Косметическая химия

Косметическая химия



Красители и пигменты.


Общие сведения


Красители - химические соединения, обладающие способностью интенсивно поглощать и преобразовывать энергию электромагнитного излучения в видимой и в ближних ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра и применяемые для придания этой способности другим телам.


Отличительная способность красителя - способность пропитывать окрашиваемый материал (например, текстиль, бумагу, мех, волосы, кожу, древесину, пищу и пр.) и давать цвет по всему объёму.


Термины "краситель" и "пигмент" часто используют как синонимы. Но они различаются по своей растворимости в красильной среде (растворителе).


Красители растворимы в красильной среде. В процессе окрашивания они проникают внутрь материала и образуют более или менее прочную связь с волокнами.


Пигменты - нерастворимы. В краске они находятся в связующем веществе (олифе, нитроцеллюлозе и пр.). Связь с окрашиваемым материалом обеспечивает связующее.


Некоторые красящие вещества могут быть пигментами в одной красильной среде и пигментами в другой.


Красящие вещества можно разделить на две группы:


1. вещества минерального происхождения и

2. вещества органического происхождения.


Красители обычно — органические вещества. Пигменты большей частью — мелкая дисперсия минералов.


Классификация красителей


Технологи, занимающиеся крашением, классифицируют красители по применению. Специалисты-химики, занимающиеся синтезом красителей и изучающие взаимосвязи между структурой и свойствами веществ, классифицируют красители по химической структуре.


Классификация красителей по применению


В текстильной промышленности обычно используются красители восьми основных классов.


  • прямые красители или субстантивные,
  • сернистые красители,
  • активные красители,
  • кубовые красители.

Приведённые выше четыре класса красителей используются в основном для крашения целлюлозных волокон, например хлопковых и вискозных.


  • Кислотные используются для крашения шерсти и полиамида,
  • дисперсные красители используются для окраски полиамида и полиэфирных
       материалов,
  • катионные-основные красители используют для окраски полиакрилонитрила.
  • кислотные металлокомплексные красители также применяются для
       крашения шерсти

Некоторые кислотные красители разрешены для применения в пищевой и косметической промышленности.


Пигменты


Пигменты могут быть подразделены на естественные и искусственные.


Естественные пигменты представляют собой цветные земли и минералы, находящиеся в природе. Для их применения требуется только измельчение, очистка и обогащение.


Искусственные - те пигменты, которые воспроизводят естественные пигменты в более чистом виде или представляют собой совершенно оригинальные, вовсе не встречающиеся в естественном состоянии сочетания.


К применяемым в косметике естественным неорганическим пигментам относятся:


  • охра,
  • умбра,
  • мумия бокситная,
  • сиенская земля и пр.

К искусственным пигментам относятся :


  • окись цинка,
  • двуокись титана,
  • сернокислый барий,
  • марсы,
  • ультрамарин,
  • сажа и пр.

К естественным органическим пигментам относятся краплак и кармин.


Краски


Краской называют суспензию пигмента в связующем веществе (например, в олифе, ПВА-эмульсии, латексах и других плёнкообразующих веществах).


Пленкообразующие вещества (обычно олигомеры и полимеры), способные при нанесении на твердые поверхности образовывать твердые пленки, обладающие высокой адгезией к подложке. Являются основой всех лакокрасочных материалов ( лаков, красок, грунтовок, шпатлевок).


Краски делятся на растворимые и нерастворимые. К первым относятся краски, растворяющиеся в каком-либо растворителе: в воде, спирте, жирах и пр. Ко вторым относятся те краски, которые не растворяются ни в одном из общепринятых растворителей и большей частью применяются как малярные и краски для живописи.


Краски бывают кроющими (т.е. при нанесении на поверхность (или грунт) они его закрывают) и просвечивающими, глазурными, через которые грунт просвечивает после нанесения на него краски.


Кроющие краски широкое применение как примесь к пудрам, гримам и другим препаратам.


Минеральные краски получают либо из природного сырья (например, охра), либо приготовляют искусственно (окись цинка).


