Acrylates copolymer è un gruppo di composti chimici nel cui interno sono presenti  monomeri dell'acido metacrilico e acrilico o qualcuno dei loro sali o esteri. 

E' un copolimero sintetico ottenuto dalla polimerizzazione di acidi acrilici e loro derivati. Questo ingrediente è ampiamente utilizzato nei cosmetici e nei prodotti per la cura personale per le sue proprietà filmogene, emulsionanti e stabilizzanti. Grazie alla sua versatilità, l'Acrylates Copolymer è presente in una vasta gamma di formulazioni, tra cui prodotti per il trucco, prodotti per la cura dei capelli e lozioni per la cura della pelle.

Composizione chimica e struttura

L'Acrylates Copolymer è composto da una combinazione di monomeri acrilici e metacrilici, che formano un polimero in grado di creare una pellicola resistente e flessibile sulla superficie della pelle o dei capelli. La sua struttura polimerica lo rende idoneo a formare film impermeabili o a migliorare la texture di una formulazione, rendendo i prodotti più stabili e durevoli.

Proprietà fisiche

Si presenta generalmente come una polvere fine o un liquido viscoso, incolore o biancastro, che è solubile in acqua o in solventi organici, a seconda della formulazione. È apprezzato per la sua capacità di formare pellicole trasparenti e resistenti, rendendo i prodotti cosmetici più duraturi e resistenti all'acqua, il che è particolarmente utile in prodotti come mascara, fondotinta e prodotti solari.

Processo di produzione

Il copolimero viene prodotto attraverso la polimerizzazione di monomeri acrilici o metacrilici, creando una catena polimerica che può essere modificata per ottenere diverse proprietà, come elasticità o resistenza all'acqua. Il processo di produzione consente di regolare le caratteristiche del copolimero in base alle esigenze della formulazione cosmetica.

Il nome definisce la struttura della molecola:

• "Acrylates " sono i sali, gli esteri e le basi coniugate dell'acido acrilico e dei suoi derivati. Si trovano comunemente in rivestimenti, inchiostri, adesivi e in una varietà di altri prodotti industriali e di consumo.
• "copolymer " è un polimero derivato da più specie di monomero. La polimerizzazione di diversi tipi di monomeri produce un copolimero, che può avere proprietà non ottenibili con un singolo tipo di monomero.

Il processo di sintesi dei copolimeri acrilici si svolge in diverse fasi:

• Preparazione dei monomeri: La prima fase della sintesi del copolimero di acrilati è la preparazione dei monomeri. Di solito si tratta della reazione dell'acido acrilico o dei suoi derivati con un alcool o un'ammina adatti per formare il monomero acrilato.
• Polimerizzazione: I monomeri vengono poi polimerizzati per formare il copolimero utilizzando varie tecniche di polimerizzazione, come la polimerizzazione a radicali liberi, metodo più comunemente utilizzato per la sintesi dei copolimeri di acrilati.
• Purificazione: Il copolimero risultante viene purificato per rimuovere eventuali monomeri non reagiti e altre impurità utilizzando varie tecniche di purificazione, come la filtrazione, il lavaggio e l'essiccazione.
• Caratterizzazione: La fase finale del processo di sintesi è la caratterizzazione del copolimero. Si tratta di determinare il peso molecolare, la composizione e altre proprietà del copolimero.

Si presenta in forma di liquido lattiginoso con buona compatibilità con solventi polari come l'alcol e buona compatibilità e proprietà addensanti sinergiche con tensioattivi anionici e non ionici per sistemi a solvente polare.

A cosa servono e dove si usano

Cosmetica

Agenti che migliorano la viscosità e agenti stabilizzanti dell'emulsione con proprietà filmanti e fissative, leganti ad addensamento rapido

• Agente antistatico. L'accumulo di elettricità statica ha un'influenza diretta sui prodotti e causa adsorbimento elettrostatico. L'ingrediente antistatico riduce l'accumulo di elettricità statica e la resistività superficiale sulla superficie della pelle e dei capelli.
• Binder. Composto legante che è utilizzato in prodotti cosmetici, alimentari e farmaceutici come antiagglomerante con la funzione di rendere setoso, compatto e omogeneo il prodotto in cui è inserito. Il legante, naturale come mucillagini, gomme e amidi oppure chimico, può avere forma di polvere o di liquido.
• Agente filmogeno. Produce, nel momento dell'applicazione, una pellicola sottilissima continua con un  bilanciamento ottimale  di coesione, adesione ed adesività  su pelle, capelli o unghie per contrastare o limitare danni da fenomeni esterni come prodotti chimici, raggi UV e inquinamento.

