Artikel yang menjelaskan tentang silikon: Apa klasifikasi dan perbedaan silikon? Apa saja aplikasi spesifik dari berbagai minyak silikon?

Silikon adalah jenis bahan antara anorganik dan organik, mengandung kerangka anorganik yang sebagian besar terdiri dari ikatan silikon-oksigen dan komponen organik yang dihubungkan oleh ikatan silikon-karbon. Karena hidrofobisitasnya yang sangat baik, ketahanan terhadap radiasi UV, kelembaman kimia dan fisiologis, kompatibilitas, kinerja anti-noda, dan efek perbaikan warna pada kulit, produk ini kini banyak digunakan di banyak segmen industri kosmetik, terutama pada produk tata rias, rambut, dan perawatan sehari-hari.

Produk silikon telah digunakan dalam industri kimia sehari-hari sejak tahun 1950-an, menjadikannya produk-yang bertahan lebih lama dibandingkan produk lainnya. Mari kita bahas: Apa sebenarnya silikon itu? Ada berapa jenisnya? Dan apa saja produk sehari-hari yang Anda gunakan?

Senyawa organosilikon mengandung ikatan silikon-karbon (Si-C), dengan setidaknya satu gugus organik terikat langsung pada atom silikon. Mereka biasanya ada sebagai polisiloksan dan memiliki struktur kimia yang unik dan sifat fisik yang sangat baik. Unit struktural dasar organosilikon terdiri dari rantai oksigen-silikon, dengan rantai samping terhubung ke gugus organik lain melalui atom silikon. Struktur ini memungkinkannya menggabungkan sifat senyawa organik dengan fungsi senyawa anorganik.

Minyak Silikon

Minyak silikon memiliki hidrofobisitas yang sangat baik, kelembaman fisiologis, sifat antioksidan, dan tegangan permukaan yang rendah. Dengan memasukkan gugus fungsi ke dalam molekul minyak silikon, sifat fungsional baru dapat diberikan pada minyak silikon, sehingga memperluas penerapannya dalam kosmetik. Metode sintesis dasar minyak silikon melibatkan polimerisasi berbagai monomer dengan adanya katalis, terutama melalui hidrosililasi dan hidrolisis siloksan-reaksi kondensasi.

Lilin Silikon
Minyak silikon alkil rantai-panjang adalah polisiloksan termodifikasi-rantai alkil (C8+) panjang, juga dikenal sebagai lilin silikon (bila rantai karbon mencapai panjang tertentu, produk menjadi lilin putih). Lilin silikon adalah polimer silikon hidrofobik, yang dibentuk oleh reaksi sililasi antara minyak silikon terhidrogenasi dan olefin rantai panjang. Berbentuk padat pada suhu ruangan dan melembapkan kulit, mengurangi rasa lengket, dan memberikan sifat perlindungan-kulit yang sangat baik, hidrofobisitas, sirkulasi udara, perlindungan UV, dan kelembutan pada kosmetik. Dalam kosmetik tabir surya, dapat bercampur dengan minyak mineral sebelum ditambahkan ke fase minyak, memberikan perlindungan radiasi yang sangat baik dan efek sinergis dengan peredam UV dan tabir surya. Dalam produk perawatan rambut, membuat rambut lembut dan berkilau.

Pengemulsi Silikon
Pengemulsi silikon memiliki tegangan permukaan yang rendah, meningkatkan stabilitas emulsi sekaligus memberikan rasa lembut dan halus. Pengemulsi silikon yang umum digunakan adalah polisiloksan termodifikasi -polieter, yang menggabungkan segmen polieter hidrofilik dan higroskopis dengan segmen polisiloksan yang bersifat hidrofobik dan patuh. Hal ini memberikan produk sifat emulsifikasi dan penyebaran permukaan yang sangat baik. Namun, bahan baku polieter mungkin mengandung zat terlarang seperti dioksan, sehingga menimbulkan risiko penerapan tertentu. Oleh karena itu, penelitian ekstensif sedang dilakukan untuk mengembangkan pengemulsi silikon tanpa segmen polieter.

Film silikon-zat pembentuk
Bahan pembentuk film-silikon memiliki daya rekat dan fleksibilitas yang sangat baik, membentuk lapisan film yang berkesinambungan, lembut, dan melekat kuat pada rambut, kulit, dan kuku. Mereka menawarkan daya tahan yang sangat baik dan ketahanan terhadap noda yang luar biasa. Resin silikon MQ, bahan pembentuk film-silikon yang umum, diperoleh melalui polikondensasi monomer M dan Q. Poliakrilat menawarkan ketahanan cuaca yang sangat baik dan-hemat biaya. Energi ikatan yang tinggi dari ikatan silikon-oksigen dalam tulang punggung silikon berkontribusi terhadap sifat pembentuk film-yang sangat baik dan ketahanan terhadap migrasi, sekaligus meningkatkan SPF produk tabir surya.