Кроме минеральных красок (окись цинка, охра, мумия, сиенская земля, или терра-ди-сиена), в косметике применяют многие нерастворимые органические краски, например:


  • сажу,
  • кармин,
  • краповые лаки,
  • ализариновые лаки и др.

Косметические препараты довольно редко окрашиваются какой-либо одной краской, а большей частью смесью нескольких. Краски подбираются с таким расчётом, чтобы получить возможно более живые, чистые тона, гармонирующие с цветом поверхности, на которую они наносятся, и придающие этой поверхности вид, наиболее приближающийся к естественному.


Красящие вещества занимают в косметике видное место, так как назначение препаратов декоративной косметики основано на их свойстве вызывать определённые зрительные ощущения. Тот или иной цвет сообщается косметическому препарату введением в него группы красящих веществ.


Органические красители применяются довольно редко; наиболее широко используются две большие группы: пигменты и краски (т.е. суспензии пигментов в связующем), имеющие то преимущество, что они не растворимы в выделениях кожи и во всех органических растворителях.


К этим двум группам необходимо прибавить третью - красочные лаки.


Лаки


Красочные лаки образуются на основе органических красителей путём перевода их в нерастворимое состояние в результате обработки некоторыми неорганическими веществами.


Красочные лаки - искусственно получаемые смеси или соединения органических красителей с бесцветными или окрашенными минеральными веществами, способствующими лучшему использованию красителей. Эти вещества называются субстратом или основанием.


В зависимости от субстрата лаки дают непрозрачные кроющие краски (с сернокислым барием и др.) и глазурные ( с гидроокисью глинозёма).


Первоначально для получения лаков применяли большей частью естественные красящие вещества животного и растительного происхождения (кармин, индиго, крап и др.).


Примеры красящих веществ.


Марсы


Марсы - группа искусственно получаемых железоокисных пигментов, окраска которых обусловлена присутствием окисей и гидроокисей железа. Относятся к группе лессирующих (просвечивающих, прозрачных) пигментов.


В зависимости от химического состава, способа приготовления и добавок они бывают различных цветов:


  • жёлтого,
  • синего,
  • оранжевого,
  • красного и
  • коричневого.

Применяется для пудр, туши для ресниц, карандашей для бровей, гримов для театра и кино.


Особый интерес представляет коричневый марс в качестве красочного пигмента для пудры цвета загара, туши для ресниц, карандашей для бровей, препаратов для наведения тени под глазами.


Этот пигмент представляет собой смесь разных окисей железа Fe2O3 и Fe3O4 и окиси алюминия Al2O3.


Мумия


Мумия, или капут мортуум, английская красная, железный сурик.


Есть два вида мумии: естественная и искусственная.


Естественная мумия получается обжигом при высокой температуре болотных руд и высокожелезистых бокситов с последующим их измельчением. Состоит в основном из глины, окрашенной окислами железа.


Искусственный продукт получается из колчеданного огарка путём обработки его серной кислотой, проквашивания полученной сернокислой окиси железа и прокаливания её с примесью (для изменения цвета) мела. Состоит в основном из окиси железа и сернокислого кальция.


Мумия - порошок от светлого до коричнево-красного цвета, без запаха, нерастворимый в воде, спирте и других растворителях.


Окись цинка


Окись цинка (ZnO) - цинковые белила - получается сжиганием паров цинка на воздухе.


Такие белила содержат часто значительные следы мышьяка, меди и свинца, потому для косметических целей непригодны.


Хороший очищенный продукт можно получить путём осаждения из растворов сернокислого или хлористого цинка. Этот продукт носит название осаждённых цинковых белил или белил, изготовленных мокрым путём.


Окись цинка образует рыхлый белый порошок без вкуса и запаха, поглощающий углекислоту из воздуха. В воде он почти нерастворим (1 : 100000), но придаёт ей щелочную реакцию.


В хороших цинковых белилах не должно быть следов мышьяка; примеси меди, железа и свинца допустимы только в виде следов.


Окись цинка широко применяется в косметике вследствие её вяжущих и осушающих свойств и как важная часть защитных кремов, пудр, румян, грима, средств от веснушек, прыщей, лишаев, пота.


