Chất nhũ hóa khác với chất diện hoạt năm 2024

Chất diện hoạt lưỡng tính (Amphoteric) là gì? Tại sao chúng lại được nhắc đến nhiều trong các sản phẩm như dầu gội và chăm sóc sắc đẹp. Cùng Lyve tìm hiểu rõ hơn về chất diện hoạt lưỡng tính trong bài viết này.

Khái niệm chất diện hoạt

Chất diện hoạt là một chất có khả năng tập trung vào bề mặt phân cách hai pha và giảm căng bề mặt của nó mà không làm biến đổi ý nghĩa ban đầu. Các chất diện hoạt là một nhóm lớn các hợp chất hóa học có thể được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp hóa học hay từ nguồn khoáng vật, động thực vật.

Chất diện hoạt có 4 loại, dùng để làm sạch, tẩy rửa, dầu gội có cả 4 loại. Trong đó, chất diện hoạt lưỡng tính là được đánh giá là có nhiều ứng dụng tuyệt vời nhất. Diện hoạt lưỡng tính (amphoteric) có phân tử mang cả điện tích âm và điện tích dương, và tính chất của chúng sẽ thay đổi theo pH của môi trường. Trong môi trường kiềm, phân tử sẽ có tính chất diện hoạt mang điện tích âm (anionic), và ngược lại.

Các thành phần chính của chất diện hoạt lưỡng tính bao gồm alkylamido alkyl amin và amino acid thế alkyl. Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính được ưa chuộng vì khả năng tạo bọt, tẩy rửa hiệu quả và không gây hại cho da. Một số chất diện hoạt lưỡng tính phổ biến là lecithin, cocamidopropyl betaine, cocoamphoacetate, cocoamphodiacetate, và nhiều hợp chất khác.

Tổng quan chất diện hoạt, trong đó có chất diện hoạt lưỡng tính đều có khả năng hấp phụ bề mặt phân cách pha cùng tạo thành lớp đa phân tử hoặc các ion được định hướng, thay đổi tính phân cực của lớp bề mặt và giảm năng lượng bề mặt giữa hai pha.

Bên trong phân tử có những nhóm thân nước và thân. Phần thân nước của chất diện hoạt có tính chất tĩnh điện lưỡng cực và thường được tạo thành bởi các nhóm carboxyl (-COO), sulfit (-SO *), mạch polyoxyethylen và các nhóm khác. Trong thành phần này, thường có chứa nitơ, đôi khi có chứa phosphor hoặc lưu huỳnh.

Phân tích đặc điểm cấu trúc phân tử của các chất diện hoạt

Hãy cùng Lyve điểm qua đặc điểm của cấu trúc phân tử chất diện hoạt, trong đó có chất diện hoạt lưỡng tính.

• Phân tử chất diện hoạt có cấu trúc lưỡng thân được mô tả như một cây dùi trống, trong đó đầu tròn là phần thân nước.
• Phần thân dầu là gốc hydrocarbon R, có thể là mạch thẳng, mạch vòng hoặc vòng thơm. Phần thân nước chứa các nhóm phân cực như -OH, -COOH, -SO3H, -NH…
• Gốc hydrocarbon càng dài thì hoạt tính bề mặt càng mạnh. Nhưng bạn cũng cần lưu ý khả năng tan giảm.
• Với cùng một gốc R, phần thân nước càng phân cực mạnh, hoạt tính bề mặt càng mạnh: -SO3H > -COOH > -OH (phenol) > -OH (alcol).
• Mối liên hệ của phần thân dầu và phần thân nước được biểu thị bằng chỉ số HLB (Hydrophyl Lipophyl Balance). HLB là chỉ số cân bằng thân dầu và thân nước.

Đánh giá vai trò của chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt, trong đó có chất diện hoạt lưỡng tính đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực và có các vai trò chính sau:

• Tẩy rửa và làm sạch: ứng dụng phổ biến trong sản phẩm tẩy rửa và làm sạch như xà phòng, chất tẩy, nước rửa chén, nước giặt và nhiều sản phẩm khác. Chất diện hoạt lưỡng tính có khả năng giảm bớt sức căng bề mặt của nước, làm giảm độ nhớt và giúp loại bỏ các chất bẩn, dầu mỡ.
  
