مقدمة
تُستخدم بخاخات الحماية من الحرارة على نطاق واسع لحماية الشعر من التأثيرات الضارة لدرجات الحرارة المرتفعة الناتجة عن أدوات التصفيف مثل المكواة المسطحة ومكواة الشعر، والتي يمكن أن تصل إلى 220 أو 230 درجة مئوية. في حين أن هذه البخاخات تخلق حاجزًا وقائيًا للحد من تدهور الكيراتين وفقدان الرطوبة الناتج عن الحرارة، تشير الدراسات إلى أنه في ظل هذه الحرارة الشديدة، قد يؤدي التبخر أو التحلل الحراري لبعض المكونات في هذه البخاخات إلى إطلاق غازات ضارة محتملة مثل المركبات العضوية المتطايرة. وقد تتعرض بعض البخاخات المحتوية على البوليمر والسيليكون للتحلل الهيكلي فتنبعث منها small كميات من نواتج التحلل الحراري التي قد تشكل مخاطر صحية على كل من المستخدمين الأفراد ومصففي الشعر.
وبغض النظر عن نتيجة التصفيف، تم اختبار عدد من المنتجات التجارية المختلفة لمعرفة انبعاثات الغازات عند درجات حرارة قصوى للتطبيق تبلغ 220 درجة مئوية. تم تحديد فقدان الكتلة المعتمد على درجة الحرارة باستخدام أداة من سلسلة STA Jupiter®. تم تحليل الغازات المنبعثة بواسطة نظام GC-MS مقترن بجهاز STA.
في هذه الدراسة، تم استخدام اثنين من البخاخات المحتوية على السيليكون واثنين من البخاخات القائمة على البوليمر كأمثلة.
تحضير العينة وشروط القياس
تم رجّ البخاخات يدويًا وتم وضع المستحلبات في البوتقة. وجُمعت المركبات المتطايرة في مصيدة التبريد بالغاز في درجة حرارة -50 درجة مئوية تحت الصفر، وتم فصلها وتحديدها بعد إجراء اختبار TGA. معلمات قياس TGA مفصلة في الجدول 1 ومعلمات GC-MS في الجدول 2.
الجدول 1: معلمات قياس TGA
| العينة | 1 (قائمة على البوليمر) | 2 (قائمة على البوليمر) | 3 (تحتوي على السيليكون) | 4 (تحتوي على السيليكون) |
| كتلة العينة | 22.9 مجم | 27.0 مجم | 34.5 مجم | 19.7 مجم |
| البوتقة | بوتقة Al2O3 بوتقة (200 ميكرولتر)، مفتوحة | |||
| حامل العينة | دبوس TGA، من النوع S + لوحة انزلاقية | |||
| فرن | SiC | |||
| برنامج درجة الحرارة | RT-220 درجة مئوية، 30 دقيقة متساوية الحرارة | |||
| معدل التسخين | 10 كلفن/دقيقة | |||
| جو الغاز | نيتروجين | |||
| تدفق الغاز (الإجمالي) | 70 مل/دقيقة | |||
الجدول 2: GC-MS بارامتر
| وضع مصيدة التبريد | |
| العمود | أجيلنت HP-5ms |
| طول العمود | 30 m |
| قطر العمود | 0.25 ميكرومتر |
| درجة حرارة المصيدة بالتبريد | -50 درجة مئوية، 50 دقيقة |
| درجة حرارة العمود | 45 درجة مئوية، 52 دقيقة متساوية 45 درجة مئوية - 300 درجة مئوية، 10 كلفن/دقيقة |
| الغاز | هي |
| تدفق الغاز (الانقسام) | 20 مل/الدقيقة (10:1) |
| الصمام | كل 30 ثانية |
النتائج والمناقشة
تُظهر كل عينة من العينات الأربع مخططًا حراريًا مختلفًا للغاية (الشكل 1). تُظهر العيّنتان 1 و4 فقدانًا فوريًا للكتلة يبدأ بالفعل عند درجة حرارة الغرفة، مما يشير إلى إطلاق مذيبات شديدة التطاير مثل الكحوليات بالإضافة إلى تبخر القاعدة المائية. بالنسبة للعينات 1 و3 و4، اكتمل فقدان الكتلة عند درجة حرارة 140 درجة مئوية تقريبًا. أظهرت العينة 2 فقط ثلاث خطوات منفصلة لفقدان الكتلة حتى درجة حرارة متساوي الحرارة 220 درجة مئوية. يمكن افتراض أنه تم استخدام كمية أكبر من المواد عالية الغليان في هذه الحالة. في المجموع، أطلقت جميع العينات الأربع أكثر من 90% من كتلها الأولية أثناء المعالجة الحرارية.
