Ein Artikel über Silikone: Was sind die Klassifizierungen und Unterschiede von Silikonen? Welche spezifischen Anwendungen gibt es für verschiedene Silikonöle?

Silikon ist eine Materialart zwischen anorganischem und organischem Material und enthält sowohl ein anorganisches Gerüst, das hauptsächlich aus Silizium--Sauerstoffbindungen besteht, als auch organische Komponenten, die durch Silizium--Kohlenstoffbindungen verbunden sind. Aufgrund seiner hervorragenden Hydrophobie, Beständigkeit gegen UV-Strahlung, chemischer und physiologischer Inertheit, Kompatibilität, Anti--Schmierleistung und Verbesserung des Hautgefühls wird es heute in vielen Bereichen der Kosmetikindustrie häufig verwendet, insbesondere in Make-up-, Haar- und täglichen Pflegeprodukten.

Silikonprodukte werden seit den 1950er-Jahren in der täglichen chemischen Industrie verwendet und sind daher ein langlebigeres Produkt als viele andere. Lassen Sie uns diskutieren: Was genau ist Silikon? Wie viele Arten gibt es? Und was sind einige der alltäglichen Produkte, die Sie verwenden?

Organosiliciumverbindungen enthalten Silizium-Kohlenstoff (Si-C)-Bindungen, wobei mindestens eine organische Gruppe direkt an ein Siliziumatom gebunden ist. Sie liegen typischerweise als Polysiloxane vor und besitzen eine einzigartige chemische Struktur und hervorragende physikalische Eigenschaften. Die Grundstruktureinheit von Organosilicium besteht aus Silizium---Sauerstoffketten, wobei die Seitenketten über Siliziumatome mit anderen organischen Gruppen verbunden sind. Diese Struktur ermöglicht es, die Eigenschaften organischer Verbindungen mit den Funktionen anorganischer Verbindungen zu kombinieren.

Silikonöl

Silikonöle besitzen eine ausgezeichnete Hydrophobie, physiologische Inertheit, antioxidative Eigenschaften und eine niedrige Oberflächenspannung. Durch die Einführung funktioneller Gruppen in Silikonölmoleküle können Silikonölen neue funktionelle Eigenschaften verliehen und so ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Kosmetik erweitert werden. Die grundlegende Synthesemethode für Silikonöle umfasst die Polymerisation verschiedener Monomere in Gegenwart eines Katalysators, hauptsächlich durch Hydrosilylierungs- und Siloxanhydrolyse--Kondensationsreaktionen.

Silikonwachs
Lang-kettiges Alkylsilikonöl ist ein mit lang-kettigem Alkyl (C8+) modifiziertes Polysiloxan, auch bekannt als Silikonwachs (wenn die Kohlenstoffkette eine bestimmte Länge erreicht, wird das Produkt zu einem weißen Wachs). Silikonwachs ist ein hydrophobes Silikonpolymer, das durch eine Silylierungsreaktion zwischen hydriertem Silikonöl und langkettigen Olefinen entsteht. Es ist bei Raumtemperatur fest und spendet der Haut Feuchtigkeit, reduziert die Klebrigkeit und verleiht Kosmetika hervorragende hautschützende Eigenschaften, Hydrophobie, Atmungsaktivität, UV-Schutz und Weichheit. In Sonnenschutzkosmetika kann es mit Mineralöl gemischt werden, bevor es der Ölphase hinzugefügt wird, was einen hervorragenden Strahlenschutz und synergistische Effekte mit UV-Absorbern und Sonnenschutzmitteln bietet. In Haarpflegeprodukten sorgt es für weiches und glänzendes Haar.

Silikonemulgatoren
Silikonemulgatoren haben eine niedrige Oberflächenspannung, was die Stabilität der Emulsion erhöht und gleichzeitig ein weiches, glattes Gefühl vermittelt. Der gängige Silikonemulgator ist polyether-modifiziertes Polysiloxan, das hydrophile, hygroskopische Polyethersegmente mit hydrophoben, nachgiebigen Polysiloxansegmenten kombiniert. Dadurch erhält das Produkt hervorragende Emulgier- und Oberflächenverteilungseigenschaften. Allerdings können Polyether-Rohstoffe verbotene Stoffe wie Dioxan enthalten, was gewisse Anwendungsrisiken birgt. Daher wird intensiv an der Entwicklung von Silikonemulgatoren ohne Polyethersegmente geforscht.

