II Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ШАМПУНЕЙ
Иванова Ю.В.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность: Данная работа поможет сориентироваться покупателям в мире рекламы, а также сохранить свои деньги и здоровье. В течение жизни состояние наших волос меняется. И не всегда в лучшую сторону. Зависит это и от состояния здоровья, и от экологии, и от погоды, и даже от времени года. Поэтому, средства, обеспечивающие вашим волосам комфорт некоторое время назад, сегодня могут оказаться неэффективными. В этом случае лучшим способом привести свои волосы в надлежащий вид будет обращение к специалистам, которые работают с профессиональной косметикой для волос.

Шампунь ― это моющее средство, которое представляет собой раствор солей калиевых кислот с добавкой экстрактов трав, ароматических веществ, масел и щелочей, смягчающих воду.

Цель нашего исследования: Выявить самый эффективный шампунь по его физическим показателям и химическому составу.

Задачи исследования:

  1. Изучить состав шампуней по этикетке;

  2. Провести опрос учащихся;

  3. Провести лабораторный эксперимент;

  4. Проанализировать полученные данные и сделать выводы.

Критерии для определения эффективности шампуней:

1. Результаты опроса.

2. Определение физических и химических свойств шампуней.

Объект исследования: Шампунь

Предмет исследования: Процесс определения состава и свойств шампуней

Методы исследования: Анализ литературных источников и интернет-ресурсов, анкетирование, эксперимент и обработка результатов.

Шампуни участвующие в исследовании:

Le Petit Marsilie, Garnier, Чистая линия, Heald&Shaldrs, Gliss Kur, Pantene PRO-V.

Практическое значение: результаты учебно-исследовательской работы могут быть использованы педагогами, воспитателями, студентами-практикантами для эффективности дополнительного образования в учебно-воспитательном процессе.

Часть 1. Обзор литературы

1. 1. Основные компоненты шампуней

При разработке новинок, с которыми во многом связываются перспективы развития находящегося в стагнации мирового рынка средств по уходу за волосами, большое значение отводится способностям производителя заинтересовать потребителя преимуществами производимой новой продукции. Наилучшим примером в данной области является стратегия ряда рыночных производителей, которая состоит в том, чтобы добавлять в выпускаемые ими серии средств по уходу за волосами витамины и минеральные соединения, такие, как кератин, глюкасил и витамин B. При этом проводится активная кампания по разъяснению потребителям пользы этих добавок для здоровья волос. Таким образом, теперь в состав почти всех красок, гелей и лаков для волос вводятся дополнительные элементы.

По этикеткам с упаковок шампуней мы определили их состав:

Вода (aqua). Обычно стоит на первом месте в перечислении состава на упаковке, вода - это базовый компонент, в который замешиваются все остальные компоненты. Вода составляет около 80 % всех компонентов.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Аммоний лаурил сульфат (AmmoniumLaurylSulfate) / Аммоний лаурет сульфат (AmmoniumLaurethSulfate) / Натрий лаурил сульфат (SodiumLaurylSulfate). Моющие средства, которые очищают волосы.

Детергенты среднего пенообразования. Кокамид DEA, MEA, или TEA (Cocamide DEA, MEA, или TEA) / Кокамидопропил бетаин (CocamidopropylBetaine). Это моющие средства, которые добавляются для образования мыльной пены. Кроме того, эти детергенты увлажняют и сгущают формулу шампуня для того, чтобы он легче распределялся.

Уровень pH. Цитрат натрия, или натриевая соль лимонной кислоты (SodiumCitrate). Это буферный агент, который держит на необходимом уровне pH шампуня (слегка кислый уровень) во время мытья волос. Цитрат натрия позволяет удалять с волос грязь и жир, а также помогает выравнивать кутикулы волос (чешуйки на каждом волосе), чтобы волосы выглядели гладкими и блестящими.

Воск. Гликоль дистеарат (GlycolDistearate) / Стеарат (Stearate). Эти вещества являются восками и добавляются в шампунь для улучшения внешнего вида и консистенции массы: они дают массе шампуня жемчужный блеск и позволяют шампуню легко вытекать из бутылки.

Смягчающие компоненты. Поликватерниум (Polyquaternium) / Кватерниум (Quaternium). Уплотняют шампунь и кондиционируют волосы.

