Quais são os fatores que influenciam o agente formador de película de silicone?

O mercado de formadores de película de organossilício na indústria de cosméticos apresenta uma tendência de crescimento estável. Na indústria de cosméticos, os formadores de película de organossilício são amplamente utilizados em produtos como base, protetor solar e maquiagem. Suas propriedades únicas, como resistência à água, permeabilidade, flexibilidade e melhora na sensação na pele, os tornam um componente essencial para aprimorar o desempenho dos cosméticos. Quais fatores influenciam o agente formador de película de silicone?

Os agentes formadores de película de silicone têm um impacto significativo na indústria de cosméticos. Eles podem aprimorar consideravelmente o desempenho do produto, como melhorar a durabilidade, impermeabilização e resistência ao suor, aprimorar a sensação na pele e melhorar os efeitos de cor, atendendo à demanda dos consumidores por cosméticos de alta qualidade. Em termos de inovação de formulação, sua excelente compatibilidade com vários ingredientes otimiza o desempenho das películas cosméticas, ao mesmo tempo em que reduz o uso de outros ingredientes e diminui os custos. Além disso, eles impulsionam o crescimento no mercado de cosméticos, especialmente em protetores solares e maquiagem， e produtos de cuidados com a pele, produtos para cuidados com o cabelo.

Há cinco aspectos para introduzir agentes de película de silicone:

• Como os agentes formadores de película são classificados?
• Como comparar os efeitos formadores de película de diferentes agentes formadores de película?
• Como o peso molecular afeta o desempenho de formação de película do MQ?
• Como a combinação de “soft” e “hard” componentes afeta o desempenho de formação de película?
• Como melhorar os agentes formadores de película de silicone?

1. Como os agentes formadores de película são classificados?

(1) Classificação por solubilidade

Agentes formadores de filme solúveis em óleo: Podem dissolver-se em solventes oleosos e são utilizados em sistemas ou formulações à base de óleo que exigem boa compatibilidade com óleos.

Agentes formadores de filme dispersíveis em água: Podem dispersar-se em água e são adequados para formulações de protetor solar à base de água ou água-em-óleo (O/A), sendo atualmente o tipo mais comumente utilizado.

(2) Classificação por estrutura química

Derivados de vinilpirrolidona: Possuem excelente desempenho formador de filme e afinidade cutânea, com boa flexibilidade do filme após formação.

Polímeros acrílicos: Formam filmes rapidamente, com boa dureza e resistência à abrasão, e suas propriedades formadoras de filme podem ser ajustadas pela modificação da estrutura do polímero.

À base de organossiloxano: Possuem excelente resistência à água, respirabilidade e textura suave, e após formar um filme, proporcionam à pele uma sensação seca e macia.

Polyurethane-based: Forms a tough, abrasion-resistant film with good adhesion to the skin, and the film’s flexibility and hardness can be adjusted.

À base de poliéster: Possui propriedades estáveis de formação de filme e boa compatibilidade com outros ingredientes, formando um filme uniforme e contínuo na superfície da pele.

2. Como comparar os efeitos formadores de película de diferentes agentes formadores de película?

Cinco tipos diferentes de agentes formadores de filme—derivados de vinilpirrolidona, polímeros acrílicos, organossiloxanos, poliuretanos e poliésteres—foram adicionados em diferentes concentrações a uma formulação de emulsão de protetor solar O/A para preparar amostras de teste. Uma emulsão sem adição de agentes formadores de filme serviu como grupo de controle em branco. Utilizando um analisador de fator de proteção solar e um espectrômetro de absorção UV-visível, os valores de FPS das amostras foram testados por um método in vitro para estudar o efeito dos agentes formadores de filme no desempenho de melhoria do FPS e na resistência à água.

Os resultados mostraram diferenças significativas entre diferentes agentes formadores de filme na melhoria do desempenho de sistemas de protetor solar O/A.