Silikonfilmbildende Mittel
Silikonfilmbildner verfügen über eine hervorragende Haftung und Flexibilität und bilden kontinuierliche, weiche und stark haftende Filme auf Haaren, Haut und Nägeln. Sie bieten eine hervorragende Haltbarkeit und hervorragende Wischfestigkeit. MQ-Silikonharz, ein üblicher Silikonfilmbildner, wird durch Polykondensation von M- und Q-Monomeren gewonnen. Polyacrylate bieten eine hervorragende Wetterbeständigkeit und sind kostengünstig. Die hohe Bindungsenergie der Silizium-Sauerstoffbindungen im Silikongerüst trägt zu hervorragenden Filmbildungseigenschaften und Migrationsbeständigkeit bei und verbessert gleichzeitig den Lichtschutzfaktor von Sonnenschutzprodukten.

Silikonelastomere
Silikonelastomere bilden durch die Vernetzung zwischen Molekülketten eine flexible, dreidimensionale Netzwerkstruktur. Die Hohlräume in diesem Netzwerk können niedrigviskoses Silikonöl aufnehmen und so ein Silikonelastomergel bilden. Silikonpolymerpulver können auch ohne Silikonöl hergestellt werden. Silikonelastomere können für eine glatte, samtige Textur sorgen, die Klebrigkeit von Produktformeln verringern, einen atmungsaktiven Film auf der Haut bilden, die feuchtigkeitsspendenden Eigenschaften verbessern und die Haltbarkeit von Kosmetika verlängern. Um der Nachfrage nach funktioneller Kosmetik gerecht zu werden, werden Siliconelastomere häufig modifiziert. Abhängig von der Struktur nach der Modifizierung und Vernetzung können Silikonelastomere in Polyurethan-modifiziert, Polyether-modifiziert und lang{9}kettiges Alkyl-modifiziert eingeteilt werden.

Unter den Silikonprodukten wird Silikonöl am häufigsten verwendet. Silikonöl zeichnet sich durch zahlreiche einzigartige Eigenschaften aus, darunter ein niedriges Temperaturviskositätsverhältnis, hohe und niedrige Temperaturbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit, hoher Flammpunkt, geringe Flüchtigkeit, gute Isolierung, niedrige Oberflächenspannung, keine Korrosivität gegenüber Metallen und keine {{3}Toxizität. Was ist also Silikonöl? Welche Arten gibt es? Und wie werden sie in der Kosmetik eingesetzt?

Was ist Silikonöl?

Sind Silikonöl und Dimethylsilikonöl dasselbe? Unter Silikonöl versteht man im Allgemeinen ein organisches Polysiloxan, das bei Raumtemperatur flüssig ist. Silikonöl und Dimethylsilikonöl sind nicht identisch. Silikonöl kann aufgrund der unterschiedlichen organischen Gruppen im Silikonöl in mehrere Typen eingeteilt werden. Unter ihnen ist Polydimethylsiloxan, auch bekannt als Dimethylsilikonöl, eine spezielle Art von Silikonöl, das die meisten Eigenschaften von Silikonöl teilt. Unter allen Silikonölen ist Methylsilikonöl die am weitesten verbreitete und wichtigste Silikonölart.

Die Grundstruktur von Silikonöl:

Silikonöl ist ein Polysiloxan mit Kettenstruktur. Es wird in lineares Silikonöl und verzweigtes Silikonöl unterteilt (Abbildung 1). R stellt eine organische Gruppe dar und R' stellt eine organische Gruppe oder Wasserstoff dar. Wenn sowohl R als auch R' Methyl sind, handelt es sich um ein Methylsilikonöl. Wenn R' eine Ethyl-, Propyl-, langkettige Alkyl-, Phenyl- oder andere modifizierende Gruppe ist, kann sie dem Silikonöl spezifische Eigenschaften verleihen. Beispielsweise können langkettige Alkylgruppen die Affinität zu organischer Substanz und die Gleitfähigkeit erhöhen, während Polyethersegmente die Hydrophilie erhöhen können.