Elastomer silikon
Elastomer silikon membentuk struktur jaringan tiga-dimensi yang fleksibel melalui ikatan silang antar rantai molekul. Rongga dalam jaringan ini dapat menyerap-minyak silikon dengan viskositas rendah untuk membentuk gel elastomer silikon. Bubuk polimer silikon juga dapat diproduksi tanpa minyak silikon. Elastomer silikon dapat memberikan tekstur halus dan lembut, mengurangi lengketnya formula produk, membentuk lapisan bernapas pada kulit, meningkatkan sifat pelembab, dan memperpanjang umur kosmetik. Untuk memenuhi permintaan kosmetik fungsional, elastomer silikon sering dimodifikasi. Bergantung pada struktur setelah modifikasi dan pengikatan silang, elastomer silikon dapat dikategorikan sebagai poliuretan-dimodifikasi, polieter-dimodifikasi, dan-rantai panjang alkil-dimodifikasi.

Di antara produk silikon, minyak silikon adalah yang paling banyak digunakan. Minyak silikon memiliki banyak sifat unik, termasuk rasio-viskositas suhu rendah, ketahanan suhu tinggi dan rendah, ketahanan oksidasi, titik nyala tinggi, volatilitas rendah, isolasi yang baik, tegangan permukaan rendah, tidak-korosif terhadap logam, dan tidak-toksisitas. Jadi, apa itu minyak silikon? Jenis apa saja yang ada? Dan bagaimana penggunaannya dalam kosmetik?

Apa itu minyak silikon?

Apakah minyak silikon dan minyak silikon dimetil itu sama? Minyak silikon umumnya mengacu pada polisiloksan organik yang berbentuk cair pada suhu kamar. Minyak silikon dan minyak silikon dimetil tidak identik. Minyak silikon dapat dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan kelompok organik yang berbeda dalam minyak silikon. Diantaranya, polidimetilsiloksan, juga dikenal sebagai minyak silikon dimetil, adalah jenis minyak silikon khusus yang memiliki sebagian besar sifat yang sama dengan minyak silikon. Di antara semua minyak silikon, minyak silikon metil adalah jenis minyak silikon yang paling banyak digunakan dan paling penting.

Struktur dasar minyak silikon:

Minyak silikon adalah polisiloksan dengan struktur rantai. Ini dibagi menjadi minyak silikon linier dan minyak silikon bercabang (Gambar 1). R mewakili gugus organik, dan R' mewakili gugus organik atau hidrogen. Jika R dan R' keduanya merupakan metil, maka itu adalah minyak metil silikon. Jika R' merupakan etil, propil, alkil rantai panjang, fenil, atau gugus pengubah lainnya, R' dapat memberikan sifat spesifik pada minyak silikon. Misalnya, gugus alkil rantai panjang-dapat meningkatkan afinitas terhadap bahan organik dan pelumasan, sedangkan segmen polieter dapat meningkatkan hidrofilisitas.

Dari sudut pandang molekuler, minyak silikon memiliki tiga karakteristik struktur yang berbeda: Minyak silikon terdiri dari empat unit dasar dengan berbagai fungsi-M, D, T, dan Q (Gambar 2)-yang dihubungkan bersama dalam berbagai pola ikatan kovalen. Rantai molekul mengandung berbagai ikatan kimia, yang memberikan sifat berbeda. Misalnya, ikatan Si-O-Si memberikan ketahanan terhadap panas, ketahanan api, dan ketahanan cuaca, sedangkan ikatan Si-C memberikan aktivitas permukaan, hidrofobisitas, dan sifat penghilang busa. Kelompok metil silikon sangat penting; semua minyak silikon adalah turunan dari minyak metil silikon. Ikatan karbon-silikon dalam gugus metil silikon adalah yang paling stabil, sehingga minyak silikon memiliki sifat yang unik.

Secara umum, minyak silikon terutama disintesis dengan mempolimerisasi monomer atau bahan penghubung dengan berbagai fungsi melalui metode tertentu, atau dengan mencangkokkan ke tulang punggung polisiloksan atau rantai samping. Reaksi-reaksi tersebut terjadi melalui reaksi kesetimbangan siloksan, reaksi kondensasi antar gugus fungsi siloksan, dan reaksi hidrosililasi.

