Varmebeskyttende spray til hår og deres gasemissioner ved maksimal påføringstemperatur

Introduktion

Varmebeskyttende sprays bruges i vid udstrækning til at beskytte håret mod de skadelige virkninger af høje temperaturer, der genereres af stylingredskaber som fladjern og krøllejern, som kan nå op på 220 °C eller 230 °C. Mens disse sprays skaber en beskyttende barriere for at reducere varmeinduceret NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af keratin og fugttab, tyder undersøgelser på, at FordampningFordampning af et grundstof eller en forbindelse er en faseovergang fra væskefase til damp. Der findes to typer fordampning: fordampning og kogning.fordampning eller termisk NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af visse ingredienser i disse sprays under så ekstrem varme kan resultere i frigivelse af potentielt skadelige gasser som VOC'er (flygtige organiske forbindelser). Visse polymerbaserede og silikoneholdige sprays kan undergå strukturel NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning og afgive small mængder af termiske nedbrydningsprodukter, der kan udgøre en sundhedsrisiko for både individuelle brugere og frisører.

Uanset stylingresultatet blev en række forskellige kommercielle produkter testet for deres gasemissioner ved maksimale påføringstemperaturer på 220 °C. Det temperaturafhængige massetab blev bestemt med et instrument i STA Jupiter^® -serien. De frigivne gasser blev analyseret af et GC-MS -system, der var koblet til STA.

I denne undersøgelse blev to siliciumholdige og to polymerbaserede sprays brugt som eksempler.

Prøveforberedelse og målebetingelser

Sprøjterne blev rystet i hånden, og emulsionerne blev pipetteret ned i diglen. De udviklede forbindelser blev opsamlet i GC-kryofælden ved -50 °C og adskilt og identificeret efter TGA-kørslen. TGA-måleparametrene er beskrevet i tabel 1 og GC-MS -parametrene i tabel 2.

Tabel 1: TGA-måleparametre

Tabel 2: GC-MS Parameter

Resultater og diskussion

Hver af de fire prøver viser et meget forskelligt termogram (figur 1). Prøve 1 og 4 viser et øjeblikkeligt massetab, der starter allerede ved stuetemperatur, hvilket tyder på frigivelse af meget flygtige opløsningsmidler som alkoholer ud over fordampningen af vandbasen. For prøverne 1, 3 og 4 var massetabet fuldstændigt ved ca. 140 °C. Kun prøve 2 viste tre separate massetabstrin op til den isotermiske temperatur på 220 °C. Det kan antages, at der blev brugt en større mængde højkogende stoffer i dette tilfælde. I alt frigav alle fire prøver mere end 90 % af deres oprindelige masse under varmebehandlingen.

Evalueringen af de opnåede GC-MS data er illustreret med prøverne 2 og 4, som repræsenterer henholdsvis en polymerbaseret og en silikoneholdig varmebeskyttelsesspray. Figur 2 viser den resulterende totale ionstrøm (TIC) for prøve 2 efter opvarmning af kryofælden ved afslutningen af TGA-kørslen. Der blev opnået adskillelse af flere toppe, og identifikation af de resulterende forbindelser blev udført ved sammenligning med NIST MS-biblioteket.

Forbindelserne med den højeste hitkvalitet er vist i tabel 3. Som angivet på ingredienslisten blev der ikke identificeret nogen silikoneforbindelse. Der blev hovedsageligt frigivet nogle carboxylsyreesterforbindelser op til 220 °C.

Til sammenligning frigav prøve 4 helt andre forbindelser inden for samme temperaturbehandling. Figur 3 viser den resulterende samlede ionstrøm.

Tabel 3: Bibliotekssøgningsrapport for prøve 2

Tabel 4 viser en liste over de identificerede forbindelser. Her blev der hovedsageligt frigivet alkaner og siloxanforbindelser, hvilket også passer med ingredienslisten. Da massespektrene for de forskellige siloxaner er meget ens, er der en mulighed for, at der også frigives lidt forskellige derivater.

Tabel 4: Bibliotekssøgningsrapport for prøve 4

Konklusion

Koblingen af STA og GC-MS gør det muligt at simulere påføringen af varmebeskyttende hårspray til deres maksimale påføringstemperatur. Gaskromatografi-massespektrometri-teknikken (GC-MS) har vist sig at gøre det lettere at identificere sammensætningen af de primære gasser, der udvikles. Desuden kan den bruges til at bestemme tilstedeværelsen af siliciumforbindelser i et givet produkt. Disse oplysninger kan hjælpe med at optimere kosmetiske produkter med hensyn til deres miljømæssige kompatibilitet, bionedbrydelighed og sundhedsrisici for frisører og individuelle kunder.