Aus molekularer Sicht besitzen Silikonöle drei unterschiedliche Strukturmerkmale: Sie bestehen aus vier Grundeinheiten mit unterschiedlichen Funktionalitäten-M, D, T und Q (Abbildung 2)-, die in verschiedenen kovalenten Bindungsmustern miteinander verbunden sind. Die Molekülkette enthält eine Vielzahl chemischer Bindungen, die unterschiedliche Eigenschaften verleihen. Beispielsweise verleihen Si-O-Si-Bindungen Hitzebeständigkeit, Flammschutz und Wetterbeständigkeit, während Si-C-Bindungen Oberflächenaktivität, Hydrophobie und Entschäumungseigenschaften verleihen. Silikonmethylgruppen sind essentiell; Alle Silikonöle sind Derivate von Methylsilikonölen. Die Silizium--Kohlenstoffbindung innerhalb der Siliziummethylgruppe ist die stabilste und verleiht Silikonölen einzigartige Eigenschaften.

Im Allgemeinen werden Silikonöle hauptsächlich durch Polymerisieren von Monomeren oder Kupplungsmitteln mit unterschiedlichen Funktionalitäten durch spezifische Methoden oder durch Aufpfropfen auf Polysiloxan-Grundgerüste oder -Seitenketten synthetisiert. Diese Reaktionen erfolgen durch Siloxan-Äquilibrierungsreaktionen, Kondensationsreaktionen zwischen funktionellen Siloxangruppen und Hydrosilylierungsreaktionen.

① Methylsilikonöl: Die Molekülstruktur von Methylsilikonöl besteht vollständig aus Methylgruppen. Es weist eine hohe Oberflächenaktivität, niedrige Oberflächenspannung, leichte Verteilbarkeit und hydrophobe Eigenschaften auf. Es bildet einen hydrophoben, atmungsaktiven Schutzfilm auf der Haut und hilft dem Haar, seinen natürlichen Glanz zu bewahren. Daher kann Methylsilikonöl als Spreitmittel, Schmiermittel und Weichmacher verwendet werden und ersetzt häufig herkömmliche ölige Inhaltsstoffe wie Paraffin und Vaseline.

② Phenylsilikonöl: Wenn einige der Methylgruppen in der Molekülkette des Methylsilikonöls durch Phenylgruppen ersetzt werden, entsteht Methylphenylsilikonöl. Methylphenylsilikonöl ist eine farblose oder gelbe, transparente Flüssigkeit. Das Vorhandensein der Phenylgruppe verbessert die Kompatibilität mit kosmetischen Grundstoffen und erhöht den Glanz, wodurch es als strahlungsbeständiges Mittel in Sonnenschutzmitteln nützlich ist.

③ Methyl-langkettiges -Alkylsilikonöl. Wenn ein Teil der Methylgruppen in Methylsilikonöl durch langkettige Alkylgruppen ersetzt wird, spricht man von langkettigem Methylsilikonöl. Die Einführung langkettiger Alkylgruppen verbessert die Gleitfähigkeit, die Entschäumung und die Antihafteigenschaften des Produkts. Je länger die Alkylkette in der Molekülkette ist, desto höher sind Oberflächenspannung, Brechungsindex und Viskosität des Produkts und desto geringer ist die Dichte. Wenn Methyl-Lang{9}}-Alkylsilikonöl in Haaröl verwendet wird, kann es die Gleitfähigkeit und Verteilbarkeit des Produkts verbessern und die Haarqualität verbessern; wenn es in Lippenstift verwendet wird, kann es die Feuchtigkeitsversorgung und Atmungsaktivität des Lippenstifts verbessern; Wenn es in Sonnenschutzprodukten verwendet wird, hat es eine hervorragende Strahlenschutzwirkung und weist eine gute synergistische Wirkung mit UV-Absorbern und Sonnenschutzmitteln auf.