В "белящих кремах" применяется в связи с её способностью высушивать и свёртывать эпидерму (с кожным жиром даёт цинкаты - цинковые соли), что приводит к более частой смене и отпаданию последней. Вместе с эпидермой удаляется часть меланина - красящего вещества кожи.


Значительная часть цинковых белил идёт для приготовления пудры. Обычные ингредиенты - крахмал, тальк, всасывают секреты кожи, но не могут скрыть её недостатков, кроме того, они быстро осыпаются на ветру и при движении. После прибавления цинковых белил пудра хорошо маскирует дефекты кожи и держится более продолжительное время, но она сушит кожу.


Цинковые белила вследствие своей относительной безвредности вытеснили из употребления ядовитые свинцовые белила.


При лечении веснушек, угрей, потливости в настоящее время пользуются эффективным средством - стеаратом цинка.


Имеются попытки введения окиси цинка в губные помады, однако на основании литературных данных это недопустимо. Показано на собаках, что при повторном введении внутрь окиси цинка наблюдается расстройство секреции желудка. После длительного применения количество сока резко падает: морфологически в железах развиваются атрофические процессы.


После продолжительного употребления цинковой посуды - для варения и хранения пищи и напитков, иногда наблюдается цинковое худосочие, симптомы которого состоят в коликах, запоре, исхудании, малокровии и т.п. Утверждают, что цинковая окись образует соединения с альбуминатами на стенках пищеварительных путей, и что такие соединения затем всасываются в кровь и вызывают в ней уменьшение плотных составных частей, с последующим понижением процесса питания.


Применение оцинкованной посуды для хранения питьевой воды и пищевых продуктов запрещено во всех странах.


Следует учесть, что значительная часть губной помады всегда попадает в желудок при слизывании, приёме пищи, поэтому введение окиси цинка в губные помады может нанести непоправимый вред.


Цинковые белила, применяемые для косметических препаратов, должны соответствовать требованиям Государственной фармокопеи и вводится в количестве до 10%.


Охра


Охра - золотистого цвета (золотистая охра) земляная краска, тонкий порошок, окрашенный окислами железа. Представляет собой продукты разрушения полевошпатовых пород.


Цвет и кроющая способность охры зависят от количества окислов железа, различных примесей и дисперсности, т.е. от её химического состава и физических свойств.


Для косметических целей годится только охра высшего сорта.


Охра широко применяется для изготовления цветных пудр и гримов. Представляет собой хороший светофильтр в препаратах, предназначенных для защиты кожи от загара.


Сажа


Сажа - продукт неполного сгорания богатой смолой древесины, смолы, скипидара, ворвани, естественного газа и др.


Лучшей считается ламповая сажа, получаемая сжиганием жиров.


Хорошая сажа - чисто чёрный, рыхлый, почти без запаха, легковесный, жирный на ощупь порошок, нерастворимый в обычных растворителях.


Сажа, особенно ламповая, - прекрасная чёрная краска. Совершенно безвредна. Применяется для приготовления туши для бровей, чёрных фиксатуаров, грима, коричневой краски (в смеси с чёрной краской). Чёрный цвет сажи усиливается от добавления ультрамарина.


Двуокись титана


Очищенная двуокись титана представляет собой белый, несколько блестящий, нежный, мягкий, очень мелкий порошок, нерастворимый в обычных растворителях, устойчивый против действия щелочей, кислот (за исключением сильных концентраций последних), воздуха и света.


Продукт не ядовит и обладает большой укрывистостью и адсорбирующей способностью.


Двуокись титана хорошо заменяет цинковые белила, употребление которых не запрещено, но всё же не совсем желательно.


Этот препарат применяется для окрашивания в белый цвет пудры (добавляют до 10%), кремов, мыл и для разбелки губных помад. Прозрачные водные или глицериновые кремы и мыла от прибавления 0,5-1% титановых белил теряют свою прозрачность и приобретают белую окраску.


Продукт физиологически безупречен.


Ультрамарин


Ультрамарин - силикат алюминия, содержащий серу, известен под названием синьки.


Готовится обжигом шихты, состоящей из каолина, соды, серы и угля или другого восстановителя.


Ультрамарин представляет собой нерастворимую краску, которая разрушается кислотой и кислыми солями (например квасцами).