① Minyak metil silikon: Struktur molekul minyak metil silikon seluruhnya terdiri dari gugus metil. Ini menunjukkan aktivitas permukaan yang tinggi, tegangan permukaan yang rendah, mudah menyebar, dan sifat hidrofobik. Ini membentuk lapisan pelindung hidrofobik dan dapat bernapas pada kulit dan membantu rambut mempertahankan kilau alaminya. Oleh karena itu, minyak metil silikon dapat digunakan sebagai bahan penyebar, pelumas, dan emolien, sering kali menggantikan bahan berminyak tradisional seperti parafin dan petrolatum.

② Minyak silikon fenil: Ketika beberapa gugus metil dalam rantai molekul minyak metil silikon digantikan oleh gugus fenil, minyak silikon metilfenil dihasilkan. Minyak silikon metilfenil adalah cairan transparan tidak berwarna atau kuning. Kehadiran gugus fenil meningkatkan kompatibilitas dengan bahan dasar kosmetik dan meningkatkan kilap, sehingga berguna sebagai bahan tahan radiasi-dalam tabir surya.

③ Minyak silikon alkil rantai panjang metil-. Jika sebagian gugus metil dalam minyak metil silikon digantikan oleh gugus alkil rantai panjang, maka disebut minyak silikon alkil rantai panjang metil. Pengenalan gugus alkil rantai panjang-meningkatkan sifat pelumasan, penghilangan busa, dan anti-lengket pada produk. Semakin panjang rantai alkil dalam rantai molekul, semakin tinggi tegangan permukaan, indeks bias dan viskositas produk, serta semakin rendah densitasnya. Jika minyak silikon alkil rantai panjang metil digunakan dalam minyak rambut, minyak ini dapat meningkatkan pelumasan dan daya sebar produk serta meningkatkan kualitas rambut; jika digunakan dalam lipstik, dapat meningkatkan kelembapan dan sirkulasi udara pada lipstik; bila digunakan dalam produk tabir surya, ia memiliki efek anti{10}}radiasi yang sangat baik dan memiliki efek sinergis yang baik dengan peredam UV dan tabir surya.

④ Polieter-minyak silikon termodifikasi Polieter-minyak silikon termodifikasi mengacu pada minyak silikon yang mengandung segmen polieter dalam molekulnya. Segmen siloksan dalam rantai molekul polieter-minyak silikon termodifikasi memberikan tegangan permukaan yang rendah, sedangkan segmen polieter hidrofilik memberikan hidrofilisitas. Kedua segmen yang dihubungkan bersama menjadikannya surfaktan yang sangat baik. Ketika digunakan dalam kosmetik, tidak hanya dapat meningkatkan sifat pelumasan dan pelembab produk, tetapi juga mengurangi rasa lengket. Menurut struktur kimianya yang berbeda, minyak silikon polieter-yang dimodifikasi dapat dibagi menjadi jenis Si-O-C dan Si-C. Yang pertama memiliki dua segmen yang dihubungkan oleh ikatan Si-O-C, yang merupakan polieter terhidrolisis-minyak silikon termodifikasi dan tidak stabil; yang terakhir memiliki dua segmen yang dihubungkan oleh ikatan Si-C, yang merupakan minyak silikon termodifikasi-polieter yang tidak dapat terhidrolisis, yang relatif stabil dan mudah disimpan. Minyak silikon termodifikasi-polieter memiliki karakteristik kelarutan dalam air, emulsifikasi, aktivitas permukaan, dan kelembaman fisiologis. Jika ditambahkan ke dalam formula produk kimia sehari-hari, dapat menghasilkan produk yang tidak-menyebabkan iritasi pada kulit, memiliki sifat melembapkan dan antibakteri yang baik. Ini adalah bahan pembantu kosmetik yang sangat baik.

⑤ Aminoalkyl-minyak silikon termodifikasi: Aminoalkyl-minyak silikon termodifikasi mengacu pada minyak silikon yang beberapa gugus metil dalam rantai molekul minyak silikon dimetil telah digantikan oleh gugus aminoalkil, termasuk amina primer, sekunder, dan tersier. Sifat dan fungsi minyak silikon bervariasi tergantung pada gugus aminoalkilnya. Bergantung pada posisi gugus aminoalkil, minyak silikon-amino yang termodifikasi dapat dibagi menjadi minyak aminosilicone rantai samping-dan minyak aminosilicone terminal. Minyak aminosilikon yang paling umum digunakan adalah minyak silikon aminopropil. Karena polaritas dan reaktivitas gugus amino, lebih mudah untuk diemulsi dan didispersikan dibandingkan minyak silikon dimetil. Gugus amino juga dapat bereaksi secara fisik atau kimia dengan gugus di permukaan rambut, menyerap ke permukaan rambut dengan cara yang ditargetkan, menjadikannya lebih halus dan berkilau. Mereka banyak digunakan dalam sampo dan finishing tekstil untuk meningkatkan kemampuan mencuci kain, ketahanan terhadap penyusutan, dan kelembutan. Namun, minyak silikon amino dapat dengan mudah menyebabkan kain menguning, memiliki stabilitas yang buruk dan hidrofilisitas yang buruk, dan biasanya memerlukan penggunaan pengemulsi dalam jumlah besar untuk pembuatan emulsi. Oleh karena itu, minyak silikon amino polieter-yang dimodifikasi tidak hanya memiliki sifat anti-penguningan yang unggul dan stabilitas yang lebih kuat, namun juga dapat meningkatkan kehalusan, kelembutan, dan hidrofilisitas kain, sehingga secara signifikan meningkatkan kenyamanan dan daya tahan kain.

