Cosmetiques

8/9/2019 Cosmetiques

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Viviane MAHIEUCcile MOUCHERON

La chimie desproduits cosmtiques

Atelier de chimie - CUDEC

Les Cahiers du CeDoP

Le prsent document est protg par la lgislation sur le droit dauteur. Il ne peut fairelobjet daucune reproduction, sous quelque support que ce soit, ni daucunecommunication au public, sous quelque forme que ce soit et moyennant quelqueprocd technique que ce soit, sans lautorisation expresse du titulaire du droitdauteur.

Universit Libre de Bruxelles, 2003, pour ldition graphique et la publication en ligne


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LA CHIMIEDES PRODUITSCOSMTIQUES

Viviane MahieuCcile Moucheron

Centre universitaire de Didactiquepour lEnseignement de la Chimie (CUDEC)

http://www.ulb.ac.be/sciences/cudec


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Les succs remports par les fascicules La chimie dans la cuisine , La chimie dansla maison et Quy a-t-il donc l-dedans ? nous ont incits prparer un nouveaudossier portant cette fois sur les produits cosmtiques.

Ce document est la fois un fascicule documentaire, mais rassemble aussi desexpriences simples qui peuvent tre ralises dans les tablissements denseignementsecondaire.

Nous esprons quil aidera les professeurs de chimie illustrer leurs cours.

Nous tenons remercier tous ceux qui nous ont aides par leurs apports divers laralisation de ce fascicule.


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TABLE DES MATIERES

1. LES PRODUITS CAPILLAIRES........................................................ ................................................ 5

1.1LE CHEVEU ....................................................... ............................................................ ..................... 5Proprits du cheveu ......................................................................................................................... 6

1.2LES SHAMPOINGS........................................................ ............................................................ ........... 7Composition dun shampoing pour cheveux normaux....................................................................... 81.3LES PRODUITS POUR PERMANENTES.......................................................... ......................................... 9Composition dune prparation liquide pour permanente................................................................. 9

1.4DCOLORATION ET COLORATION DES CHEVEUX ....................................................... ....................... 10 Dcoloration ................................................................ ......................................................... ........... 10Coloration........................................................................................................................................ 11

1.5DMONSTRATION : FORMATION DE COLORANTS AZOQUES ................................................ ............. 12

2. PRPARATIONS COSMTIQUES................................................................. ................................ 14

2.1LES ROUGES LVRES...................................................... ........................................................ ....... 142.2MANIPULATION : BAUME ANTI-GERURES POUR LES LVRES ...................................................... .... 15

3. LES POUDRES ...................................................... ........................................................... .................. 17

4. PRPARATIONS COSMTIQUES POUR LES SOINS DE LA PEAU ...................................... 184.1MODE DACTION DES CRMES ET LAITS COSMTIQUES ....................................................... ............. 184.2LES PRPARATIONS COSMTIQUES........................................................ ........................................... 184.3MANIPULATION : PRPARATION DUNE MULSION EAU/HUILE: LE GOLDCREAM.............................. 194.4MANIPULATION : COMMENT RECONNATRE LA NATURE DE LA PHASE CONTINUE DANS UNEMULSION?................................................... ............................................................ ............................. 20

5. LES DENTIFRICES........................................................... ..................................................... ........... 22

5.1LES COMPOSANTS DUN DENTIFRICE..................................................... ........................................... 225.2MANIPULATION : PRPARATION DUN DENTIFRICE ................................................... ....................... 23

Premire prparation ...................................................................................................................... 23Deuxime prparation ..................................................................................................................... 23

5.3MANIPULATION : COMPARAISON ENTRE UN DENTIFRICE MAISON ET UN DENTIFRICE COMMERCIAL 246. LISTE DES FORMULES............................................................. .................................................... .. 26

AUTRES TITRES DISPONIBLES DANS LA MME COLLECTION ........................................... 29


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1. Les produits capillaires

1.1 Le cheveu

Fig. 1 : coupe de la peau

Les cheveux sont des parties diffrencies des tissus pidermiques. Le cheveu senfoncedans le cuir chevelu dans une cavit appele follicule pileux. A la base de ce follicule setrouve la racine du cheveu (fig. 2) dans laquelle seffectuent les transformations

biochimiques, ainsi quune tige kratineuse qui est inerte biologiquement. Le folliculepileux disparat la mort du cheveu et se reforme la naissance dun nouveau cheveu,montant et descendant dans le derme comme un yoyo !La racine du cheveu comporte la papille dermique, des glandes sbaces, des vaisseauxsanguins capillaires, des muscles et est entoure dun rseau de nerfs.La kratinisation du cheveu se produit dans le dernier tiers de la racine, o il acquiertses caractristiques structurales.

Fig. 2 : racine du cheveu


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On distingue trois parties importantes dans le cheveu ou tige pilaire : le canalmdullaire, le cortex et la cuticule. Le canal mdullaire, appel mdulla ou molle, setrouve au centre de la tige et est entour par une couche paisse, trs kratinise : le

cortex. Celui-ci est constitu dun arrangement cylindrique de cellules allonges de 50 100 m de long. La cuticule est une couche fine et dure constitue de lamelles dekratine embotes les unes dans les autres qui est particulirement rsistante auxagressions chimiques.Dans le follicule en cours de croissance, de grands mlanocytes sont disperss parmi lescellules prolifratives qui formeront le cortex du poil et dtermineront sa couleur.