Цвет его - тёмно-синий, прибавление глицерина усиливает цвет.


Ультрамарин применяется главным образом для приготовления гримов, фиолетовых пудр, туши для ресниц, для углубления чёрного цвета сажи и др.


Хлорофилл


Хлорофилл (MgN4C55H70O6) - зелёное красящее вещество растений.


Различают сорта, растворимые в спирте или жирах.


Хлорофилл обладает дезинфицирующими и дезодорирующими свойствами и рекомендуется для введения в зубные пасты.


Крапплаки


Крапплаками называют интенсивно окрашенные комплексные соединения (лаки) оксиантрахинонов с катионами трех- и двухвалентных металлов - Al, Fe, Cr, Ca, Sn и др.


Крапплаки различной структуры представляют собой лессирующие (просвечивающие) пигменты от желто-красного до сине-красного, а также бордового и фиолетового цветов.


Разрешенные к применению в косметике марки крапплаков используют для придания цвета губной помаде и румянам.


Биологические пигменты


Биологические пигменты - вещества, входящие в состав тканей организмов и придающие этим тканям определённый цвет.


Цвет пигментов определяется наличием в их молекулах хромофорных групп, избирательно поглощающих свет в определённой части видимого спектра солнечного света.

Хлоропласты и хлорофилл


Хлоропласты и хлорофилл.


Пигментная система животных - звено, связывающее световые условия окружающей среды и обмен веществ организма. Биологические пигменты играют важную роль в жизнедеятельности живых существ


Группы биологических пигментов

Биологические пигменты подразделяются на несколько классов в зависимости от своего строения.


Каротиноиды


Каротиноиды — наиболее распространённый класс биологических пигментов. Они обнаружены у большинства живых существ, в том числе у всех без исключения растений, многих микроорганизмов. Каротиноиды обусловливают окраску многих животных, особенно насекомых, птиц и рыб. Каротиноиды и их производные, помимо прочего, являются основой зрительных пигментов, отвечающих за восприятие света и цвета у животных.


Каротиноиды придают окраску большинству оранжевых овощей и фруктов


Каротиноиды придают окраску большинству оранжевых овощей и фруктов.


К каротиноидам относятся такие пигменты, как:


  • каротин,
  • гематохром,
  • ксантофил,
  • ликопин,
  • лютеин,
  • родопсин (зрительный пурпур) и другие.

Хиноны


Хиноны - химические соединения, производные моноциклических или полициклических ароматических углеводородов, в составе которых присутствует ненасыщеный циклический дикетон.


Их окраска варьируется от бледно-жёлтой до оранжевой, красной, пурупурной, коричневой и почти чёрной.


Обнаружены у многих грибов, лишайников и в некоторых группах безпозвоночных.


Широко используемый краситель ализарин относится к группе хинонов.


Флавоноиды


Флавоноиды - О-гетероциклические фенольные соединения. В природе синтезируются исключительно высшими растениями. В их число входят:


  • антоцианы, обуславливающие наиболее яркие цвета растений - красные,
       пурпурные, синие
    части цветов и плодов;
  • флавоны, флавонолы, ауроны, халконы - определяют жёлтую и оранжевую
       окраску плодов и листьев.

Антоцианы, обуславливают наиболее яркие цвета растений


К группе флавоноидов относятся также природные антиоксиданты катехины.


Пигменты на основе порфирина


В эту группу входят биологические пигменты, в составе которых присутствует порфириновый комплекс.


Гем один из видов порфиринов, входит в качестве простетической группы в состав таких соединений, как гемоглобин, билирубин, цитохром с, цитохром Р450 и другие.


К этой группе также относятся растительные пигменты - хлорофилл, феофитин и т.п.


Как правило, пигменты этого класса участвуют в фотохимических процессах, а также являются ферментами, задействованными в обмене веществ. Их роль как собственно красителей второстепенна.


Другие


Меланин - один из самых распространённых пигментов животных, обуславливающий их тёмную окраску. Также встречается у растений и микроорганизмов. У позвоночных синтезируется в особых клетках - меланоцитах.