Uso: 

• Agente di viscosità, sospensione o stabilizzatore di emulsione 0,5%
• Agente legante, fissativo, filmante max 25%

Sicurezza

Considerazioni sulla salute e sicurezza

Sicurezza d'uso
L'Acrylates Copolymer è generalmente considerato sicuro per l'uso nei cosmetici e nei prodotti per la cura personale. È ben tollerato dalla pelle e non è noto per causare irritazioni o sensibilizzazioni quando utilizzato alle concentrazioni approvate. Tuttavia, i consumatori con pelle particolarmente sensibile dovrebbero eseguire un patch test prima dell'uso.

Reazioni allergiche
Le reazioni allergiche all'Acrylates Copolymer sono rare, ma, come con qualsiasi ingrediente chimico, le persone con pelle molto sensibile o una storia di allergie dovrebbero prestare attenzione nell'utilizzo di prodotti contenenti questo ingrediente.

Tossicità e cancerogenicità
È stato studiato per la sicurezza ed è considerato sicuro per l'uso nei cosmetici quando utilizzato nelle concentrazioni raccomandate. Le normative internazionali impongono limiti di concentrazione per garantire la sicurezza del consumatore.

Considerazioni ambientali e di sicurezza
L'Acrylates Copolymer è un polimero sintetico, il che solleva preoccupazioni ambientali riguardo alla sua biodegradabilità. Sebbene non sia immediatamente pericoloso per l'ambiente, la sua accumulazione a lungo termine può rappresentare un problema, specialmente nei sistemi acquatici. Per ridurre l'impatto ambientale, è consigliato smaltire i prodotti contenenti questo ingrediente in modo appropriato.

Stato normativo
L'Acrylates Copolymer è approvato per l'uso nei cosmetici e nei prodotti per la cura personale da parte di enti regolatori come l'Unione Europea e la Food and Drug Administration (FDA) negli Stati Uniti. È regolamentato per garantire che venga utilizzato entro limiti di concentrazione sicuri nelle formulazioni cosmetiche.

Studi

La presenza di monomeri residui potrebbe risultare tossica se l'acrilato di 2-etilesile supera la concentrazione del 21% sulla pelle, tuttavia il "Rapporto finale sulla valutazione della sicurezza del copolimero acrilato e di 33 ingredienti cosmetici correlati" ha concluso che " Sebbene i monomeri possano essere tossici, i livelli che si troverebbero nelle formulazioni cosmetiche non sono considerati un rischio per la sicurezza. Di conseguenza, questi copolimeri acrilati sono considerati sicuri per l'uso nelle formulazioni cosmetiche quando formulati per evitare irritazioni." (1).

Acrylates copolymer studi

• Formula molecolare  C₁₄H₂₂O₆
• Peso molecolare     286.32
• Massa esatta   286.32100
• CAS  25133-97-5
• UNII    
• EC Number   607-559-5
• DSSTox Substance ID  
• IUPAC  ethyl prop-2-enoate;methyl 2-methylprop-2-enoate;2-methylprop-2-enoic acid
• InChI=1S/2C5H8O2.C4H6O2/c1-4(2)5(6)7-3;1-3-5(6)7-4-2;1-3(2)4(5)6/h1H2,2-3H3;3H,1,4H2,2H3;1H2,2H3,(H,5,6)
• InChl Key      WRQSVSBTUKVOMY-UHFFFAOYSA-N
• SMILES   CCOC(=O)C=C.CC(=C)C(=O)O.CC(=C)C(=O)OC
• MDL number  
• PubChem Substance ID    

Sinonimi

• 2-Propenoic acid, 2-methyl-, polymer with ethyl 2-propenoate and methyl 2-methyl-2-propenoate
• Methyl methacrylate, polymer with ethyl acrylate, methacrylic acid
• ethyl prop-2-enoate;methyl 2-methylprop-2-enoate;2-methylprop-2-enoic acid
• Methacrylic acid,ethyl acrylate,methyl methacrylate polymer
• Ethyl acrylate,methyl methacrylate,methacrylic acid polymer

Bibliografia_________________________________________________________________________

(1) Zondlo Fiume M. Final report on the safety assessment of Acrylates Copolymer and 33 related cosmetic ingredients. Int J Toxicol. 2002;21 Suppl 3:1-50. doi: 10.1080/10915810290169800.