Fig. 3 : coupe transversale dun cheveu

La kratine est une protine constitue essentiellement de glycine et de leucine ainsique dun acide amin soufr : la cystine. La chane polypeptidique forme une hlicedroite appele hlice dont la forme est maintenue par des ponts hydrogne (structuresecondaire de la protine). Plusieurs de ces hlices sont lies entre elles par dautres

ponts hydrogne et par des ponts disulfures. Ceux-ci sont sensibles laction desrducteurs.

Proprits du cheveu

Malgr les cailles serres de sa cuticule, lecheveu est permable leau et peut absorber

jusqu 30% de son poids en eau. Sa longueur etson diamtre peuvent alors augmenter de 2% et

jusqu 20% respectivement.

Fig. 4 : cuticule du cheveu


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Cest cette proprit qui est utilise danslhygromtre cheveu qui mesure lhumiditde lair. Cet appareil est compos dun cheveureli une aiguille qui enregistre la variation

de longueur du cheveu en se dplaant devantun cadran gradu.

Fig.5 : hygromtre de Saussure

Les ponts hydrogne sont sensibles lhumidit qui entrane leur rupture. Lorsque lecheveu sche, ils se reforment selon lemplacement quont alors les chanes de kratine,ce qui peut modifier la forme du cheveu de manire provisoire. Cest cette proprit quiest utilise lors des brushings et des mises en plis.

Cette modification est cependant provisoire et si lon veut donner au cheveu une forme plus durable il faut agir sur les ponts disulfures, plus solides. Quand ceux-ci sontrompus par raction chimique, les chanes de kratine peuvent tre dplaces et lecheveu devient mallable. Il est ds lors possible de friser un cheveu trop raide ou dedfriser un cheveu trop boucl.

1.2 Les shampoings

Les shampoings actuels ont t labors au cours des annes soixante. Ils contiennentde 10 30 ingrdients. Un premier groupe est constitu des dtergents, un second dessubstances auxiliaires tandis quun troisime contient des ingrdients actifs qui

remplissent des fonctions particulires.

Les dtergents doivent remplir diffrentes fonctions et rpondre de nombreux critres.Ils doivent laver de manire efficace, quelle que soit la duret de leau, ne pas agresserla peau et les muqueuses, mousser de manire agrable, supporter un pH neutre oulgrement acide, tre compatibles avec les autres ingrdients, tre biodgradables, ne

pas produire de charge statiqueParmi les dtergents anioniques, ce sont les sulfates dalkyles qui sont les pluscouramment utiliss avec les sulfates dthers dalkyles et les carboxylates dthersdalkyles utiliss en prsence des prcdents ou de dtergents amphotres.


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Les substances auxiliaires que lon ajoute aux shampoings augmentent leurs performances ou remplissent un but prcis. On ajoute des polydimthylsiloxanes pour

amliorer le coiffage, des hydrolysats de protines pour rduire le potentiel irritant desdtergents ioniques, des esters de lacide sulfosuccinique* pour leurs propritsmoussantes, des agents regraissants pour rduire leffet dgraissant du lavage, deshydratants tels les polyols, des agents paississants de manire ajuster la viscosit delensemble, tels les alcanolamides, des agents conservateurs comme un ester de lacide

p-hydroxybenzoque, des agents complexants (EDTA), des absorbeurs UV, desantioxydants, des agents tamponnants

Composition dun shampoing pour cheveux normaux

Ingrdient *% shampoing

normal% shampoing

journalier

Sulfate dther dalkyle*(28%)

50 40 dtergent

Amidopropylbtane*(30%)

- 5 dtergent

Ester de lacidesulfosuccinique* (30%) - 5 agent moussant

Hydrolysat de protine(30%)

5 5

Alcanolamide* 3 3paississant et

hydratant

Propylne glycol* 1 1 hydratant

Ingrdients auxiliaires, eau Ad 100

Remarques :Ad 100 veut dire amener la solution 100 %* Les formules de certains ingrdients sont runies en fin de fascicule, p. 26.


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1.3 Les produits pour permanentes

La premire action des produits destins aux permanentes est de rduire partiellement(20%) les ponts disulfures au moyen dun sulfite inorganique (1) ou dun mercaptan

(2) :

R-S-S-R + M2SO3! R-S-M + R-S-SO3M (1)

R-S-S-R + 2 HS-CH2-COO-! R-SH + HS-R + -OOC-CH2-S-S-CH2-COO

- (2)

Aprs modelage du cheveu la forme souhaite, loxydation permet de reformer lesponts disulfures. Toutefois, ceux-ci ne se reforment jamais dans leur position originale,ce qui fait que la permanente cause toujours une altration de la structure du cheveu.Les formulations pour permanentes sont soumises des contraintes lgales : la

proportion en agent rducteur ne doit pas dpasser 11% et le pH de la prparation ne peut tre suprieur 9,5 de manire viter les irritations de la peau et limiter lesdommages causs aux cheveux. Lagent rducteur le plus utilis est lacidethioglycolique ou mercaptoactique. Le pH est ajust par la prsence de basesinorganiques comme lammoniaque, le carbonate dammonium ou organiques commela monothanolamine.Parmi les agents oxydants, cest le peroxyde dhydrogne qui est le plus utilis ensolution acide de manire ajuster le pH entre 2 et 4. Un autre oxydant habituel est le

bromate de sodium qui prsente moins de problmes de stabilit que le peroxydedhydrogne.

