Giriş
Isı koruma spreyleri, saçları 220°C veya 230°C'ye kadar ulaşabilen düz ütüler ve saç maşaları gibi şekillendirme araçlarının ürettiği yüksek sıcaklıkların zararlı etkilerinden korumak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu spreyler keratinin ısı kaynaklı bozulmasını ve nem kaybını azaltmak için koruyucu bir bariyer oluştururken, araştırmalar bu tür aşırı ısı altında, bu spreylerin içindeki bazı bileşenlerin buharlaşmasının veya termal bozulmasının VOC'ler (uçucu organik bileşikler) gibi potansiyel olarak zararlı gazların salınmasına neden olabileceğini göstermektedir. Bazı polimer bazlı ve silikon içeren spreyler yapısal bozulmaya uğrayabilir ve hem bireysel kullanıcılar hem de kuaförler için sağlık riski oluşturabilecek small miktarlarda termal bozunma ürünü yayabilir.
Şekillendirme sonucuna bakılmaksızın, bir dizi farklı ticari ürün 220°C'lik maksimum uygulama sıcaklıklarında gaz emisyonları açısından test edilmiştir. Sıcaklığa bağlı kütle kaybı STA Jupiter® serisi bir cihazla belirlenmiştir. Salınan gazlar STA'ya bağlı bir GC-MS sistemi ile analiz edilmiştir.
Bu çalışmada, iki silikon içeren ve iki polimer bazlı sprey örnek olarak kullanılmıştır.
Numune Hazırlama ve Ölçüm Koşulları
Spreyler elle çalkalanmış ve emülsiyonlar krozeye pipetlenmiştir. Evrimleşen bileşikler -50°C'de GC kriyo tuzağında toplanmış ve TGA çalışmasından sonra ayrıştırılarak tanımlanmıştır. TGA ölçüm parametreleri tablo 1'de ve GC-MS parametreleri tablo 2'de ayrıntılı olarak verilmiştir.
Tablo 1: TGA ölçüm parametreleri
| Örnek | 1 (polimer bazlı) | 2 (polimer bazlı) | 3 (silikon içeren) | 4 (silikon içeren) |
| Örnek kütle | 22.9 mg | 27.0 mg | 34.5 mg | 19.7 mg |
| Pota | Al2O3 kroze (200 μl), açık | |||
| Örnek taşıyıcı | TGA pimi, tip S + geçme plaka | |||
| Fırın | SiC | |||
| Sıcaklık programı | RT-220°C, 30 dakika izoterm | |||
| Isıtma oranı | 10 K/dak | |||
| Gaz atmosferi | Azot | |||
| Gaz akışı (toplam) | 70 ml/dak | |||
Tablo 2: GC-MS Parametre
| Cryo Tuzak Modu | |
| Sütun | Agilent HP-5ms |
| Sütun uzunluğu | 30 m |
| Kolon çapı | 0.25 μm |
| Cryo tuzak sıcaklığı | -50°C, 50 dakika |
| Kolon sıcaklığı | 45°C, 52 dakika izoterm, 45°C - 300°C, 10 K/dak |
| Gaz | O |
| Gaz akışı (bölünmüş) | 20 ml/dak (10:1) |
| Valf | Her 30 saniyede bir |
Sonuçlar ve Tartışma
Dört numunenin her biri çok farklı bir termogram göstermektedir (Şekil 1). Numune 1 ve 4, oda sıcaklığında başlayan ani bir kütle kaybı göstermektedir, bu da su bazının buharlaşmasına ek olarak alkoller gibi oldukça uçucu çözücülerin salındığını düşündürmektedir. Numune 1, 3 ve 4 için kütle kaybı yaklaşık 140°C'de tamamlanmıştır. Sadece numune 2, 220°C izoterm sıcaklığına kadar üç ayrı kütle kaybı adımı göstermiştir. Bu durumda daha fazla miktarda yüksek kaynama noktalı madde kullanıldığı varsayılabilir. Toplamda, dört numunenin tamamı ısıl işlem sırasında başlangıç kütlelerinin %90'ından fazlasını bırakmıştır.