④ Polyether-modifiziertes Silikonöl Polyether-modifiziertes Silikonöl bezieht sich auf Silikonöl, das Polyethersegmente in seinen Molekülen enthält. Die Siloxansegmente in der Molekülkette von polyether-modifiziertem Silikonöl verleihen ihm eine niedrige Oberflächenspannung, während die hydrophilen Polyethersegmente ihm Hydrophilie verleihen. Die beiden miteinander verbundenen Segmente machen es zu einem hervorragenden Tensid. Bei der Verwendung in Kosmetika kann es nicht nur die Gleitfähigkeit und die feuchtigkeitsspendenden Eigenschaften des Produkts verbessern, sondern auch die Klebrigkeit verringern. Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Strukturen können polyether-modifizierte Silikonöle in die Typen Si-O-C und Si-C unterteilt werden. Ersteres besteht aus zwei Segmenten, die durch Si-O-C-Bindungen verbunden sind. Dabei handelt es sich um hydrolysierbare Polyether--modifizierte Silikonöle, die instabil sind. Letzteres besteht aus zwei durch Si-C-Bindungen verbundenen Segmenten, bei denen es sich um nicht-hydrolysierbare Polyether-modifizierte Silikonöle handelt, die relativ stabil und leicht zu lagern sind. Polyether-modifiziertes Silikonöl zeichnet sich durch Wasserlöslichkeit, Emulgierung, Oberflächenaktivität und physiologische Inertheit aus. Wenn es der Formel täglicher chemischer Produkte hinzugefügt wird, können Produkte entstehen, die die Haut nicht-reizen, gute feuchtigkeitsspendende Eigenschaften und antibakterielle Eigenschaften haben. Es ist ein ausgezeichnetes kosmetisches Hilfsmittel.

⑤ Aminoalkyl-modifiziertes Silikonöl: Aminoalkyl-modifiziertes Silikonöl bezieht sich auf Silikonöle, in denen einige der Methylgruppen in der Molekülkette des Dimethylsilikonöls durch Aminoalkylgruppen, einschließlich primärer, sekundärer und tertiärer Amine, ersetzt wurden. Die Eigenschaften und Funktionen des Silikonöls variieren je nach Aminoalkylgruppe. Abhängig von der Position der Aminoalkylgruppe können Amino-modifizierte Silikonöle in seiten-kettige Aminosilikonöle und terminale Aminosilikonöle unterteilt werden. Das am häufigsten verwendete Aminosilikonöl ist Aminopropylsilikonöl. Aufgrund der Polarität und Reaktivität der Aminogruppe lässt es sich leichter emulgieren und dispergieren als Dimethylsilikonöl. Aminogruppen können auch physikalisch oder chemisch mit Gruppen auf der Haaroberfläche reagieren und so gezielt auf der Haaroberfläche adsorbieren, wodurch diese glatter und glänzender werden. Sie werden häufig in Shampoos und in der Textilveredelung eingesetzt, um die Waschbarkeit, Einlaufbeständigkeit und Weichheit von Stoffen zu verbessern. Aminosilikonöl kann jedoch leicht zur Vergilbung von Stoffen führen, weist eine geringe Stabilität und Hydrophilie auf und erfordert in der Regel die Verwendung einer großen Menge an Emulgatoren zur Emulsionsherstellung. Daher verfügt Polyether-modifiziertes Aminosilikonöl nicht nur über überlegene Anti-vergilbungseigenschaften und eine stärkere Stabilität, sondern kann auch die Glätte, Weichheit und Hydrophilie von Stoffen verbessern und so den Komfort und die Haltbarkeit von Stoffen erheblich verbessern.