Composition dune prparation liquide pour permanente

Mlange rducteur :

Ingrdient % ActionThioglycolate dammonium (50%) 24 RducteurHydrognocarbonate dammonium 2 Rgulateur de pHMonothanolamide dacides gras de noix de coco 0,5 Dtergent et paississantIsooctylphnol thoxyl 1 Dtergent, mulsifiant

Isopropanol 2Divers 1 Parfum, opacifiant...Eau 69,5 Solvant

La chevelure est lave, essore et les cheveux sont enrouls. On enduit ensuite lescheveux enrouls de la prparation rductrice quon laisse agir pendant 10 40 minutes.La prparation est ensuite rince abondamment et le mlange oxydant est alors appliqu

pendant 5 10 minutes pour reformer les ponts disulfures qui fixeront les nouvellesondulations de la chevelure.


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Mlange oxydant :

Ingrdient % ActionPeroxyde dhydrogne (solution 100

volumes)

10 Oxydant

Acide actique 0,1 AcidifiantEau distille 90

1.4 Dcoloration et coloration des cheveux

Dcoloration

Le processus de dcoloration des cheveux est bas sur ladestruction oxydative des mlanines qui constituent les

pigments du cheveu. Les grains de mlanine (voir formuleci-contre) sont disperss dans les cellules de la cuticule et

particulirement dans les cellules du. Cortex. Ils adhrent la kratine au moyen de rsidus de polypeptides.Loxydation des mlanines seffectue par le peroxydedhydrogne en prsence dammoniaque ou par unmlange de peroxodisulfates et de peroxydes.

Le mlange oxydant altre aussi les composants

polypeptidiques du cheveu au niveau des liaisonshydrogne et des ponts disulfures, des fonctions amides etamines, ce qui modifie radicalement la nature du cheveu.Le peroxyde dhydrogne, en milieu basique, rduit aussiles ponts disulfures de la kratine, ce qui dissocie les fibreset rend le cheveu plus accessible aux colorants ou lagentoxydant O2.

H2O2 + 2 OH-! O2 + 2 H2O + 2 e

-

R-S-S-R + H2O2 + 2 OH- O2 + 2 H2O + 2 R-S

-

Un cheveu dcolor est plus sec, plus cassant, plus difficile peigner. Il devient aussi plus poreux et plus sensible lhumidit. En revanche, il absorbe plus facilement lescolorants et les prparations pour permanentes.

Les shampoings claircissants sont des solutions moussantes ammoniacales dedtergents qui sont mlanges immdiatement avant lusage avec une solution de

peroxyde dhydrogne 6 %.

N

N

O

N

O

O

O

O

O

H

H

H

Fig. 6 : mlanine


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Coloration

Les substances utilises pour la coloration du cheveu sont au dpart des substances

faiblement colores ou incolores. Cest par raction de polymrisation oxydative avecles agents oxydants que la coloration apparat.Pour obtenir une substance fortement colore, on fait appel des diamines ou desaminophnols. On appelle bases les diamines aromatiques ou les aminophnols dont lesgroupes fonctionnels sont en ortho ou en para lun de lautre et on appelle coupleurs lesmta diamines et mta aminophnols.Les bases et les coupleurs sont les prcurseurs des colorants. Utiliss seuls, lescoupleurs donnent des nuances faibles par oxydation.La prsence de groupes nitro sur le noyau benznique donne des colorations jaunes,rouges ou violines tandis que les composs triamins teignent en rouge ou brun et lesdiamins en brun fonc ou noir. Suivant le rsultat que lon dsire obtenir, il existediffrents types de mlanges colorants.

La coloration permanente :

Cest une coloration dfinitive qui ne slimine pas au shampoing et dont laction durejusqu la repousse des racines . Elle colore en plus clair, dans le mme ton, en plusfonc, en reflets et couvre aussi jusqu 100% des cheveux blancs.Dans ce type de coloration, les colorants sont crs directement sur et dans le cheveu

par une srie de ractions successives : des ractions doxydation, de couplage ou de

condensation qui se font en prsence deau oxygne en milieu ammoniacal.Dans un premier temps, une base de type diamine aromatique est oxyde par le peroxyde dhydrogne pour donner une quinonediimine qui ragit ensuite avec uncoupleur pour former une diphnylamine qui peut soit encore ragir comme coupleursoit tre oxyde de manire former le colorant dsir (voir ci-aprs).