  Chất diện hoạt được ứng dụng phổ biến trong sản phẩm tẩy rửa
• Nhũ hóa: dùng để nhũ hóa các chất không hòa tan trong nước, như dầu và chất béo.
• Chất nhũ hóa: dùng trong sản xuất sơn, mỹ phẩm, kem dưỡng da và các sản phẩm khác để tạo thành cấu trúc nhũ hóa và cải thiện độ mịn, độ bền và tính ổn định của sản phẩm.
• Chất phân tán và ổn định tạo ra sự ổn định và ngăn chặn sự tách pha trong các hệ phân tán như sơn, mực in, thuốc nhuộm và các sản phẩm khác.
• Chất diện hoạt lưỡng tính khả năng tạo bọt và bong ra khí, giúp làm mềm bề mặt và tạo cảm giác sảng khoái. Chúng được sử dụng trong sản phẩm chăm sóc cá nhân, như kem cạo râu, kem tạo bọt và sản phẩm tắm để tạo ra bọt mịn và tạo cảm giác thoải mái khi sử dụng.
• Đặc tính diệt khuẩn nên được sử dụng trong sản phẩm chăm sóc cá nhân, chất khử trùng và các ứng dụng y tế.
• Ứng dụng công nghiệp bao gồm sản xuất giấy, dệt nhuộm, sản

Phân loại

Các chất tạo bề mặt được phân loại dựa trên phần đầu phân cực của chúng, vì các phần đuôi kỵ nước thường tương tự nhau.

• Nếu phần đầu không mang điện tích, chất tạo bề mặt được gọi là không ion.
• Nếu phần đầu mang điện tích âm hoặc dương, chất tạo bề mặt tương ứng được gọi là anion hoặc cation.
• Nếu phần đầu chứa cả nhóm dương và nhóm âm, chất diện hoạt lưỡng tính.

Chất hoạt động bề mặt Anion

Dựa trên phân loại điện tích, đầu tiên chúng ta sẽ có chất hoạt động bề mặt Anion. Trong dung dịch nước, phần có hoạt tính của chất tạo bề mặt mang điện tích âm. Một số chất đại diện bao gồm xà phòng, alkylbenzen sulfonate và este sulfate rượu aliphatic.

Chúng được hình thành từ sự phản ứng giữa một acid yếu và một bazơ mạnh. Do tính kiềm của dung dịch nước, các chất tạo bề mặt anion không tan và tạo thành kết tủa xà phòng canxi trong nước cứng. Chúng được sử dụng như chất nhũ hóa, chất phân tán, chất tạo bọt và chất hòa tan, ứng dụng công nghiệp và các ứng dụng không chứa nước.

• Allantoin là gì? Công dụng, liều lượng, cách dùng cụ thể
• Chiết xuất lô hội (Aloe vera) và 15 công dụng làm đẹp
• Amla extract (Chiết xuất quả amla)

Các dạng chất diện hoạt Anion

Trước khi đi đến chất diện hoạt lưỡng tính, hãy cùng điểm qua các dạng chất hoạt động bề mặt Anion.

• Xà phòng: Xà phòng là một dạng chất hoạt động bề mặt Anion phổ biến.
• Sulfonate: Được dùng trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân và sản phẩm làm sạch. Sulfonate có khả năng tạo bọt và giúp loại bỏ các chất bẩn và dầu mỡ.
• Carboxylate: Carboxylate là một dạng chất hoạt động bề mặt Anion khác.
• Phosphate: sử dụng trong các sản phẩm làm sạch, chất tẩy và chất nhũ hóa.
• Các dạng chất hoạt động bề mặt Anion này đều có khả năng làm sạch, tạo bọt và giúp loại bỏ các chất bẩn và dầu mỡ từ các bề mặt khác nhau.