(1) Em termos de efeitos de melhoria do FPS

Agentes formadores de filme à base de PVP e à base de polímero acrílico mostraram uma melhoria significativa. Em um nível de adição de 2%, A2 alcançou uma taxa de melhoria do FPS de 47%, enquanto agentes à base de polímero acrílico excederam 30% de melhoria nos níveis de adição de 2%–3%. Isso é atribuído à sua capacidade de fortalecer a resistência da interface da emulsão e promover a distribuição uniforme dos agentes de proteção solar. Agentes à base de silicone exibiram efeitos de melhoria mais fracos, com o C3 fluorado apresentando um desempenho ligeiramente melhor que C1 e C2, uma vez que C1 e C2 exibem baixa compatibilidade na formulação; os tipos poliéster e poliuretano têm efeitos mínimos e semelhantes nos valores de FPS.

(2) Em termos de seu impacto nas curvas de absorção

Agentes à base de PVP e à base de polímero acrílico aumentam significativamente a absorção nas bandas UVA e UVB. Agentes à base de silicone mostram apenas um deslocamento notável na curva de absorção para C3, enquanto agentes à base de poliuretano e poliéster aumentam a absorção apenas na banda UVB. Isso está relacionado a como cada tipo de agente formador de filme melhora a resistência à água, as propriedades reológicas e suas próprias características.

(3) Em termos de resistência à água

Formadores de filme à base de PVP, certos à base de polímero acrílico e à base de poliuretano exibem bom desempenho, enquanto os formadores de filme C1 e à base de poliéster têm resistência à água ligeiramente inferior do tipo E, e C3 tem boa resistência à água. Isso é atribuído à estrutura química dos formadores de filme, como os grupos alquila de cadeia longa em formadores de filme à base de PVP que melhoram a resistência à água, a natureza dura e quebradiça dos formadores de filme C1 e E que os torna propensos a rachaduras, e os grupos modificados fluorados em C3 que melhoram a resistência à água.

3. Como o peso molecular afeta o desempenho de formação de película do MQ?

Vinte e uma resinas de silicone MQ foram selecionadas, e agentes formadores de filme sólidos foram formulados em soluções de ciclopentassiloxano a 15% e 40%. Agentes formadores de filme líquidos foram diluídos para a mesma concentração com base no teor de sólidos. Através de vários testes de desempenho, o peso molecular de cada agente formador de filme e seu estado de distribuição, propriedades formadoras de filme, tempo de formação do filme, hidrofobicidade, resistência ao suor, resistência ao óleo, respirabilidade e outras características de desempenho foram estudados. Os resultados mostraram:

(1) Massa molecular: 

A maioria das resinas de silicone MQ tem pesos moleculares variando de 4.000 a 9.000 Da, com um PDI de 1 a 3, próximo a 2, e uma distribuição relativamente ampla.

(2) Fragilidade da película formada: 

Quando o peso molecular está entre 4.000 e 8.200 Da, a fragilidade da formação de filme apresenta uma relação linear com o peso molecular; à medida que o peso molecular diminui, a fragilidade também diminui.

(3) Tempo de formação da película: 

Agentes formadores de filme com pesos moleculares de 7.000–8.200 Da exibem alta fragilidade na formação de filme e tempos curtos de formação de filme; aqueles com pesos moleculares de 4.000–7.000 Da exibem fragilidade reduzida na formação de filme e tempos estendidos de formação de filme. Além disso, quando as amostras têm propriedades similares e pesos moleculares comparáveis, aquelas com valores mais altos de PDI exibem tempos de formação de filme mais longos.

(4) Taxa de permeabilidade: 

Amostras com altas taxas de permeabilidade têm pesos moleculares mais baixos, menor fragilidade do filme e tempos de formação mais longos; amostras com baixas taxas de permeabilidade têm pesos moleculares mais altos e maior fragilidade do filme.

(5) Hidrofobicidade, repelência ao suor e repelência a óleos:

A maioria das amostras não pode exibir simultaneamente hidrofobicidade e oleorrepelência, mas as amostras Q, H, I, S e T exibem desempenho relativamente equilibrado. Entre 4000 e 8000 Da, a hidrofobicidade e a oleorrepelência aumentam com a elevação do peso molecular; acima de 8000 Da, a tendência muda.