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La coloration directe :

Cest une coloration semi-permanente qui sestompe au fil des shampoings. Elle coloreen naturel, dans le mme ton ou fonce lgrement, donne des reflets et permet aussi de

camoufler les premiers cheveux blancs (jusqu 30%). Ce but est obtenu en utilisant descolorants qui ont une grande affinit pour la kratine et sont capables de pntrer lintrieur de la gaine du cheveu. Une nuance naturelle ne peut tre obtenue par un seulcolorant, il faut en mlanger plusieurs en veillant leur compatibilit. Ce sont engnral des composs nonioniques ou cationiques de masse molculaire peu leve etde solubilit faible dans leau. Parmi ceux-ci, on trouve des nitrophnylne diamines,des nitroaminophnols ou des colorants azoques qui sont solubiliss dans des solvantstels que le cyclohexanol, lther de glycol ou lalcool benzylique que lon mlangeensuite de leau et un shampoing.

La coloration fugace :

Elle apporte une couleur lgre dans le mme ton, des reflets ou sutilise pour embellirles cheveux gris. Elle disparat au premier shampoing. Dans ce cas, les colorants sontdposs la surface du cheveu. La plupart des colorants employs sont les mmes queceux que lon utilise dans lindustrie textile et lainire, ce sont par exemple descolorants azoques, anthraquinoniques ou triarylmthane.

1.5 Dmonstration : formation de colorants azoquesR.V. Stick, M. Mocerino, D.A. Franz, Azo Dyes J. Chem. Educ. 1996, vol. 73,

pp.540-541. Dans cette dmonstration qui peut se faire laide dun rtroprojecteur, onralise la diazotation de la 4-nitroaniline que lon couple ensuite avec diffrents

phnols.

Matriel et produits :

1 erlenmeyer de 25 mL,

2 pipettes gradues de 5mL, bain de glace,prouvette et porte-prouvette, 3 botes de

ptri ou trois bchers.4-nitroaniline, chloruredhydrogne concentr,nitrite de sodium,

phnol, 1-naphtol, 2-naphtol, thanol,hydroxyde de sodium


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Mode opratoire :

On place 50 100 mg de 4-nitroaniline dans un erlenmeyer de 25 mL auquel on ajoute1 mL dHCl concentr. On ajoute ensuite 2 mL deau de manire dissoudre le

chlorhydrate form. Le mlange est refroidi au bain de glace et on y ajoute ensuitegoutte goutte une solution de 100 mg de nitrite de sodium dans 2 mL deau. Lemlange qui contient maintenant le sel de diazonium est laiss dans le bain de glace.On aura prpar trois bchers de 250 mL ou trois botes de ptri contenantrespectivement 50 100 mg de phnol, 1-naphtol, 2-naphtol, dissous dans 10 mLdthanol auquel on ajoute 5 mL de solution de NaOH 2 mol/L et que lon place sur lertroprojecteur.Le colorant azoque est alors prpar en ajoutant une deux gouttes de solution de selde diazonium chacune des solutions de phnols.Le phnol donne un colorant rouge, tandis que le 1-naphtol et le 2-naphtol donnentrespectivement des colorants bleus et pourpres.

NO2

NH2

HCl

NaNO2 OC

NO2

N N Cl-(+)

O-Na+

NO2

N N

OH


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2. Prparations cosmtiques

Depuis lantiquit, le dsir de beaut amne ltre humain modifier et amliorer sonapparence. Toutes les prparations cosmtiques contiennent des composants destins

prendre soin de la peau et la protger ainsi quune plus ou moins grande quantit desubstances couvrantes et de colorants qui masquent les dfauts, changent la teinte de la

peau, du tour de lil, des lvres ou des ongles.Les agents colorants sont nombreux et consistent notamment en pigments minraux telsque : le talc, loxyde de zinc, le kaolin*, loxyde de titane, qui donnent une couleur

blanche, les oxydes de fer, de chrome, loutremer*, etc... Autour des yeux, seuls sontadmis des pigments inoffensifs pour les muqueuses et les yeux. Il existe aussi unelgislation pour les pigments prsents dans les rouges lvres.

2.1 Les rouges lvres

Les rouges lvres servent protger les lvres du desschement et des gerures et enamliorer laspect en en modifiant la couleur et le brillant.Ils sont constitus dun mlange dhuiles, de graisses et de cires auxquelles on ajoutedes colorants, des conservateurs, des antioxydants et ventuellement des substancesapaisantes et cicatrisantes.Les ingrdients de base sont des cires comme les cires dabeille, de carnauba*

(provenant des feuilles du palmier carnauba), qui ont une temprature de fusiondenviron 80C, qui sont relativement fermes et donnent un aspect lustr. Les

paraffines, de temprature de fusion comparable, sont plus mallables. Lalcoolctylique* sert dagent de liaison entre les ingrdients polaires et non polaires. Lalanoline* offre ladhsion et le brillant et lhuile de ricin est utilise pour sa propritdagent mouillant pour les pigments. Losine a t utilise longtemps comme pigmentcar elle adhre bien aux lvres et les colore durablement mais elle est actuellementremplace en grande partie par des pigments organiques insolubles et des oxydes de fer.La prparation contient aussi des substances stabilisantes et des conservateurs :antioxydants qui empchent le rancissement des graisses et antibactriens quiempchent la prolifration des germes pathognes pendant le stockage mais surtout

pendant le temps dutilisation.Certaines substances sont ajoutes aussi pour prserver lintgrit des lvres : le

palmitate ou lactate de la vitamine A*, lallantone*, le panthnol*. Certains rougescontiennent aussi des filtres UV et des parfums pour masquer lodeur naturelle desingrdients.