Ưu và nhược điểm chất diện hoạt Anion

Bên cạnh chất diện hoạt lưỡng tính được đánh giá tốt nhất thì chất hoạt động bề mặt Anion có những ưu, nhược điểm gì? Chất hoạt động bề mặt Anion có các ưu điểm và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

• Hiệu quả làm sạch: Chất hoạt động bề mặt Anion có khả năng tạo bọt và loại bỏ các chất bẩn, dầu mỡ và các chất cặn từ các bề mặt. Chúng giúp làm sạch hiệu quả và đem lại cảm giác sảng khoái.
• Tính nhũ hóa: Chất hoạt động bề mặt Anion có khả năng giúp các chất không hòa tan trong nước hòa tan và phân tán tốt hơn. Điều này làm cho việc sử dụng và kết hợp chúng trong các sản phẩm công nghiệp và hóa phẩm trở nên thuận lợi.
• Tính ổn định: Chất hoạt động bề mặt Anion thường có tính ổn định tốt trong các môi trường khác nhau, bao gồm cả trong nước cứng. Điều này giúp chúng duy trì hiệu quả hoạt động trong quá trình sử dụng.
  
  Chất hoạt động bề mặt Anion có khả năng tạo bọt và loại bỏ các chất bẩn

Nhược điểm làm Anion có phần yếu thế hơn chất diện hoạt lưỡng tính:

• Có thể gây kích ứng da: Một số chất hoạt động bề mặt Anion có thể gây kích ứng và khô da, đặc biệt đối với những người có làn da nhạy cảm. Do đó, cần thận trọng khi sử dụng và tuân thủ hướng dẫn sử dụng của sản phẩm.
• Tác động tiêu cực đến môi trường: Một số chất hoạt động bề mặt Anion có thể gây ô nhiễm môi trường khi xả thải không đúng cách hoặc khi sử dụng quá mức. Điều này cần được quan tâm và tuân thủ các quy định và quy tắc về bảo vệ môi trường.
• Khả năng tương tác với các chất khác: Chất hoạt động bề mặt Anion có thể tương tác với một số chất khác như các chất khoáng và chất kim loại, dẫn đến hiện tượng kết tủa hoặc mất hiệu quả.

Chất hoạt động bề mặt cation

Trước khi đi đến phân loại chất diện hoạt lưỡng tính thì hãy cùng khám phá nhóm cation. Chất hoạt động bề mặt cation, trong dung dịch nước, có phần thể hiện hoạt tính bề mặt tích điện dương, và chúng sử dụng các dẫn xuất amin khác nhau. Đặc biệt, chất hoạt động bề mặt cation không được sử dụng cùng với chất hoạt động bề mặt anion, vì khi hai loại chất này gặp nhau, sẽ tạo thành kết tủa không tan.

Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính

Chất diện hoạt lưỡng tính là loại chất được tạo thành từ sự kết hợp của cả nhóm anion ưa nước và nhóm cation ưa nước trong cùng một phân tử. Trong môi trường có độ pH dưới điểm đẳng điện, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính sẽ hình thành dạng cation tại điểm đẳng điện gần pH 7.

Khi độ pH của dung dịch chất diện hoạt lưỡng tính tiến gần đến điểm đẳng điện, độ tan và hoạt động bề mặt của chất này sẽ giảm đi. Chúng có thể được sử dụng kết hợp với một số chất diện hoạt bề mặt khác và ít gây độc hại hơn chất diện hoạt bề mặt cation.

Chất hoạt động bề mặt Non-ionic

Chất hoạt động bề mặt non-ionic là loại chất hoạt động bề mặt không chứa ion và không thể hiện tính ion, tuy nhiên vẫn có khả năng hoạt động bề mặt. Chúng có khả năng hòa tan trong nước mặc dù không tạo ra ion.

Một điểm đặc biệt của chất hoạt động bề mặt non-ionic là khả năng sử dụng cùng với chất hoạt động bề mặt anion, cation hoặc chất hoạt động bề mặt lưỡng tính. Điều này tạo ra sự linh hoạt trong việc kết hợp các chất hoạt động bề mặt để đạt được các tính chất và hiệu quả mong muốn trong ứng dụng khác nhau.

