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 , 22 de Novembro de 2014
   Artigos Técnicos

Espessantes
Por Ricardo Pedro

Os espessantes possuem a capacidade de aumentar a viscosidade das formas cosméticas, impactando em sua estabilidade, sensorial, aparência e funcionalidade. Já discutimos em artigo anterior a característica de espessamento como uma importante propriedade dos tensoativos.
Grande parte dos espessantes possuem, além do espessamento, características desejáveis de modificar a reologia do meio em que se encontram  (a Reologia e os modificadores reológicos serão tema de artigo futuro).
Os espessantes são classificados, grosseiramente, em dois grandes grupos - os orgânicos e os inorgânicos. Os espessantes orgânicos dividem-se por sua vez em duas classes: (1) os espessantes de fase oleosa, que são insolúveis em água e solúveis em óleos, sendo chamados, por isso, de agentes de consistência. São empregados em cremes, loções e condicionadores. Exemplos são os álcoois graxos, ésteres graxos, triglicerídeos, ceras naturais e sintéticas; (2) os espessantes de fase aquosa, que são normalmente insolúveis na fase oleosa. Exemplos são os espessantes poliméricos naturais e sintéticos, hidratos de carbono e os éteres poliglicólicos de ácidos graxos. Os espessantes inorgânicos são geralmente os eletrólitos, tais como cloreto de sódio, citrato de sódio, fosfato de sódio ou amônio e os aluminosilicatos e são destinados ao espessamento da fase aquosa do cosmético.

Espessantes orgânicos para fase oleosa

Álcoois graxos
Os álcoois graxos mais utilizados como espessantes em cremes e loções para a pele e condicionadores de cabelo são álcoois cetílico, cetoestearílico, estearílico e berrênico que são muito tolerantes em ampla faixa de pH e já foram discutidos anteriormente como emolientes.
Os álcoois graxos com cadeia carbônica C16-22 são os espessantes graxos mais efetivos que existem para uso cosmético como espessantes e estabilizantes. Os mais utilizados são:

Álcool

Cadeia carbônica

Cetílico

95% de C16

Cetoestearílico

30% de C16 e 70% de C18

Cetoestearílico

50% de C16 e 50% de C18

Estearílico

95% de C18

Berrênico

70-80% de C22

A parte de suas excelentes propriedades espessantes e estabilizantes, quando utilizados como único agente co-emulsionante ou agente de consistência, apresentam algumas desvantagens:

  • a viscosidade aumenta excessivamente com o envelhecimento da emulsão;
  • emulsões são mais transparentes;
  • usados em altas concentrações apresentam aspecto ceroso e falta de brilho;
  • podem causar irritações a pessoas muito sensíveis.

Ésteres de álcoois graxos, de glicóis, polióis e de poliglicóis
Depois dos álcoois graxos são os compostos com maior capacidade de  espessamento e estabilização da emulsão, pois guardam uma afinidade de comportamento com o álcool graxo utilizado na sua síntese. Na realidade o que determina o poder espessante deste tipo de éster é muito mais o álcool graxo que o ácido graxo. Os principais ésteres são:

  • miristato de miristila;
  • palmitato de cetoestearila;
  • estearato de cetoestearila;
  • palmitato de cetila e
  • estearato de cetila.

Estes ésteres sintéticos substituíram o antigo espermacete de baleia, largamente utilizado em emulsões cosméticas há algumas décadas com a finalidade de proporcionar corpo e opacidade à emulsão. O produto que mais se aproxima das características do espermacete natural é o palmitato de cetila.
Ésteres geralmente conferem mais opacidade para a emulsão que os álcoois graxos. No entanto, não toleram pH muito baixo (abaixo de 4), pois hidrolisam. O ácido graxo mais utilizado é o esteárico por seu maior poder espessante. O tipo do glicol utilizado e o teor de mono e diéster também influenciam o comportamento espessante. Os principais são:

  • monoestearato de glicerila;
  • monoestearato de etilenoglicol;
  • diestearato de etilenoglicol;
  • monoestearato de dietilenoglicol;
  • monoestearato de propilenoglicol;
  • monoestearato de sorbitan;
  • sesquiestearato de metilglicose;
  • monoestearato de sacarose e
  • diestearato de sacarose.

Dos ésteres obtidos da reação de ácidos graxos com glicóis, o mono e o diestearato de etilenoglicol ou de dietilenoglicol são responsáveis por maior opacidade nas emulsões de cremes e loções e por brilho pérola em xampus.
Os óleos, gorduras e ceras naturais, modificadas ou não, são triglicérides, ou seja, ésteres graxos de glicerol. São utilizados os compostos que apresentam, naturalmente ou por modificação por hidrogenação catalítica, ponto de fusão de pelo menos 20°C acima da temperatura média ambiente.