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Exemple de formulation dun rouge lvres :

Substance % Effet

Huile de paraffine* 30 graissant et lustrantVaseline* 20 graissant et lustrantCire dabeilles 10 graissant et lustrantGlycrine 1 agent humidifiantAcide starique* 6,5 dispersant des pigmentsTrithanolamine 1,6 affine lmulsionLaques* 8 colorantSolution dosine 22,9 colorantParfum 2

2.2 Manipulation : baume anti-gerures pour les lvres

Rf.: C. Most, Jr., Antichap Lipstick and nonbonded interactions J. Chem. Ed.,p.194, vol.53, 1976Test-Achats, Beaut mode demploi p.220,1985

Cette exprience permet dillustrer le principe like dissolves like en examinant ladissolution immdiate des composants du baume et dautre part son action impermablequi illustre linsolubilit mutuelle de substances de nature diffrente.Le mlange a des proprits thixotropes qui font que la surface du stick devient fluide

lorsquon lapplique mais reste solide au repos.La prparation du baume doit tre effectue dans des conditions dhygine et de

propret parfaites si lon dsire le tester ou sen servir.

Prparation du tube :

Dcouper un rectangle de 12 x 10 cm dans une feuille daluminium. Replier sur 2 cmles deux cts opposs de la longueur de 12 cm en aplatissant bien de manire viterles plis.

Enrouler la feuille daluminium autour dun crayon pais ou dun perce-bouchon n6 etmaintenir enroul laide de papier collant. Oter prudemment le perce-bouchon et le

remplacer par un bouchon en lige en orientant le grand diamtre vers le haut. Placer


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lensemble sur le petit diamtre dun bouchon de diamtre suprieur lorifice et fixerle tout avec du papier collant avant lopration de remplissage. Le plus petit bouchon

peut servir dplacer le baume vers le haut et le plus grand empcher le mlangefondu de scouler lors du remplissage.

Faire plusieurs tubes de la mme manire.

Prparation du baume :

a) Crat la rose

Ingrdients et matriel :

Carmin* : 0,5 gCire blanche* : 50 gVaseline : 50 g

Essence de rose :10 gouttesBcher de 250 mL, spatule, bain-marie, trpied et bunsen ou

plaque chauffante, feuilledaluminium, perce-bouchon,

bouchons de lige, papier collant

Mode opratoire :

Dans un bcher propre plac dans un bain-marie, mlanger la cire et la vaseline enremuant avec la spatule. Ajouter ensuite le carmin et homogniser. Laisser refroidir un

peu avant dajouter lessence de rose, mlanger nouveau et verser prudemment dans leou les tubes en aluminium.

b) Crat labial PBIV(mmento de pharmacie galnique publi par lassociation pharmaceutique belge.)

Substance %

Cire blanche* 50Paraffine liquide 24,5Paraffine solide 24,5Carmin* 0,4Essence de granium 0,1Essence de bergamote 0,5

Mode opratoire :

Triturer le carmin en poudre avec une petite quantit du mlange pralablement fondudes trois premires substances. Lorsque le mlange est homogne, ajouter le reste de

matires grasses puis, en agitant la masse presque refroidie, y incorporer les essences.


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3. Les poudres

Ce sont des fards dont la couleur est attnue. Les matires poudreuses doivent tre

finement pulvrises et dotes dun grand pouvoir couvrant.Les composs les plus utiliss sont, par ordre de pouvoir couvrant dcroissant, loxydede titane, le lithopone (mlange de sulfure de zinc, de sulfate de baryum et doxyde dezinc), le sulfure de zinc et loxyde de zinc.Leffet de blancheur provient de la rflexion de la lumire par la poudre.Les diffrentes nuances obtenues pour les poudres proviennent du mlange de pigments

blancs et colors (principalement des oxydes de fer) que lon ajoute des matires debase comme le carbonate de magnsium, le kaolin* collodal ou le talc*. Par exemple,pour obtenir les diffrentes nuances de rose chair, il faut ajouter aux pigments colors,une trs faible quantit doxyde de titane, en raison de sa faible densit et de son

pouvoir rflchissant lev.Pour donner la poudre une meilleure adhsion, on ajoute souvent du starate de zincou de magnsium qui la rend un peu plus grasse.