⑥ Mit quartärem Ammonium-modifizierte Silikonöle: Silikonöle, die quartäre Ammoniumgruppen in ihren Molekülen enthalten, werden als Silikonöle auf Basis von quartärem Ammonium- bezeichnet. Die bakteriziden Kationen in quaternären Ammonium--modifizierten Silikonölen ziehen negativ geladene Bakterien und Pilze an und binden sie, hemmen deren Atmung, dringen in Bakterienzellen ein und stören den Enzymstoffwechsel, wodurch eine antibakterielle Wirkung erzielt wird. Silikone auf der Basis von quaternärem Ammonium-sind außerdem vergilbungsbeständig und können zur Textilbehandlung verwendet werden. Wenn sie dem Shampoo zugesetzt werden, können Silikonöle auf Basis von quaternärem Ammonium- auch die Kämmbarkeit der Haare verbessern und sie weich und glänzend machen.

⑦ Carboxyl-modifiziertes Silikonöl Silikonöl mit an beiden Enden oder Seitenketten von Methylsilikonöl eingeführten Carboxylgruppen wird Carboxyl-modifiziertes Silikonöl genannt. Die wichtigsten Carboxylkohlenwasserstoffgruppen sind: -C2H4COOH, -CH2CHMeCOOH, -C10H20COOH usw. Carboxylgruppen sind reaktiv und polar und werden in Polituren, Schmiermitteln, Trennmitteln und Stoffprodukten verwendet.

⑧ Mercapto-modifizierte Silikonöle enthalten Mercaptogruppen in ihren Molekülen und werden zur Modifizierung verschiedener Polymere verwendet. Mercapto-Gruppen interagieren auch mit Haaren, daher werden mercapto-modifizierte Silikonöle in Haarpflegeprodukten und Farbstoffen verwendet, um die Benetzbarkeit des Haares zu erhöhen und die Haarfarbe zu erhalten.

⑨ Epoxid-modifizierte Silikonöle: Epoxid-modifizierte Silikonöle sind Silikonöle, bei denen in Methylsilikonöl Epoxidgruppen eingeführt wurden. Diese Epoxidgruppen verleihen Reaktivität, Adsorption und Vernetzungseigenschaften. Als Oberflächenbehandlungsmittel können sie die Knitterfestigkeit und Nähbarkeit von Stoffen verbessern. Wenn sie als Mittel zur Behandlung von Perücken verwendet werden, können sie die Geschmeidigkeit des Haares verbessern und ein Vergilben verhindern.

Diese vier Kategorien sind häufig verwendete Silikonprodukte in der Kosmetik. Viele Menschen können den Unterschied zwischen ihnen nicht erkennen. Tatsächlich liegen im kosmetischen Silikonsystem die Hauptunterschiede zwischen Silikonöl, Silikonwachs, Silikonelastomer und Silikonpulver in ihrer chemischen Struktur (linear/vernetzt/pulverförmig) und ihrer physikalischen Form (flüssig/halb{3}}fest/Elastomer/Pulver), was zu erheblichen Unterschieden im Hautgefühl, in der Funktion und in den Anwendungsszenarien führt.

1. Silikonöl ist das grundlegendste Organosilicium in Kosmetika. Es handelt sich im Wesentlichen um eine lineare Polysiloxanflüssigkeit.
2. Silikonwachs ist ein modifiziertes Silikonöl. Durch die Einführung „wachsähnlicher Gruppen“ (z. B. Stearyl- und Cetylgruppen) weist es die „halb{3}}feste/feste“ Form und die Härtungseigenschaften herkömmlicher Wachse (z. B. Paraffin und Bienenwachs) auf.
3. Silikonelastomere basieren auf Polydimethylsiloxan. Vernetzende Gruppen wie Vinylgruppen bilden ein dreidimensionales Netzwerk. Die intermolekularen Räume können Silikonöl oder Lösungsmittel einkapseln und ihnen so Elastizität verleihen.
4. Silikonpulver basieren auf „silikonvernetzten Polymeren“. Die Moleküle bilden eine dreidimensionale Netzwerkstruktur. Die Pulverpartikel verfügen an der Oberfläche über hydrophobe Gruppen, wodurch sie weniger anfällig für Feuchtigkeitsaufnahme sind.