Силиконовые масла. Диметикон (Dimethicone) / Циклометикон (Cyclomethicone). Покрывают и сглаживают кутикулы волоса, утолщая волос, уменьшая статическое электричество и добавляя волосам блеска. Кроме того, они облегчают расчесывание волос.

Увлажнитель. Пантенол (Panthenol). Форма витамина В, этот усердный увлажнитель (помогает волосам привлекать и удерживать влагу) работает изнутри и снаружи волоса: он проникает в кутикулу волоса и увеличивает ее, а также покрывает сверху для придания блеска.

Спирты. Цетиловый (Cetyl) / олеиловый (Oleyl) / стеариловый (Stearyl) спирты. Это гидратированные спирты, которые прикрепляется к внешней стороне ствола волоса и действуют как смазочный материал.[1]

1. 2. Способы аналитической химии

Мы определили условия для успешного решения задачи по качественном анализу:

  1. Необходимо иметь базовое представление о составе исследуемого объекта, его природе.

  2. Необходимо учитывать границы возможностей аналитических методов.

  3. Необходимо знать, что для нашего объекта невозможно на сто процентов гарантировать точность определения. Но всегда возможно получить ценную информацию, которая поможет в дальнейшем решении задачи.

Химический анализ можно разделить в соответствии с решаемыми проблемами на качественный и количественный. В данной работе мы рассмотрим только качественный химический анализ.

Качественный химический анализ - это определение (открытие) химических элементов, ионов, атомов, атомных групп, молекул в анализируемом веществе.

Решая вторую задачу, мы ознакомились с методами аналитической химии.

При анализе смеси веществ может оказаться так, что часть пробы растворима в воде, часть - в кислотах, часть - в растворе аммиака и т.д. В этом случае целесообразно провести дробное растворение пробы и получить ряд вытяжек - растворов, содержащих различные катионы и анионы и их смеси. Следует при этом добиваться, чтобы та часть пробы, которая растворяется в данном растворителе, была полностью извлечена из смеси и переведена в соответствующую вытяжку. Каждую вытяжку анализируют отдельно, так как при этом достигается дополнительное разделение сложной смеси и устраняется мешающее действие некоторых ионов. [6]

Часть 2. Опытно-экспериментальная работа по изучению физико-химических состав шампуней

2.1. Экспериментальная часть

1. Проведение опроса на определение самого популярного шампуня

Для того, чтобы определить наиболее используемые шампуни и протестировать их, был проведен опрос, в котором был задан вопрос: «Каким шампунем вы пользуетесь?». Наиболее используемыми шампунями оказались марки «Nivea», «Shauma», «Palmolive», «Чистая линия». Также были определены следующие шампуни марок: Pantene, GLISS KUR, Le Patit Marsilie. Данные представлены в диаграмме 1.

 

4%

4%

6%

6%

10%

12%

12%

 

Рисунок 1. – Популярность шампуня

Какой из этих шампуней самый лучший?

Для того чтобы ответить на этот вопрос я провела эксперимент

2. Определение внешнего вида шампуня

Таблица 1. - Характеристика внешнего вида шампуней

Марка шампуня

Цвет

Запах

Консистенция

1

Pantene

Прозрачный(безцветный)

Средний

Средний

2

Чистая линия

Прозрачный(зелёный)

Сильный

Жидкий

3

Le Patit Marsilie

Матовый(белый)

Средний

Густой

4

Garnier

Матовый

(оранжевый)

Сильный

Очень густой

5

Heald&Shalders

Матовый(белый)

Почти не чувствуется

Густой

6

GlissKur

Перламутровый(розовый)

Сильный

Очень густой

3. Определение пенообразования шампуня

Далее мы выяснили, какой из изучаемых шампуней при мытье образует больше пены. Именно образование большого количества пены обеспечивает удаление с волос и кожи головы различных загрязнений.

Мы налили в пробирку 1 мл шампуня, добавили 2 мл воды, закрыли пробирку пробкой и встряхивали раствор. Шампунь растворялся в воде, и образовывалась пена. Количество пены мы измеряли линейкой. Результаты занесли в таблицу 2.

Таблица 2. – Количество пены

Марка шампуня

Количество пены (в см)

1

Pantene

7,5

2

Le Patit Marsilie

6,5

3

Чистая линия

6

4

Garnier

5,5

5

GlissKur

5,5

6

Heald&Shalders

5,3

Данный эксперимент позволил сделать вывод, что лидером по пенообразованию является шампунь марки «Pantene».