Exemple de formulation dune poudre :

Composant %Starate de zinc 20Starate de magnsium 15

Oxyde de zinc 15Oxyde de titane 5Kaolin* 10Carbonate de calcium 25ColorantsParfum


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4. Prparations cosmtiques pour les soins de la peau

La surface de la peau est lgrement acide (pH 6 environ), ce qui joue un rle dans ladfense de lpiderme contre les agressions bactriennes. Ce manteau acide est fourni

par les glandes sbaces.La peau est expose de nombreuses attaques dagents extrieurs : la lumire, lesintempries (les vents chauds dshydratent lpiderme, les vents humides et salsenflamment la peau), en outre, les poussires rayent lpiderme et ouvrent la porte auxmicrobes.Le revtement cutan est un gel protique dans lequel les protides sont plus ou moinsassocis des lipides et fortement gonfls deau. En moyenne, la peau contient 27% de

protides et 70 % deau. Celle-ci contient en solution des sels minraux et des glucides.La surface de la peau qui est kratinise est moins hydrophile que les couchesinfrieures. Il semble en effet que la prsence dacides amins soufrs dans la kratineainsi que le grand nombre de ponts entre les chanes de cette protine en bloquent lesfonctions hydrophiles. La teneur en lipides de la peau varie de 2,5 4 % et, chaque jour,nous en liminons 2g au moyen des scrtions sbaces. Ces lipides se trouvent sousforme de glycrides, dacides gras et de lcithine fixs sur des protines que lonappelle alors lipoprotines. Ces composs rendent les membranes cellulaires semi-

permables.

4.1 Mode daction des crmes et laits cosmtiques

Les cosmtiques peuvent avoir une action physique, physico-chimique ou chimique.La peau tant une membrane semi-permable, des molcules de petites dimensions

peuvent diffuser au travers de sa surface, surtout si elles sont liposolubles.La permabilit de la peau peut tre modifie par la fixation dions sur les protinessuperficielles.Parmi les constituants des prparations cosmtiques, les protides peuvent se combineravec les lipides de la peau : les kratines entrent en combinaison avec les lipides endonnant lieu des lipoprotines dont les caractristiques physico-chimiques sontdiffrentes de celles des molcules de dpart et peuvent donner un aspect plus agrable lpiderme. Les hydrocarbures, par contre, ne donnent que des associations physiques(adhsion) et ne ragissent pas avec les constituants de lpiderme.

4.2 Les prparations cosmtiques

Les prparations cosmtiques doivent prsenter un certain nombre de qualits :

tre neutres ou lgrement acides ; ne pas tre trop hygroscopiques ; ne pas tre impermables pour que llimination des dchets par lorganisme

soit possible ; avoir une composition proche des scrtions normales de lpiderme et de sa

composition physiologique ; pouvoir pntrer dans la peau.


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1. La plupart de ces prparations se prsentent sousforme dmulsions eau / huile ou huile / eau danslesquelles de fines gouttelettes dune des phases

sont disperses dans lautre phase appele phasecontinue.

Pour que lmulsion soit stable, il faut ajouter unmulsifiant : substance tensioactive caractrise

par la prsence dans la molcule dune partielipophile (chane carbone) et dune partiehydrophile ionise ou non.

Groupe hydrophile

Chane lipophile

Fig. 9 : Reprsentation schmatique dune

mulsion huile/eau contenantdes molcules tensioactives

4.3 Manipulation : prparation dune mulsion eau/huile: le goldcream

Produits et matriel :

Cire blanche* : 8 gBlanc de baleine : 10 gHuile darachide : 55 g

Eau : 20 gHuile de ricin : 5 gBain-marie, bchers de100 mL et 250 mL,agitateur,thermomtre,prouvette gradue et

plaque chauffante oubunsen, trpied etplaque mtallique

Fig.7 : Microphotographie dune mulsion

Fig. 8 : Schmatisation dunemolcule tensioactive


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Mode opratoire :

Introduire la cire, le blanc de baleine et lhuile darachide dans le bcher de 250 mL et

faire fondre le mlange dans un bain-marie 50 C environ. Mesurer 20 mL deau quelon transvase dans le bcher de 100 mL plac aussi dans le bain-marie 50 C.Lorsque le mlange huileux est fondu, ajouter leau en remuant continuellement pourobtenir une masse crmeuse. Ajouter ensuite lhuile de ricin.

4.4 Manipulation : comment reconnatre la nature de la phasecontinue dans une mulsion?

Un moyen simple de reconnatre la nature grasse ou aqueuse de la phase continue estdajouter lmulsion un mlange de colorants dont lun est soluble dans les graisses etlautre soluble dans leau : lmulsion phase continue grasse prendra la couleur ducolorant soluble dans les graisses et lmulsion phase continue aqueuse prendra lacouleur du colorant soluble dans leau.


Emulsions diversesAmarantheJaune de beurre

Bleu de mthylneVerres de montrePipettes ou cuillres

Mode opratoire :

A laide dune petite cuillre, prlever une quantit de la taille dun pois de chacune desmulsions tester et les transfrer sur chacun des verres de montre. Ajouter une pointede spatule du mlange de colorants chaque chantillon et mlanger (essuyer la spatule laide de papier absorbant entre chaque prlvement). Observer la couleur du mlangeet en dduire la nature de lmulsion.

Mlange de colorants :1) amaranthe* (rouge), soluble dans leau et jaune de beurre

(dimthylaminoazobenzne*), soluble dans les graisses.2) bleu de mthylne* (bleu), soluble dans leau et jaune de beurre

(dimthylaminoazobenzne*), soluble dans les graisses.


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CeDoP 21

Quelles sont les mulsions phase continue grasse, phase continue aqueuse ?Remplir le tableau ci-dessous en testant des mulsions diverses :

Nom de lmulsion Couleur Type dmulsion1234


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5. Les dentifrices

On utilise un dentifrice pour liminer les dbris de nourriture et la plaque dentaire de lapartie accessible de la surface des dents.

