất hoạt động bề mặt/chất tạo nhũ sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố; một trong số đó là nhiệt độ. Nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến khả năng tạo bọt và độ hoạt động của chất hoạt động bề mặt trong sản phẩm, từ đó ảnh hưởng đến khả năng làm sạch bụi bẩn trên da của sữa rửa mặt. Thường là sẽ giảm đi so với bình thường khi dùng nước ở nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp.

Một số chất hoạt động bề mặt anion trong mỹ phẩm:

Chất hoạt động bề mặt anion trong mỹ phẩm