  • óleo de soja hidrogenado;
  • óleo de rícino hidrogenado;
  • frações de triglicerídeos originais;
  • manteigas naturais (manteiga de cacau, murumuru, tucumã) e
  • ceras animais e vegetais (abelha, candelita e carnaúba).

Para serem emulsionados, estes agentes de consistência necessitam de emulsionantes com altos valores de HLB (assunto das Emulsões em artigo futuro), normalmente, entre 16 e 20.
Os triglicerídeos que podem auxiliar no espessamento são em sua maioria óleos vegetais insaturados, devendo ser utilizado antioxidante para impedir o escurecimento da emulsão.

Espessantes orgânicos solúveis em água

Ésteres de polióis e de poliglicóis

Quando os poliglicóis usados na síntese do éster são de elevado peso molecular, o composto resultante passa a possuir elevada solubilidade em água, atuando como um espessante da fase aquosa, como é o caso do diestearato de PEG 6000, que se mostra como um efetivo agente espessante de produtos que contenham misturas de detergentes aniônicos (principalmente alquilétersulfatos) e anfóteros, inclusive com sulfossuccinatos. Sua baixa irritabilidade resulta em bons xampus para uso infantil.
Para o preparo de xampus contendo este tipo de material, se faz necessário um aquecimento a 70-75°C, pois são materiais sólidos à temperatura ambiente.
Apesar da presença de tal material produzir sistemas viscosos sem a necessidade de cloreto de sódio, a inclusão de pequenas quantidade de eletrólitos pode resultar em produtos com altíssimos níveis de viscosidade.

Polímeros orgânicos
Um polímero é uma molécula muito grande, que pode ser considerada como sendo construída de muitas moléculas pequenas e idênticas (monômeros), ligadas entre si por meio de ligações covalentes.
Os espessantes poliméricos auxiliam a estabilização das emulsões óleo em água, aumentando a viscosidade da fase contínua, principalmente na faixa de temperatura entre 40-55°C, onde o sistema de estabilização por cristais líquidos sofre colapso. Quantidades pequenas como 0,05 - 0,15% muitas vezes são suficientes para estabilizar a emulsão. Podem ser naturais ou sintéticos.
Diversos polímeros sintéticos são utilizados como espessantes e até como auxiliares de emulsificação em emulsões cosméticas. Diferem entre si pelo comportamento espessante, sensação sobre a pele e manutenção da viscosidade frente a outras matérias-primas cosméticas, principalmente os eletrólitos.
Podem ser classificados em diferentes grupos químicos:

  • polímero carboxivinílico ou carbômero;
  • poliacrilato de sódio ou carbômero sódico;
  • metacrilato de poliglicerila;
  • poliacrilamida (e) isoparafina C13-14 (e) álcool laurílico etoxilado 7;
  • copolímero de acrilamida (e) parafina (e) isoparafina (e) polisorbato 85, etc.