Un dentifrice contient dune manire gnrale un abrasif, un humectant, un liant, undtergent, un ou plusieurs conservateurs et un ou plusieurs agents thrapeutiques. Il se

prsente sous forme de poudre, de pte ou de gel. Les formes les plus populaires sontles ptes et les gels dont 5 milliards de tubes sont vendus dans le monde chaque anne.La formulation dun dentifrice varie dun fabricant lautre mais contient en gnral de10 40 % dabrasif, de 20 70 % dhumectant, de 5 30 % deau, de 1 2% de liant,de 1 3 % de dtergent, de 1 2 % daromatisant et de 0,1 0,5 % dagentthrapeutique.

5.1 Les composants dun dentifrice

1) Abrasif :

On utilise divers abrasifs pour liminer la plaque dentaire. Il sagit de la craie (CaCO3),la terre de diatomes, Al(OH)3, Ca3(PO4)2 et la silice amorphe SiO2. Le choix du oudes abrasifs est conditionn par leur pouvoir dabrasion : trop faible il est inefficace,trop important il raye lmail qui recouvre les dents.

2) Humectant :

Il prvient le durcissement du mlange. On utilise dans ce but des polyalcools chanecourte : le glycrol qui donne une sensation de chaleur ou le sorbitol* qui donne unesensation de fracheur.

3) Liant :

Le liant a pour fonction dempcher les solides de se sparer de la prparation. Ce sontdes molcules longue chane telles le sel de sodium de la carboxymthylcellulose* oulhydroxymthylcellulose, lagar-agar*, la gomme adragante*, les glycrs damidon.

4) Dtergent :

Les dtergents les plus souvent utiliss sont le laurylsulfate de sodium, le sarcosinate desodium et le dodcylbenznesulfonate de sodium*.

5) Aromatisant :

Ce sont des combinaisons dhuiles essentielles insolubles dans leau telles lhuile dementhe poivre, de girofle ou danis. Elles sont disperses dans le milieu grce audtergent. Souvent, elles seules, elles reprsentent la partie la plus coteuse dudentifrice.

6) Agents thrapeutiques :

Ce sont par exemple des drivs fluors destins prvenir la carie dentaire et desagents anti-bactriens.


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7) Conservateurs :

Certaines substances prsentes dans les dentifrices peuvent favoriser le dveloppementde bactries. Cest pourquoi on y ajoute des conservateurs tels les benzoates.

5.2 Manipulation : prparation dun dentifrice

Premire prparationMatriel et produits :

10 mL de glycrine0,5 g de cellulose6 g de gel de silice1 g de dodcylsulfate de sodium*

Eau dminraliseSirop color (menthe, grenadine)Eprouvette gradue de 25 mL,

balance, 2 spatules, compte-gouttes, bcher de 100 ml, verresde montre ou feuille de papier

pour les pesesMode opratoire :

Mesurer 10 mL de glycrine laide de lprouvette gradue et transvaser dans le bcher. Ajouter 0,5 g de cellulose et mlanger dlicatement. Ajouter 20 mL deau

dminralise et ensuite 3 g de gel de silice. Mlanger et rajouter 3 g de gel de silice enmlangeant nouveau. Ajouter 1 g de dodcylsulfate de sodium et quelques gouttes dusirop color choisi. Mlanger nouveau.Remarque : puisque le dentifrice ne contient pas de conservateur, il ne peut treconserv longtemps.

Deuxime prparation


Plaque chauffante ou bunsen,

trpied et toile mtallique1 bcher de 250 mL2 gobelets en plastique1 prouvette gradue de 25 mL1 balance1 compte-gouttes1 spatule ou abaisse-langue15 g de glycrine15 g damidon20 g dhydrognophosphate decalcium

1 g de dodcylsulfate de sodiumEau dminraliseSirop de menthe ou de grenadine


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Mode opratoire :

Dans un gobelet, peser 15 g damidon et les transvaser dans le bcher. Peser 15 g deglycrine que lon transvase aussi dans le bcher. Mesurer 20 mL deau et ajouter au

contenu du bcher. Mlanger convenablement laide de la spatule et chauffer encontinuant agiter jusqu lobtention dune pte un peu paisse et translucide. Cesserle chauffage et ajouter la pte 20 g de sel de calcium. Remuer et, lorsque le mlangeest refroidi, ajouter en mlangeant nouveau 1 g de dodcylsulfate de sodium etquelques gouttes de sirop pour aromatiser et colorer le dentifrice.Remarque : puisque le dentifrice ne contient pas de conservateur, il ne peut treconserv longtemps.

5.3 Manipulation : comparaison entre un dentifrice maison et undentifrice commercial

Daprs A. Trantow : Brushing Up on Chemistry , J. Chem. Ed., vol.79, octobre2002, pp.1168A-1169A.

Principe :

Par cette manipulation, on compare lefficacit dun dentifrice maison et dun dentifricecommercial en testant leur aptitude enlever des taches colores prsentes sur descoquilles dufs.