Elde edilen GC-MS verilerinin değerlendirilmesi, sırasıyla polimer bazlı ve silikon içeren bir ısı koruma spreyini temsil eden 2 ve 4 numaralı numuneler ile gösterilmiştir. Şekil 2, TGA çalışmasının sonunda kriyo kapanı ısıttıktan sonra numune 2'nin elde edilen toplam iyon akımını (TIC) göstermektedir. Birden fazla pikin ayrılması sağlanmış ve elde edilen bileşiklerin tanımlanması NIST MS kütüphanesi ile karşılaştırılarak gerçekleştirilmiştir.
En yüksek isabet kalitesine sahip bileşikler tablo 3'te gösterilmiştir. İçerik listesinde belirtildiği gibi, hiçbir silikon bileşiği tespit edilmemiştir. Temel olarak bazı karboksilik ester bileşikleri 220°C'ye kadar salınmıştır.
Karşılaştırıldığında, numune 4 aynı sıcaklık işleminde tamamen farklı bileşikler açığa çıkarmıştır. Şekil 3, ortaya çıkan toplam iyon akımını göstermektedir.
Tablo 3: Örnek 2 için kütüphane arama raporu
| RT | Skor | İsim |
|---|---|---|
| 55.03 | 85.72 | Su |
| 58.55 | 97.07 | Pantolakton |
| 60.18 | 97.87 | Dodecane |
| 65.30 | 95.57 | İzopropil miristat |
| 65.52 | 90.17 | İzoamil laurat |
| 65.86 | 90.40 | Dimetil palmitamin |
| 66.01 | 95.00 | Hekzadekanoik asit, metil ester |
| 66.68 | 93.48 | İzopropil palmitat |
| 67.13 | 88.95 | 9-Oktadekenoik asit (Z)-, metil ester |
Tablo 4, tespit edilen bileşiklerin bir listesini göstermektedir. Burada, esas olarak alkanlar ve siloksan bileşikleri salınmıştır ve bu da içerik listesine uymaktadır. Farklı siloksanların kütle spektrumları çok benzer olduğundan, biraz farklı türevlerin salınımının da meydana gelme olasılığı vardır.
Tablo 4: Örnek 4 için kütüphane arama raporu
| RT | Skor | İsim |
|---|---|---|
| 54.37 | 95.03 | Disiloksan, hekzametil- |
| 55.80 | 95.80 | Siklotrisiloksan, hekzametil- |
| 58.14 | 96.25 | Heptan, 2,2,4,6,6-pentametil- |
| 58.51 | 92.45 | 2,2,4,4-Tetrametiloktan |
| 58.65 | 91.98 | Dekan, 2,5,9-trimetil- |
| 58.79 | 94.70 | 2- Propenoik asit, 3-(4-metoksifenil)-, 2-etilheksil ester |
| 58.82 | 87.45 | Heptan, 5-etil-2,2,3-trimetil- |
| 62.06 | 94.12 | Heptasiloksan, hekzadekametil- |
| 63.42 | 87.80 | Heptasiloksan, hekzadekametil- |
| 64.64 | 79.22 | Heptasiloksan, hekzadekametil- |
| 65.75 | 75.79 | Heptasiloksan, hekzadekametil- |
| 66.75 | 76.94 | Heptasiloksan, hekzadekametil- |
| 67.68 | 76.14 | Heptasiloksan, hekzadekametil- |
| 66.46 | 93.86 | 2-Propenoik asit, 3-(4-metoksifenil)-, 2-etilheksil ester |
| 69.52 | 75.70 | Heptasiloksan, hekzadekametil- |
| 69.23 | 78.01 | Heptasiloksan, hekzadekametil- |
Sonuç
STA ve GC-MS 'un birleştirilmesi, ısı korumalı saç spreylerinin maksimum uygulama sıcaklığına kadar uygulanmasının simülasyonunu sağlar. Gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) tekniğinin, ortaya çıkan birincil gazların bileşiminin tanımlanmasını kolaylaştırdığı kanıtlanmıştır. Ayrıca, belirli bir ürün içindeki silikon bileşiklerinin varlığını belirlemek için de kullanılabilir. Bu bilgi, kozmetik ürünlerin çevresel uyumlulukları, biyolojik olarak parçalanabilirlikleri ve kuaförler ve bireysel müşteriler için sağlık riskleri açısından optimizasyonuna yardımcı olabilir.