Em concentrações adequadas proporcionam uma agradável sensação de lubricidade e deslizamento na pele, características muito relacionadas à Reologia, objeto de nosso próximo artigo.
Para aplicação como espessantes de fase aquosa, os polímeros derivados do ácido acrílico podem fornecer soluções aquosas muito transparentes.
Os carbômeros são polímeros carboxivinílicos derivados do ácido acrílico que apresentam a forma de pó e são de natureza aniônica, pois apresentam grupos carboxílicos ligados na cadeia carbônica. Devem ser dispersados, hidratados e posteriormente neutralizados com bases orgânicas (trietanolamina, aminometilpropanol – AMP 95) e inorgânicas (hidróxido de sódio), para conferir espessamento. A vantagem desses polímeros é que se neutralizados com bases orgânicas de grande comprimento de cadeia carbônica podem fornecer polímeros emulsionantes com capacidade espessante.
Goma guar, goma xantana são polímeros orgânicos naturais com capacidade espessante e dispersante utilizados em cremes e loções, xampus e condicionadores. Apresentam a forma de pó que devem ser dispersados em água antes do uso. Goma xantana é um polímero aniônico e matem sua viscosidade em ampla faixa de pH e meio eletrolítico, mesmo em maior temperatura.
Os hidratos de carbono já foram discutidos como umectantes. Sua aplicação como espessantes está relacionada aos polissacarídeos. A ligação de vários açúcares produz polissacarídeos. O amido é um polissacarídeo que serve como forma de reserva de energia. Sua estrutura é similar à da celulose, composta de unidades de D-(+)-glicose ligadas entre si. O hidrato de carbono mais abundante, aliás, o composto orgânico mais abundante na Terra, é a celulose. Trata-se de um polissacarídeo com estrutura semelhante a do amido, diferenciando-se apenas pela ligação entre as unidades de glicose.
Os polissacarídeos usados como espessantes geralmente são derivados da celulose. Exemplos são a carboximetilcelulose de sódio, hidroxietilcelulose, hidroxipropilcelulose, hidroxipropilmetilcelulose. São utilizados para espessar soluções aquosas de xampus, sabonetes líquidos, cremes, loções, géis, etc.
A carboximetilcelulose de sódio é obtida da reação dos grupos OH da celulose com monocloroacetato de sódio, sendo de natureza aniônica e portanto, incompatível com substâncias catiônicas. Não necessita ser neutralizada para dar espessamento, pois já está na forma sódica e confere soluções translúcidas a turvas. É muito utilizada em creme dental, mas pouco utilizada em géis e cremes.
A hidroxietilcelulose, hidroxipropilcelulose e hidroxipropilmetilcelulose são derivados não iônicos (grupos hidróxi), compatíveis com tensoativos catiônicos, de aparência sólida, devendo ser dispersados e hidratados em água para conferir espessamento. São solúveis em água fria ou álcool e insolúvel em água quente acima de 70°C e em solventes orgânicos. Conferem géis transparentes. Meios fortemente alcalinos ou com eletrólitos reduzem a capacidade de espessamento. São utilizados em cremes, loções, géis, condicionadores de cabelo, xampus, etc.
Alguns hidratos de carbono podem ser modificados também por sua reação com ácidos graxos, resultados em ésteres graxos solúveis em água. Exemplos são sesquiestearato de metilglicose, mono e diestearato de sacarose.
Tais polímeros naturais podem sofrer hidrólise enzimática com o envelhecimento, perdendo suas propriedades espessantes. Para prevenir a hidrólise, suas soluções devem ser adequadamente preservadas.

Espessantes inorgânicos
Podem ser usadas as montmorilonitas modificadas que são argilas naturais de silicatos de alumínio e magnésio, fornecendo soluções opacas e por isso são utilizadas em cremes e loções cremosas. Devem ser fortemente dispersadas e hidratadas em solução aquosa e não devem ser aquecidas acima de 50°C. São utilizadas em concentrações de 1 a 2% nas formulações.
Os espessantes eletrolíticos mais usados são cloreto de sódio, cloreto de amônio e fosfato de amônio. São efetivos para espessamento de soluções aquosas de tensoativos aniônicos, mas não para não iônicos. São utilizados em xampus e sabonetes líquidos.
Os espessantes inorgânicos modificados ou não compreendem um grupo de substâncias de origem natural obtido de diferentes minerais, os quais foram submetidos a processos especiais de purificação. Em casos especiais podem ser organicamente modificados.
Os silicatos naturais complexos hidratados são originários basicamente dos minerais bentonitas, montmorilonitas e atapulgitas, que são silicatos complexos de alumínio e magnésio hidratados, dotados de grande capacidade de absorção de água. O grau de absorção de água determina o poder espessante e estabilizante dos diferentes produtos.
Alguns destes minerais podem ser modificados organicamente com sais quaternários de amônio e têm a propriedade de absorverem tanto óleo quanto solventes inorgânicos, formando géis consistentes. Estes géis são responsáveis pela doação de propriedades suspensivas e pelo caráter tixotrópico (assunto da Reologia, em artigo futuro) aos produtos que os contém. Como exemplos são citados:

  • estearalcônio hectorita;
  • quatêrnio 18 bentonita e
  • quatêrnio 18 hectorita.

As sílicas pirogênicas são obtidas pela combustão do tetracloreto de silício. Apresentam um grande volume aparente e, conseqüentemente, alto poder de absorção de água ou óleo, formando géis transparentes ou translúcidos em função do índice de refração do veículo utilizado. Devido a este poder absorvente, ressecam a pele quando usados em altas concentrações. Também proporcionam propriedades tixotrópicas às formulações. O dióxido de silício (ácido silício) é um bom exemplo desta classe de produtos.


 Referências bibliograficas

  • Becher, P. “Emulsions: Theory and Practice”, 2ª Ed., Reinhold Publishing Corp., New York, 1965.

    Sanctis, D. F. S. de, “Aspectos técnicos e práticos para o desenvolvimento de produtos cosméticos emulsionados”, Curso de Cosmetologia Express, Racine, São Paulo, 2003.
    Pedro, R., “Química Orgânica aplicada a produtos cosméticos”, Curso de Cosmetologia Express, Racine, São Paulo, 2000.

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