Matriel et produits :Plaque chauffante, gobelet en plastique, bcher de 250 mL, cylindre gradu de 100 mLet 25 mL, compte-gouttes, papier absorbant, cuillres caf, bicarbonate de soude(hydrognocarbonate de sodium), sel, glycrine, dentifrice commercial, colorantsalimentaires, vinaigre, ufs durs, feutre noir indlbile.

Mode opratoire :

1) Coloration des ufs :Verser environ 120 mL deau dans le bcher et amener bullition sur la plaque

chauffante. Retirer de la source de chaleur et ajouter 5 mL de vinaigre et 20 gouttes decolorant alimentaire.Immerger un uf dans la solution colore le temps ncessaire la coloration de lacoquille. Le sortir ensuite et le placer sur un papier absorbant.

2) Prparation du dentifrice :Dans le gobelet en plastique, placer deux cuillres de bicarbonate de soude et un quartde cuillre de sel, mlanger.Ajouter trois quarts de cuillre de glycrine au mlange prcdent, mlanger le mieux

possible et ajouter de leau au compte-gouttes jusqu obtenir une consistance prochede celle dun dentifrice commercial.


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3) Test defficacit :Rincer les ufs colors leau et les frotter avec la brosse dent. Observer ce qui se

passe.A laide du marqueur, tracer une ligne divisant la surface de luf en deux. crire M

(pour maison) sur une des moitis et C (pour commercial) sur lautre.Mettre un pois de dentifrice commercial sur la brosse dent et effectuer cinq allers-retours avec la brosse sur la partie de luf marque C. Aprs rinage de la brosse et deluf, procder de mme avec le dentifrice maison sur la partie marque M de luf.Comparer lefficacit des deux dentifrices.


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NOH

R1

O

H R2

NH

HNH2NOCNH

O

O

OH

OH

H

H

H

OH

CH2OH

H

HO

OH

OH O

O

CH3

COOH

OH

N N COO-R

O

HH3C CH3

+

S

N

(H3C)2H+N N

+(CH3)2.2 Cl-

NaO3S NN

HO SO3Na

SO3Na

6. Liste des formules

acide starique : acide octadcanoque

agar-agar : glue ou gele provenant du traitement de certaines algues marines(Gelidium algae, Gracilaria) que lon trouve principalement dans lOcan Indien et dansle Pacifique.Dessch, il se prsente sous forme de filaments ou en poudre et, trait par les acides,sous une consistance de glatine dnomme commercialement Glose. Bien que prochedu galactose, il nest pas digr.

alcanolamides :

alccol ctylique : hexadcan-1-ol

allantone : (2,5-dioxo-4-imidazolimidyl)ure

amaranthe :

amidopropylbtane :

bleu de mthylne :

carmin :


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N N

N(CH3)2

C12H25 SO3Na

CHSO3Na COORNaOOC CH2

O

COONa

Br

O

BrBr

NaO

Br

cire blanche : cire dabeilles dcolore, forme dalcools gras monohydroxyls denombre de carbones compris entre 24 et 36, estrifis par des acides gras linairescontenant jusqu 36 carbones et dhydrocarbures nombre impair de carbones (21 33).

cire de carnauba : graisse exsude par les pores des feuilles du palmier graisse duBrsil. Sa duret peut tre attribue la prsence desters dacides gras non saturs,hydroxyls, contenant environ 12 carbones.

dimthylaminoazobenzne :

dodcylbenznesulfonate de sodium :

dodcylsulfate de sodium : sel de sodium de lalcool laurique.

osine :

esters de lacide sulfosuccinique :

gomme adragante : gomme qui exsude darbrisseaux du genre astragale, mlangecomplexe de polysaccharides contenant lacide D-galacturonique, des sucres et destraces de cellulose et damidon.

huile de paraffine : mlange dhydrocarbures provenant du ptrolekaolin : argile porcelaine compos essentiellement de silicate daluminium hydrat deformule approximative H2Al2Si2O8.H2O

lanoline : graisse provenant de la laine, mlange complexe desters et de polyestersdalcools de hauts poids molculaires et dacides gras.

laque : une laque est un pigment insoluble dans leau, form dun colorant soluble dansleau prcipit sur un substrat minral insoluble avec lequel il forme un chlate.


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CeDoP 28

SO3-M+

nRO

O

HOCH2 CCH3

CH3

CCH3

OH

CO

NH CH2 CH2 CH2OH

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

OH

outremer : pigment bleu proche du lapis-lazuli, obtenu en brlant un mlange dekaolin, Na2CO3 ou Na2SO4, du soufre et du carbone, ce qui donne unaluminosulfosilicate dont la formule approximative est Na7Al6Si6O24S3.

panthnol :

propylne glycol : propane-1,2-diol

sodium carboxymthylcellulose: Obtenu par raction du sel de sodium de la celluloseavec de lacide chloroactique.

sarcosinate de sodium : sel de sodium de la N-mthylglycine ou acide N-

mthylaminoactique.

sorbitol : CH2OH-(CHOH)4-CH2OH

sulfate dther dalkyle :

talc : silicate de magnsium hydrat de formule Mg3(Si3O5)2(OH)2

vaseline : systme collodal compos dhydrocarbures branchs solides et liquides haut point dbullition.

vitamine A :


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