ويتضح تقييم بيانات GC-MS التي تم الحصول عليها من خلال العينتين 2 و4 اللتين تمثلان رذاذًا قائمًا على البوليمر ورذاذًا يحتوي على السيليكون للحماية من الحرارة على التوالي. ويعرض الشكل 2 التيار الأيوني الكلي الناتج (TIC) للعينة 2 بعد تسخين مصيدة التبريد في نهاية تشغيل TGA. تم تحقيق الفصل بين القمم المتعددة، وتم تحديد المركبات الناتجة عن طريق المقارنة مع مكتبة المعهد الوطني للمعايير والمقاييس والاختبارات MS.
وترد المركبات ذات أعلى جودة إصابة في الجدول 3. وكما هو محدد في قائمة المكونات، لم يتم تحديد أي مركب سيليكون. تم إطلاق بعض مركبات الإستر الكربوكسيلية بشكل أساسي حتى 220 درجة مئوية.
وبالمقارنة، أطلقت العينة 4 مركبات مختلفة تمامًا خلال نفس درجة الحرارة المعالجة. يوضح الشكل 3 التيار الأيوني الكلي الناتج.
الجدول 3: تقرير البحث في المكتبة للعينة 2
| ر.ت | النتيجة | الاسم |
|---|---|---|
| 55.03 | 85.72 | ماء |
| 58.55 | 97.07 | بانتولاكتون |
| 60.18 | 97.87 | دوديكان |
| 65.30 | 95.57 | إيزوبروبيل ميريستات |
| 65.52 | 90.17 | إيزو أميل لورات |
| 65.86 | 90.40 | ثنائي ميثيل البالميتامين |
| 66.01 | 95.00 | حمض هيكساديكانويك، إستر الميثيل |
| 66.68 | 93.48 | إيزوبروبيل بالميتات |
| 67.13 | 88.95 | حمض 9-أوكتاديسينويك (Z)- إستر الميثيل |
يوضح الجدول 4 قائمة بالمركبات التي تم تحديدها. وهنا، تم إطلاق مركبات الألكانات ومركبات السيلوكسان بشكل رئيسي، وهو ما يتناسب أيضًا مع قائمة المكونات. وبما أن الأطياف الكتلية لمركبات السيلوكسان المختلفة متشابهة جدًا، فهناك احتمال أن يكون هناك إطلاق مشتقات مختلفة قليلًا أيضًا.
الجدول 4: تقرير البحث في المكتبة للعينة 4
| تقرير البحث في المكتبة | النتيجة | الاسم |
|---|---|---|
| 54.37 | 95.03 | ديسيلوكسان، سداسي ميثيل سداسي ميثيل- |
| 55.80 | 95.80 | سيكلوتريسيلوكسان، سداسي ميثيل- |
| 58.14 | 96.25 | هيبتان، 2، 2، 2، 4، 4، 6، 6-بنتاميثيل- |
| 58.51 | 92.45 | 2، 2، 2، 4، 4، 4 - رباعي ميثيل أوكتان |
| 58.65 | 91.98 | ديكان، 2،5،9-ثلاثي ميثيل 2،5،9-ثلاثي ميثيل |
| 58.79 | 94.70 | 2- حمض البروبينويك، 3-(4-ميثوكسيفينيل)-، 2-إيثيل هكسيل استر |
| 58.82 | 87.45 | هيبتان، 5-إيثيل-2،2،2,3،3-ثلاثي ميثيل- |
| 62.06 | 94.12 | هيبتاسيلوكسان، سداسي ديكاميثيل- |
| 63.42 | 87.80 | هيبتاسيلوكسان، سداسي ديكاميثيل- |
| 64.64 | 79.22 | هيبتاسيلوكسان، سداسي ديكاميثيل- |
| 65.75 | 75.79 | هيبتاسيلوكسان، سداسي ديكاميثيل- |
| 66.75 | 76.94 | هيبتاسيلوكسان، سداسي ديكاميثيل- |
| 67.68 | 76.14 | هيبتاسيلوكسان، سداسي ديكاميثيل- |
| 66.46 | 93.86 | 2-حمض البروبنويك، 3-(4-ميثوكسيفينيل)-، 2-إيثيل هكسيل استر |
| 69.52 | 75.70 | هيبتاسيلوكسان، سداسي ديكاميثيل- |
| 69.23 | 78.01 | هيبتاسيلوكسان، سداسي ديكاميثيل- |
الخاتمة
يتيح الاقتران بين تقنية التحليل اللوني الغازي-المطيافي الكتلي ( GC-MS ) محاكاة تطبيق بخاخات الشعر الواقية من الحرارة إلى أقصى درجة حرارة لتطبيقها. وقد ثبت أن تقنية الكروماتوغرافيا اللونية الغازية - قياس الطيف الكتلي (GC-MS) تسهل تحديد تركيبة الغازات الأولية المتصاعدة. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدامها لتحديد وجود مركبات السيليكون داخل منتج معين. قد تساعد هذه المعلومات في تحسين منتجات مستحضرات التجميل فيما يتعلق بتوافقها البيئي وقابليتها للتحلل البيولوجي والمخاطر الصحية لمصففي الشعر والعملاء الأفراد.