Introdução
Os sprays de proteção térmica são amplamente utilizados para proteger os cabelos dos efeitos prejudiciais das altas temperaturas geradas por ferramentas de modelagem, como chapinhas e modeladores de cachos, que podem atingir até 220°C ou 230°C. Embora esses sprays criem uma barreira protetora para reduzir a degradação da queratina induzida pelo calor e a perda de umidade, estudos sugerem que, sob calor extremo, a evaporação ou a degradação térmica de determinados ingredientes desses sprays pode resultar na liberação de gases potencialmente nocivos, como VOCs (compostos orgânicos voláteis). Certos sprays à base de polímeros e contendo silicone podem sofrer uma quebra estrutural, emitindo small quantidades de produtos de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição térmica que podem representar riscos à saúde dos usuários e dos cabeleireiros.
Independentemente do resultado do penteado, vários produtos comerciais diferentes foram testados quanto às suas emissões de gás em temperaturas máximas de aplicação de 220°C. A perda de massa dependente da temperatura foi determinada com um instrumento da série STA Jupiter®. Os gases liberados foram analisados por um sistema GC-MS acoplado ao STA.
Neste estudo, dois sprays contendo silicone e dois sprays à base de polímeros foram usados como exemplos.
Preparação da amostra e condições de medição
Os sprays foram agitados manualmente e as emulsões foram pipetadas no cadinho. Os compostos desenvolvidos foram coletados no cryo trap do GC a -50°C e separados e identificados após a execução do TGA. Os parâmetros de medição de TGA estão detalhados na tabela 1 e os parâmetros de GC-MS na tabela 2.
Tabela 1: Parâmetros de medição de TGA
| Amostra | 1 (à base de polímero) | 2 (à base de polímero) | 3 (contendo silício) | 4 (contendo silício) |
| Massa da amostra | 22.9 mg | 27.0 mg | 34.5 mg | 19.7 mg |
| Cadinho | Cadinho de Al2O3 (200 μl), aberto | |||
| Suporte de amostras | Pino TGA, tipo S + placa deslizante | |||
| Forno | SiC | |||
| Programa de temperatura | RT-220°C, isoterma de 30 minutos | |||
| Taxa de aquecimento | 10 K/min | |||
| Atmosfera de gás | Nitrogênio | |||
| Fluxo de gás (total) | 70 ml/min | |||
Tabela 2: GC-MS Parâmetro
| Modo Cryo Trap | |
| Coluna | Agilent HP-5ms |
| Comprimento da coluna | 30 m |
| Diâmetro da coluna | 0.25 μm |
| Temperatura da armadilha criogênica | -50°C, 50 min |
| Temperatura da coluna | 45°C, 52 min Isoterma, 45°C - 300°C, 10 K/min |
| Gás | Ele |
| Fluxo de gás (dividido) | 20 ml/min (10:1) |
| Válvula | A cada 30 segundos |
Resultados e discussão
Cada uma das quatro amostras apresenta um termograma muito diferente (Figura 1). As amostras 1 e 4 mostram uma perda imediata de massa já a partir da temperatura ambiente, sugerindo a liberação de solventes altamente voláteis, como álcoois, além da evaporação da base de água. Para as amostras 1, 3 e 4, a perda de massa foi completa a aproximadamente 140°C. Somente a amostra 2 apresentou três etapas separadas de perda de massa até a temperatura da isoterma de 220°C. Pode-se presumir que uma quantidade maior de substâncias de alto ponto de ebulição foi usada nesse caso. No total, todas as quatro amostras liberaram mais de 90% de suas massas iniciais durante o tratamento térmico.
A avaliação dos dados obtidos no site GC-MS é ilustrada pelas amostras 2 e 4, que representam um spray de proteção térmica à base de polímero e um spray de proteção térmica contendo silicone, respectivamente. A Figura 2 exibe a corrente total de íons (TIC) resultante da amostra 2 após o aquecimento do cryo trap no final da execução da TGA. A separação de vários picos foi obtida, e a identificação dos compostos resultantes foi realizada por comparação com a biblioteca NIST MS.
Os compostos com a melhor qualidade de acerto são mostrados na tabela 3. Conforme especificado na lista de ingredientes, nenhum composto de silicone foi identificado. Principalmente alguns compostos de éster carboxílico foram liberados até 220°C.
Em comparação, a amostra 4 liberou compostos completamente diferentes no mesmo tratamento de temperatura. A Figura 3 mostra a corrente total de íons resultante.
Tabela 3: Relatório de pesquisa da biblioteca para a amostra 2
| RT | Pontuação | Nome |
|---|---|---|
| 55.03 | 85.72 | Água |
| 58.55 | 97.07 | Pantolactona |
| 60.18 | 97.87 | Dodecano |
| 65.30 | 95.57 | Miristato de isopropila |
| 65.52 | 90.17 | Laurato de isoamila |
| 65.86 | 90.40 | Dimetil palmitamina |
| 66.01 | 95.00 | Ácido hexadecanóico, éster metílico |
| 66.68 | 93.48 | Palmitato de isopropila |
| 67.13 | 88.95 | ácido 9-octadecenóico (Z)-, éster metílico |
A Tabela 4 mostra uma lista dos compostos identificados. Aqui, foram liberados principalmente alcanos e compostos de siloxano, que também se encaixam na lista de ingredientes. Como os espectros de massa dos diferentes siloxanos são muito semelhantes, existe a possibilidade de que a liberação de derivados ligeiramente diferentes também esteja ocorrendo.
Tabela 4: Relatório de pesquisa da biblioteca para a amostra 4
| RT | Pontuação | Nome |
|---|---|---|
| 54.37 | 95.03 | Disiloxano, hexametil- |
| 55.80 | 95.80 | Ciclotrisiloxano, hexametil- |
| 58.14 | 96.25 | Heptano, 2,2,4,6,6-pentametil- |
| 58.51 | 92.45 | 2,2,4,4-Tetrametiloctano |
| 58.65 | 91.98 | Decano, 2,5,9-trimetil- |
| 58.79 | 94.70 | ácido 2-penóico, 3-(4-metoxifenil)-, éster 2-etil-hexílico |
| 58.82 | 87.45 | Heptano, 5-etil-2,2,3-trimetil- |
| 62.06 | 94.12 | Heptasiloxano, hexadecametil- |
| 63.42 | 87.80 | Heptasiloxano, hexadecametil- |
| 64.64 | 79.22 | Heptasiloxano, hexadecametil- |
| 65.75 | 75.79 | Heptasiloxano, hexadecametil- |
| 66.75 | 76.94 | Heptasiloxano, hexadecametil- |
| 67.68 | 76.14 | Heptasiloxano, hexadecametil- |
| 66.46 | 93.86 | ácido 2-propenoico, 3-(4-metoxifenil)-, éster 2-etil-hexílico |
| 69.52 | 75.70 | Heptasiloxano, hexadecametil- |
| 69.23 | 78.01 | Heptasiloxano, hexadecametil- |
Conclusão
O acoplamento de STA e GC-MS permite a simulação da aplicação de sprays capilares de proteção térmica em sua temperatura máxima de aplicação. A técnica de cromatografia gasosa e espectrometria de massa (GC-MS) comprovadamente facilita a identificação da composição dos gases primários emitidos. Além disso, ela pode ser utilizada para determinar a presença de compostos de silício em um determinado produto. Essas informações podem ajudar na otimização de produtos cosméticos com relação à sua compatibilidade ambiental, biodegradabilidade e riscos à saúde de cabeleireiros e clientes individuais.