Chất diện hoạt lưỡng tính

Ở phần trên, bạn đã có cái nhìn tổng quát về chất diện hoạt lưỡng tính. Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính tồn tại cùng với cả anion và cation trong cấu trúc phân tử của chúng. Nói chung, tính chất nhóm này phụ thuộc vào môi trường xung quanh.

Trong môi trường kiềm, chúng sẽ phân ly thành các anion, trong khi trong môi trường acid, chúng sẽ phân ly thành các cation. Điều này cho phép chúng khắc phục nhược điểm của các hợp chất chỉ có tính chất anion hoặc cation. So với các hợp chất ion, các chất diện hoạt lưỡng tính có khả năng kích ứng da và độc tính thấp hơn.

Về ứng dụng, chúng có hoạt tính diệt khuẩn, làm sạch, tạo bọt và làm mềm rất hiệu quả. Do đó, chúng được sử dụng trong các sản phẩm như dầu gội, sản phẩm chăm sóc trẻ em. Ngoài ra, chúng cũng được sử dụng trong các sản phẩm dạng khí dung nhờ vào khả năng ổn định và tạo bọt. Dưới đây là 3 loại alkyl điển hình cho nhóm chất diện hoạt lưỡng tính.

1. Alkyl dimethylaminoacetic acid betaine (RN+(CH3)2CH2COO-; R: C12-C18)

Bởi vì đặc tính cấu trúc, Alkyl dimethylaminoacetic acid betaine mang đến khả năng chất diện hoạt lưỡng tính thông qua sự kết hợp giữa muối amoni bậc 4 (cation) và các nhóm carboxyl (anion). Đặc điểm đặc trưng của chất hoạt động này nằm ở khả năng hòa tan tốt và ổn định trong một khoảng pH rộng. Trong lĩnh vực mỹ phẩm, chúng được sử dụng để sản xuất dầu gội, dầu xả, dầu dưỡng tóc nhờ khả năng làm mềm mượt và chống tĩnh điện.

2. Alkyl amidopropyl dimethylaminoacetic acid betaine

Chất hoạt động này có ứng dụng trong việc sản xuất dầu gội nhờ khả năng tạo độ mềm mượt, chống tĩnh điện và duy trì độ ẩm.

3. 2-Alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine

Cấu trúc của thành phần này bao gồm một vòng imidazolin có khả năng linh hoạt trong việc mở và đóng. Tương tự như các chất diện hoạt lưỡng tính khác, hoạt chất này có độc tính và gây kích ứng da rất thấp. Chúng cũng có khả năng làm tóc mềm mượt và bóng đẹp, đồng thời khả năng chống lại nước cứng cũng là một điểm nổi bật. Chính vì những đặc điểm này, chúng thường được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc tóc, kem và nhũ tương mỹ phẩm.

Cách hoạt động của chất diện hoạt bề mặt

Chất hoạt động bề mặt được hình thành từ phần kỵ nước và phần ưa nước. Phần kỵ nước có thể là hydrocarbon, fluorocarbon hoặc siloxane. Tại giao diện giữa không khí và nước, các chất hoạt động bề mặt tự sắp xếp sao cho phần kỵ nước tương tác với không khí (hoặc dầu), trong khi phần ưa nước tương tác với nước.

Ví dụ, xà phòng là một chất hoạt động bề mặt quan trọng, được chế tạo chủ yếu từ glyceride, một chất béo có acid béo dài. Nếu không có chất hoạt động bề mặt, việc giặt sẽ trở nên khó khăn và làm sạch đồ gia dụng trong nhà bếp sẽ không hoàn toàn được xóa sạch vết bẩn do sức căng bề mặt nước cao.

Chất diện hoạt lưỡng tính thường xuất hiện trong các sản phẩm thường ngày mà bạn đang sử dụng. Hy vọng những kiến thức thú vị này sẽ giúp bạn hiểu hơn về công dụng của thành phần này trong sản phẩm. Đừng quên theo dõi những bài viết Lyve tiếp theo của nhé.