Abstract. Ingredients in the Acrylates Copolymer group all contain the monomers acrylic acid or methacrylic acid or one of their salts or esters. These ingredients are considered similar in that they are uniformly produced in chemical reactions that leave very little residual monomer. Although residual acrylic acid may be as high as 1500 ppm, typical levels are 10 to 1000 ppm. There is sufficient odor if residual monomers are present to cause producers to keep levels as low as possible. These ingredients function in cosmetics as binders, film formers, hair fixatives, suspending agents, viscosity-increasing agents, and emulsion stabilizers. Concentrations may be as high as 25% if used as a binder, film former, or fixative; or as low as 0.5% if used as a viscosity-increasing agent, suspending agent, or emulsion stabilizer. These very large polymers exhibit little toxicity. In rabbits and guinea pigs, Acrylates Copolymer did produce irritation, but no evidence of sensitization was found. The principle concern regarding the use of these polymer ingredients is the presence of toxic residual monomers. In particular, although 2-ethylhexyl acrylate was not genotoxic, it was carcinogenic when applied at a concentration of 21% to the skin of C3H mice. Lower concentrations (2.5%) and stop-dose studies at high concentrations (43%) were not carcinogenic. 2-Ethylhexyl acrylate was not carcinogenic in studies using NMRI mice. Whether an increase in carcinogenesis was seen or not, there was evidence of severe dermal irritation in these 2-ethylhexyl acrylate studies. Another concern regarding residual monomers was inhalation toxicity. Although the acrylic acid monomer is a nasal irritant, exposure to the monomer from use of these polymers in cosmetic formulations would always be less than the established occupational exposure limits for nasal irritation. Although there appears to be a huge variation in the mix of monomers used in the synthesis of these polymers, they are similar in that the polymers, except for dermal irritation, are not significantly toxic, and residual monomer levels are kept as low as possible. Although the monomers may be toxic, the levels that would be found in cosmetic formulations are not considered to present a safety risk. Accordingly, these Acrylate Copolymers are considered safe for use in cosmetic formulations when formulated to avoid irritation.

El-Sayed, S. M., Madani, M., & El-Bayoumi, A. S. (2009). Analytical calculations and properties of γ-rays polymerization of novel acrylates copolymer system. Physica B: Condensed Matter, 404(21), 4117-4124.

Abstract.  A detailed study of some physical properties of pure PMMA (polymethyl methacrylate) film and MMA/Ani (methyl methacrylate/aniline) films is presented. Films of thicknesses ranged from 0.04 to 0.72 mm for MMA/Ani were prepared while it is 0.68 mm for PMMA. The structure of the sample is analyzed by X-ray diffraction technique and is found to be amorphous (PMMA) and partially crystalline (MMA/Ani). Ultra violet–visible electronic absorption spectra measurements were analyzed to obtain some important parameters such as molar extrication coefficient, oscillator strength, dipole strength and having good thermal stability (Td >300 °C) was also reported. TGA studies revealed that the thermal stability of polymethyl methacrylate, prepared by radiation polymerization of methyl methacrylate, improved after copolymerization with aniline. Also, optical behavior of film samples was analyzed by obtaining transmission spectra, in the wavelength range of 200–1100 nm. It was found that all studied samples lead to the appearance of a second edge at lower photon energy due to the formation of the induced energy states. From the intensity of absorption interband transitions (B and Q) which are assigned as type π–π* for both PMMA and MMA/Ani films, the energy gaps Eg1 and Eg2 were calculated respectively. The optical conductivity (σ) was determined and it was found that with the increase of thicknesses optical energy gap decreases monotonically and the refractive index increases.

Lin, J., Zheng, C., Zhu, M. N., Chen, Y. Z., Lu, P. P., Liu, Q., ... & Xu, C. L. (2015). Comparison of copolymer emulsions of fluorine and siloxane‐containing acrylates with core–shell structure for water‐repellent cotton fabrics coatings. Polymers for Advanced Technologies, 26(1), 68-76.