⑥ Minyak silikon termodifikasi amonium kuaterner-: Minyak silikon yang mengandung gugus amonium kuaterner dalam molekulnya disebut minyak silikon berbahan dasar amonium kuaterner-. Kation bakterisida dalam amonium kuaterner-minyak silikon termodifikasi menarik dan mengikat bakteri dan jamur bermuatan negatif, menghambat respirasi mereka, menembus sel bakteri, dan mengganggu metabolisme enzim, sehingga mencapai efek antibakteri. Silikon berbahan dasar amonium kuarter-juga tahan terhadap warna kuning dan dapat digunakan dalam perawatan kain. Jika ditambahkan ke sampo, minyak silikon berbahan dasar amonium kuaterner-juga dapat meningkatkan kualitas menyisir rambut, menjadikannya lembut dan berkilau.

⑦ Karboksil-minyak silikon termodifikasi Minyak silikon dengan gugus karboksil yang dimasukkan pada kedua ujung atau rantai samping minyak metil silikon disebut karboksil-minyak silikon termodifikasi. Gugus hidrokarbon karboksil utama adalah: -C2H4COOH, -CH2CHMeCOOH, -C10H20COOH, dll. Gugus karboksil bersifat reaktif dan polar dan digunakan dalam pemoles, pelumas, bahan pelepas, dan produk kain.

⑧ Mercapto-minyak silikon yang dimodifikasi mengandung gugus merkapto dalam molekulnya dan digunakan untuk memodifikasi berbagai polimer. Kelompok mercapto juga berinteraksi dengan rambut, sehingga minyak silikon mercapto-yang dimodifikasi digunakan dalam produk perawatan rambut dan pewarna untuk meningkatkan keterbasahan rambut dan mempertahankan warna rambut.

⑨ Minyak silikon termodifikasi-epoksi: Minyak silikon termodifikasi-epoksi adalah minyak silikon yang memiliki gugus epoksi yang dimasukkan ke dalam minyak metil silikon. Kelompok epoksi ini memberikan sifat reaktivitas, adsorpsi, dan ikatan silang. Ketika digunakan sebagai bahan perawatan permukaan, bahan ini dapat meningkatkan ketahanan terhadap kerutan dan kemampuan menjahit pada kain. Ketika digunakan sebagai bahan perawatan wig, bahan ini dapat meningkatkan kehalusan rambut dan mencegah kekuningan.

Keempat kategori ini merupakan produk silikon yang umum digunakan dalam kosmetik. Banyak orang tidak dapat membedakan keduanya. Faktanya, dalam sistem silikon kosmetik, perbedaan utama antara minyak silikon, lilin silikon, elastomer silikon, dan bubuk silikon berasal dari struktur kimianya (linier/-tautan silang/bubuk) dan bentuk fisiknya (cair/semi-padat/elastomer/bubuk), yang menyebabkan perbedaan signifikan pada tekstur, fungsi, dan skenario penerapannya pada kulit.

1. Minyak silikon adalah organosilikon paling dasar dalam kosmetik. Ini pada dasarnya adalah cairan polisiloksan linier.
2. Lilin silikon adalah minyak silikon yang dimodifikasi. Dengan memperkenalkan "gugus-seperti lilin" (seperti gugus stearil dan setil), ia memiliki bentuk dan sifat pengaturan "semi-padat/padat" seperti lilin tradisional (seperti parafin dan lilin lebah).
3. Elastomer silikon berbahan dasar polidimetilsiloksan. Grup yang saling terhubung-seperti grup vinil membentuk jaringan-tiga dimensi. Ruang antarmolekul dapat merangkum minyak silikon atau pelarut, sehingga memberikan elastisitas.
4. Bubuk silikon dibuat dari "polimer-ikatan silang silikon". Molekul membentuk struktur jaringan tiga-dimensi. Partikel bubuk memiliki gugus hidrofobik di permukaannya, sehingga kurang rentan terhadap penyerapan air.