고분자화합물

고분자화합물

고분자화합물(폴리머, Polymer) : 단위체 구조가 반복해서 연결된 물질이다. 2종류의 단위체로 된 혼성 중합체(공중합체)를 코폴리머(Copolymer)라고 한다. 고분자화합물(폴리머, Polymer)은 소중합체(분자량이 작은 것 또는 중합도가 수십 이하인 것), 고중합체(중합도가 큰 거대분자) 의 중합반응에 의해 생성된다. 천연에서 고분자화합물은 단백질을 비롯한 녹말이나 셀룰로오스 등 천연으로 존재하는 것이 있다. 나일론이나 테트론 등의 합성섬유와 베이클라이트, 폴리염화비닐,
폴리에틸렌, 스티로폴 등은 합성 고분자화합물에 해당한다. 화장품에 있어서 폴리머는 점증제, 피막제, 수지 분말로서 주로 이용되며 보습제, 계면활성제로도 일부 이용되기도 한다.

1. 점증제(Thickening Agents) : 화장품의 점도를 조절할 목적으로 배합되는 원료로 점도를 유지하거나 제품의 안정성을 유지하기 위하여 사용되며 사용감을 결정하는 중요한 요인 중 하나로 주로 수용성 고분자가 사용되고 있다. 점증제는 제품의 사용감에 미치는 영향이 크므로 목적에 맞게 선별할 필요가 있다. 흔하게 사용되는 원료로는 퀸스시드검(Quince Seed Gum), 산탄검(Xanthan Gum), 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨(Sodium Carboxymethylcellulose), 카르복시비닐 폴리머(Carboxyvinyl Polymer)이다. 점증제의 종류는 크게 유기물, 무기물로 나뉜다. 

1) 검(Gum)류 : 물 또는 유기 용매에 녹아 고점도의 점액질을 형성하며, 유화제, 현탁제, 점증제 등으로 사용된다.

- 퀸스시드검(Quince Seed Gum) : 유럽과 아시아 남부 원산지인 마멜로(Marmelo) 나무의 종자에서 얻은 천연검을 말한다. 마멜로 종자를 물로 추출하고 여과하는 과정을 반복하여 얻은 점액질은 미생물에 오염되기 쉽고 점도 변화가 잘 일어나기 때문에 가열 후 살균, 방부처리하여 안정화시켜 사용해야 된다. 점액질을 분말화시켜 사용하기 편리하게 유통하고 있으며, 천연검이기 때문에 합성고분자에서는 볼 수 없는 산뜻한 감촉을 가지며 끈적거리지 않는 특징이 있다.

- 잔탄검(Xanthan Gum) : 포도당을 크산토모나스속균(Xanthomona Scampestris)을 사용해 발효시켜 얻은 미생물 유래의 천연검으로, 독성과 자극이 없는 원료로 pH에 따른 점도변화가 없고 다당류 특유의 사용감이 있다. 또한 다른 수용성 고분자와는 달리 온도변화에 따른 점도의 변화가 없는 특징을 갖고 있으며, 따라서 점증제 외에 유화안정제, 분산제에도 첨가되는 원료이기도 하다.

- 수용성 점증제 : 무기금속의 산화물로 인한 무기점증제와 유기금속 산화물인 유기점증제로 나누어진다. 유기점증제로 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨과 카르복시비닐 폴리머가 대표적이다. 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨 (Sodium Carboxymethyl Cellulose) : 셀룰로오스의 수산기를 부분적으로 수산화나트륨과 반응시켜 얻은 수용성 반합성 고분자를 말한다. 피부자극 등의 독성이 없으며 인체에 무해한 특징이 있고, 농도가 2배 증가하면 점도는 6~8배 증가하는 특징이 있다. 보호 콜로이드, 유화 안정성을 지닌 투명한 점성 용액이 얻어지며 화장수, 크림, 로션, 파운데이션, 두발제품, 팩 등에 폭넓게 활용되고 있다. 카르복시비닐 폴리머(Carboxyvinyl Polymer, Carbopol) : 주로 아크릴산이 중합한 것으로, 카르복실기를 갖는 합성 고분자 물질을 말한다. 알칼리 중화에 의해 수용액의 점도가 현저히 증가하며 품질의 변동이 적고 장시간 가열, 냉각해도 점성의 변화가 생기지 않으며, 미생물에 의한 오염이 천연검에 비해 적은 특징을 가진다. 가수분해, 산화 등에 영향을 받지 않아 저장 안정성이 뛰어나고 독성이 없으며, 점도 증가 효과와 사용 감촉이 좋기 때문에 화장품에서 가장 많이 사용하는 점증제 중 하나이다. 

2. 피막형성제(Film Formers) : 피막형성제가 들어간 화장품은 도포 후 시간이 경과하면 굳게 되는 성질을 가진다. 주로 고분자화합물을 이용한 것으로 피막제 고분자는 물이나 알코올에 용해되는 것, 수용성과 비수용성으로 나눌 수 있다. *아이라이너, 마스카라 : 수용성 고분자 화합물을 이용한 것, *네일 에나멜 : 니트로셀룰로오스를 유기용매에 녹여 이용한 것으로 이처럼 피막형성제는 화장품 전반에 걸쳐 다양하게 활용되고 있다.

1) 폴리비닐알코올(PVA, Polyvinyl Alcohol) : 폴리초산비닐을 비누화하여 제조하며, 비누화도나 중합도에 의해 점도 및 피막 강도가 달라진다. 용해성과 용액 안정성의 관점에서 검화도가 약 90%의 부분 검화물이 많이 사용된다. 피막형성 작용을 가지고 있어 주로 팩에 사용되며, 보호 콜로이드 효과를 이용해서 에멀션의 안전화에 이용하며 유화안정제로도 사용한다.

2) 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinyl Pyrrolidone) : 비닐피롤리돈(N-Vinyl pyrrolidone)을 과산화수소 촉매에서 중합하여 제조하며, 물에 잘 용해되어 점성 용액을 형성하고 알코올, 글리세린, 초산에틸 등에 용해된다. 피막형성능, 부착성을 가지고 있어 모발 세트 제품에 사용되며, 또한 기포를 안정화하고 모발에 광택을 부여하기 위해 샴푸에 사용된다.

3) 니트로셀룰로오스(Nitro Cellulose) : 셀룰로오스의 질산 에스테르 화합물로, 초산에스테르와 케톤 등의 용제에 용해되며 다른 수지와 상용성이 좋아 서로 잘 섞인다. 단단한 피막을 형성하기 때문에 네일 에나멜의 피막제로 이용된다.

4) 고분자 실리콘(Silicone Gum) : 부드러운 고무와 같은 성상을 갖고 있으며, 아이소파라핀이나 저분자량의 실리콘에 용해하여 갈라진 모발의 코팅 등 두발 제품에 사용되어 모발에 고무상의 얇은 피막을 형성하므로
갈라지는 모발의 보호효과를 위한 목적으로 사용된다.