4. Определения pH шампуня

Определили значение рН каждого из исследуемых образцов. Для этого мы опускали в пробирку с шампунем индикаторную бумажку, наблюдали изменение окраски индикатора и по шкале определяли значение рН.

Рисунок 2. - pH шампуней

5. Моющая способность шампуней

Оборудование: стеклянные палочки, часы

Белые нитки тщательно испачкали грязью, замочили в мыльном растворе шампуня (0,2 мл шампуня на 25 мл воды) на 10 минут. Затем взбалтывали в течение 30 секунд, отжали, сполоснули, высушили.

Вывод: Лучше всех отмыли шерстяные нитки шампуни марок «Heald&Shalders» и «Чистая линия»

6. Определение лучшего запаха

Для определения лучшего запаха шампуня взяли шампуни и налили в стаканы. Респондентам было предложено выбрать лучший шампунь на запах.

Результаты представлены в Диаграмме 2.

 

36%

28%

22%

 

Рисунок 3. - Число голосов

Вывод: наиболее понравившимся оказался шампунь марки «Garnier».

Выполняя работу, я установила:

1. Наиболее понравившимся оказался шампунь марки «Nivea».

2. Самым производящим пену является шампунь марки «Pantene».

3. Суммируя все показатели, наиболее эффективным оказался шампунь марки «Pantene».

Химический анализ:

7. Определение содержания хлора, pH, щелочности по CaCO3 c помощью Pool тестера

Содержание хлора в шампунях

Чистая линия – 0,5 мг/л(норма)

Garnier – от 0 до 0,5 мг/л

Le Petit Marsilie – от 0 до 0,5 мг/л

Pantene – 0,5 мг/л(норма)

Определение pH

Все растворы показали нейтральную или слабокислую среду.

Щёлочность по CaCO3

Чистая линия – 0

Garnier – 0

Le Petit Marsilie – 0

Pantene – 0

8. Обнаружение масел

В пробы мы добавили раствор марганцовки. Результат: LePeMa и Pantene полностью обесцветились. ЧистЛин и Garnier приобрели мутно - желтоватый цвет. Значит в этих шампунях есть масла которые обесцветили марганцовку. В шампунях ЧистЛин и Garnier не указано наличие масел значит обесцвечивание происходит от наличия других востановителей.

9.Обнаружение глицерина

При добавлении свежеприготовленного гидроксида меди (Cu(OH)2). Garnier и LePeMa приобрели синие и фиолетовые цвета, что говорит о наличии глицерина.

C3H5(OH)3 + Cu(OH)2 = комплекс синего цвета

10. Обнаружение воды

Мы добавили на специальную фильтровальную бумагу немного шампуней чтобы выяснить присутствует ли в них вода? Результат: На фильтровальной бумаге видно что шампунь LePeMa не имеет воды. Он представляет гелиевую структуру и на бумаге нет мокрого следа.

11. Обнаружение ионов магния

Добавляем в образцы KOH. Результат: В шампунях Garnier и LePeMa выпал студенистый осадок. Значит это ионы или Al3+ или Zn2+ или Mg2+. Чтобы это проверить мы провели эксперимент. Мы добавили еще KOH. Осадок не растворился. Значит это ионы Mg2+

Mg2+ +OH- = Mg(OH)2

Mg(OH)2 + KOH =/

12. Обнаружение стеариновой кислоты

Добавляем в пробы HCl. Результат: В шампуне Garnier выпал белый осадок. Значит в шампуне Garnier содержатся стеариновая кислота, которая не растворима

C17H35COOK + HCl KCl+C17H35COOH

Стеарат калия- жидкое мыло, растворим в воде, когда добавили HCl, то кислота выпала в осадок.

А в двух других ЧистЛин и Pantene появились пузырьки газа.

Значит там карбонаты, и выделился углекислый газ.

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2CO3 CO2

H2O

А на этикетке карбонаты не указаны. Это возможно сода.