Люцеферины - группа светоизлучающих биологических, встречаются у организмов, способных к биолюминисценции. Представляет собой небольшие молекулы, служащие субстратом для соответствующих ферментов люцифераз, осуществляющих их окисление.


Биологическая роль


Природные пигменты выполняют множество функций. Они определяют окраску организмов, важную для их приспособления к внешней среде.


Окраска отдельных частей растений служит для привлечения насекомых опылителей и птиц, распространяющих семена, окраска тела у животных способствует защите от врагов, маскирует их при выслеживании добычи или предупреждает врагов о ядовитости.


Также эти пигменты могут осуществлять защиту организма от ультрафиолетового излучения солнца.


Многие природные пигменты принимают участие в фотохимических процессах, в частности, хлорофилл, бактериохлорофилл, бактериородопсин являются фотосинтезирующими ферментами. Родопсин животных задействован в зрительном процессе.


Дыхательные пигменты (гемоглобин, гемэритрин, гемоцианин, цитохромы, дыхательные хромогены и др.) участвуют в переносе кислорода к тканям и тканевом дыхании.


Биологические пигменты, как правило, находятся в различных структурах клетки, реже - в свободном состоянии в жидкостях организма. Так, хлорофил расположен в хлоропластах, каротиноиды - в хромопластах и хлоропластах, гемоглобин, как правило, в эритроцитах, меланин - в меланоцитах.


Источники:

1. Х. Вилламо "Косметическая химия",

2. Р.А. Фридман "Технология косметики".

3. сайт Википедия. Статьи: "Красители", "Пигменты", "Биологические пигменты"

4. Е.Ф. Беленький "Химия и технология пигментов".

Оглавление


Органическая химия

Биохимия

Коллоидная химия


Косметическая химия


Исходные вещества

• Жиры и жироподобные
   вещества:

     - Жирные кислоты и спирты.

     - Полиспирты, глицерин.

     - Минеральные масла.
       Вазелин и парафин.

     - Силиконы.

     - Животные масла и жиры

     - Растительные масла и
       жиры.

     - Синтетические жиры.

     - Натуральные воски:
          - пчелиный воск,
          - ланолин,
          - спермацет,
          - растительные воски.

     - Синтетические и мине-
       ральные воски:

          - озокерит,
          - церезин,
          - парафин,

• Биологически активные
   вещества:

     - Биологически активные
       добавки в косметике.

     - Витамины.

     - Гормоны.
          - основные гормоны человека,
          - гормоны в косметике.

     - Ферменты.

     - Микроэлементы.

     - Антиоксиданты.

• Антибактериальные
   вещества:

     - Антисептики.

     - Кисломолочные бакте-
       риальные препараты.

     - Антибиотики.

     - Фитонциды.

     - Консерванты.

• Душистые вещества:
     - Натуральные эфирные
       масла.
     - Смолы, бальзамы.
     - Душистые вещества
       животного происхождения.
     - Полусинтетические
       душистые вещества.
     - Синтетические
       душистые вещества.

• Растворители.

• Красители и пигменты:
     - Красители.
     - Пигменты.
     - Краски.
     - Лаки.


Косметическая продукция


• Приготовление космети-
   ческих составов:

     - Эмульсии.
     - Растворы.
     - Твёрдые смеси.
     - Суспензии.

• Впитывание косметичес-
   ких составов кожей:

     - Значение основы крема.
     - Процесс впитывания.

• Типы кремов по составу:
     - Жировые кремы.
     - Эмульсионные кремы,
       лосьоны.
     - Безжировые кремы.

• Типы кремов по
   назначению:

     - Дневные кремы,
     - Увлажняющие кремы,
     - Ночные кремы,
     - Кремы для кожи
       вокруг глаз,
     - Защитные кремы,
     - Кремы для массажа,
     - Кремы для рук.

• Средства для очистки
   кожи:

     - Очищающие кремы и
       молочко,
     - Лосьоны для лица,
     - Средства для пилинга.

• Препараты от угревой
   сыпи.
• Маски для лица.

• Средства, защищающие
   от загара.
• Средства для загара.
• Средства для отбеливания
   кожи.

• Средства для ухода
   за телом.

• Средства от пота.
       - Дезодоранты,
       - Антиперспиранты.