Desempenho abrangente: em altos pesos moleculares, a fragilidade da formação de filme é forte, o tempo de formação de filme é rápido e a respirabilidade é baixa; quando o peso molecular é baixo, o oposto é verdadeiro. Entre 4000 e 8000 Da, a hidrofobicidade e a oleofobicidade aumentam com o aumento do peso molecular. Quando o peso molecular é em torno de 8000 Da, a hidrofobicidade da resina MQ é relativamente baixa, mas aumenta com aumentos adicionais no peso molecular, enquanto a oleofobicidade diminui com o aumento do peso molecular.

4. Como a combinação de “soft” e “hard” componentes afeta o desempenho de formação de película?

As atuais tecnologias de maquiagem de longa duração dependem principalmente de “agentes formadores de filme,” mas carecem de diretrizes universais de formulação. A “soft” + “hard” estratégia de formulação foca nas interações entre componentes não voláteis. Compreender as propriedades materiais intrínsecas de ‘soft’ e “hard” misturas não voláteis pode ajudar a prever e otimizar a durabilidade dos filmes de maquiagem.

O estudo selecionou “soft” componentes (emulsificantes de poliéter de silicone, SPE) e “hard” componentes (copolímeros de acrilato de silicone) para investigação, preparando misturas em diferentes proporções e conduzindo testes.

Métodos e resultados de teste: Através de avaliação visual e observação por microscopia eletrônica de transmissão, verificou-se que os acrilatos de silicone são compatíveis com certos emulsificantes de poliéter de silicone (SPE) mas incompatíveis com outros; a viscoelasticidade, as propriedades do filme (dureza e viscosidade), flexibilidade e resistência à fissuração de misturas compatíveis, verificou-se que a proporção dos “soft” to “hard” componentes afeta essas propriedades; foram realizados testes de desgaste com sebo/óleo e testes de transferência por contato, e os resultados indicaram que, se o sebo for miscível com componentes não voláteis, reduz a ‘hard’ to “soft” proporção, enfraquecendo a força de ligação entre pigmentos e pele; selecionar componentes com baixa miscibilidade com sebo pode reduzir os efeitos negativos do sebo.

O Emulsificante D possui boa compatibilidade com acrilatos de silicone e o mais alto grau de imiscibilidade com óleo de sebo sintético, proporcionando assim à formulação uma resistência ao sebo ideal. Isso sugere que, ao selecionar componentes mais flexíveis para agentes formadores de filme, optar por componentes com boa compatibilidade com o agente formador de filme, mas baixa compatibilidade com o sebo, pode resultar em uma maquiagem mais duradoura.

XJY-8203/8205 Resina de silicone metil MO

O XJY8203/8205 é um pó de silicone sólido; este silicone pode formar uma camada contínua. A sensação suave que ele proporciona oferece excelente resistência à água e pode ser utilizado em várias formulações para cuidados com a pele. Ele também possui proteção UV e pode ser usado em produtos de proteção solar. Além disso, pode ser combinado com diferentes solventes orgânicos.

5. Como melhorar os agentes formadores de película de silicone?

Diferente da aparência natural, os agentes formadores de filme de silicone oferecem inúmeras propriedades químicas e mecânicas significativas. Em primeiro lugar, exibem excelente resistência às intempéries, mantendo a estabilidade sob condições adversas, como exposição a UV, altas temperaturas e umidade, propriedades de retenção de água, sem envelhecimento, trincas ou descoloração devido a grupos funcionais. Segundo, sua baixa tensão superficial proporciona excelentes propriedades de umectação e espalhamento em superfícies de objetos, permitindo cobertura uniforme e a formação de uma película de revestimento contínua. Os agentes formadores de filme de silicone podem ser usados na indústria farmacêutica (em substâncias ativas, liberação de fármacos, entrega de medicamentos, granulação úmida, produção de comprimidos). Como a performance dos agentes formadores de filme de silicone pode ser melhorada?

A Xinjiayi Silicone é uma das principais fabricantes chinesas de resinas MQ de silicone e silicones VMQ, com mais de 30 anos de experiência em P&D e fabricação na indústria de silicone, detendo mais de 15 patentes relacionadas e suporte técnico. Nossos produtos de matéria-prima de silicone podem atender às necessidades da indústria de cosméticos e fornecer diversas soluções personalizadas para usuários industriais qualificados.