Заключение

Мыла (соли высших жирных кислот) в значительной степени утратили свое значение в производстве шампуней. Тем не менее, в ряде случаев они остаются компонентом для приготовления некоторых шампуней. Обычные мыла - это натриевые, калиевые, аммониевые или алканоламмониевые соли лауриловой, миристиновой, пальмитиновой, олеиновой и других кислот растительного или животного происхождения. Ранее шампуни готовили исключительно на основе мыл, получаемых из кокосового масла. В настоящее время кокосовое масло смешивают с ненасыщенными мылами, получаемыми из оливкового или касторового масла - такие смеси обладают более мягким моющим и меньшим раздражающим действием и лучше вспениваются. В двух образцах[ обнаружена стеариновая кислота. Лучшие результаты по моющему действию, мягкости и пенящей способности имеют мыла, приготовленные из смеси моно- и триэтаноламинов.

Некоторые добавки вводятся в шампуни для получения следующих эффектов:

- снятие статического электричества, уменьшение секущихся эффектов волос;

- выравнивание поврежденных участков стержней волос;

- легкое расчесывание мокрых и сухих волос;

- минимизация пористости;

- придание волосам блеска и шелковистости;

- появление защиты от теплового и механического воздействия;

- увлажнение;

- придание объема и массы;

- восстановление поврежденных волос.

Как кондиционер действуют различные масла, жирные спирты, сложные эфиры, смачивающие вещества и белковые производные. Для шампуней, имеющих консистенцию обычного или жидкого крема, общепризнанным кондиционирующим агентом считается ланолин, растворимое ланолиновое масло и растворимые производные ланолина. Ценными качествами обладает катионный акриловый сополимер, добавка которого к шампуню облегчает расчесывание волос даже во влажном состоянии и уменьшает намагничивание волос. В шампунях обнаружены масла, глицерин, сода.

Таблица 3. - Результаты исследования:

 

Garnier

Pantene

Чистая линия

Le Petit Marsilie

Содержание хлора

Ниже нормы

Норма

Норма

Ниже нормы

pH

Кислая

Кислая

Кислая

Кислая

KMnO4 р-р

Обесцвечивает

частично

Обесцвечивает

Обесцвечивает

частично

Обесцвечивает

Cu(OH)2

Сине-феолетовый

Нет изменений

Нет изменений

Сине-феолетовый

Наличие H2O

+

+

+

-

HCl р-р

Осадок

Газ

Газ

Осадок

Суммируя все показатели, наиболее эффективными оказались шампуни марки Pantene и Чистая линия. В других шампунях оказались сода и жидкое мыло на основе стеариновой кислоты, которые не указаны на упаковке. Вместо стеарата калия используются другие моющие средства. Мы за качество производимых товаров.

Список использованной литературы

  1. ГОСТ Р 52345-2005 Изделия косметические гигиенические моющие. [Текст]/ Общие технические условия.

  2. ГОСТ 28303 – 89. Изделия косметические. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение. [Текст]/

  3. Вилкова, С.А. Товароведение и экспертиза парфюмерно -косметических товаров.[Текст]/ – М.: Деловая лиетратура, 2000.

  4. Исследования непродовольственных товаров /[Текст]/ И.М. Лифиц, Е.Д. Леженин, А.И. Меркулова и др. – М.:Экономика, 1988.

  5. Лифиц, И.М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации /[Текст]/ Учебник – 2-е изд., испр. И доп. – М.: Юрайт – М, 2001.

  6. Практикум по аналитической химии //[Текст] М.И. Лебедева, Б.И. Исаева и др. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. – 79 с.

  7. Справочник товароведа непродовольственных товаров [Текст]– М.: Экология, 1999.

  8. Товароведение непродовольственных товаров [Текст]– М.: «Издательство ПРИОР», 2001.

  9. Товароведение непродовольственных товаров[Текст] / Под редакцией Л.И. Байдоковой – К.: Высшая школа, 1997

  10. Товароведение непродовольственных товаров. [Текст]/ Часть 1. Серия «Учебники 21 века». – Ростов н/Д:»Феникс», 2001.

Приложение

Химический анализ шампуней

Фото 1. Пенообразование.

Фото 2 и 3. Определение pH шампуней.

Приложение

Фото 4. Моющая способность шампуней.

Фото 5. Результаты пул тестера.

Приложение

Фото 6. Эксперимент 7.

Фото 7. Эксперимент 8.

Приложение

Фото 8. Эксперимент 9 (вид сверху)

Фото 9. Эксперимент 9 (вид снизу)

Приложение

Фото 10. Эксперимент 11.