護膚品活化劑有哪些
㈠ 護膚品中的八大添加劑
有水,油,乳化劑,防腐劑,香料,色素,七助滲劑,保濕劑
㈡ 表面活性劑在化妝品中的作用
表面活性劑(surfactant)是指具有固定的親水親油基團,在溶液的表面能定向排列,並能使表面張力顯著下降的物質。
2.組成:分子結構具有兩親性
非極性烴鏈: 8個碳原子以上烴鏈
極性基團:羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽,也可是羥基、醯胺基、醚鍵等。
3.吸附性:
溶液中的正吸附:增加潤濕性、乳化性、起泡性
固體表面的吸附:非極性固體表面單層吸附,
極性固體表面可發生多層吸附
[編輯本段]表面活性劑的分類
表面活性劑的分類方法很多,
根據疏水基結構進行分類,分直鏈、支鏈、芳香鏈、含氟長鏈等;
根據親水基進行分類,分為羧酸鹽、硫酸鹽、季銨鹽、PEO衍生物、內酯等;
有些研究者根據其分子構成的離子性分成離子型、非離子型等,還有根據其水溶性、化學結構特徵、原料來源等各種分類方法。但是眾多分類方法都有其局限性,很難將表面活性劑合適定位,並在概念內涵上不發生重疊。
按極性基團的解離性質分類
1、陰離子表面活性劑 :硬脂酸,十二烷基苯磺酸鈉
2、陽離子表面活性劑:季銨化物
3、兩性離子表面活性劑:卵磷脂,氨基酸型,甜菜鹼型
4、非離子表面活性劑: 脂肪酸甘油酯,脂肪酸山梨坦(司盤),聚山梨酯(吐溫)
陰離子表面活性劑
1、肥皂類
系高級脂肪酸的鹽,通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烴R一般為11~17個碳的長鏈,常見有硬脂酸、油酸、月桂酸。根據M代表的物質不同,又可分為鹼金屬皂、鹼土金屬皂和有機胺皂。它們均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破壞,鹼金屬皂還可被鈣、鎂鹽破壞,電解質亦可使之鹽析 。
鹼金屬皂:O/W
鹼土金屬皂:W/O
有機胺皂:三乙醇胺皂
2、硫酸化物 RO-SO3-M
主要是硫酸化油和高級脂肪醇硫酸酯類。脂肪烴鏈R在12~18個碳之間。
硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗稱土耳其紅油。
高級脂肪醇硫酸酯類有十二烷基硫酸鈉(SDS、月桂醇硫酸鈉)
乳化性很強,且較穩定,較耐酸和鈣、鎂鹽。在葯劑學上可與一些高分子陽離子葯物產生沉澱,對粘膜有一定刺激性,用作外用軟膏的乳化劑,也用於片劑等固體制劑的潤濕或增溶。
3、磺酸化物 R-SO3 - M
屬於這類的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它們的水溶性和耐酸耐鈣、鎂鹽性比硫酸化物稍差,但在酸性溶液中不易水解。
常用品種有:二辛基琥珀酸磺酸鈉(阿洛索-OT),十二烷基苯磺酸鈉,甘膽酸鈉
陽離子表面活性劑
該類表面活性劑起作用的部分是陽離子,因此稱為陽性皂。其分子結構主要部分是一個五價氮原子,所以也稱為季銨化合物。其特點是水溶性大,在酸性與鹼性溶液中較穩定,具有良好的表面活性作用和殺菌作用。
常用品種有苯扎氯銨(潔爾滅)和苯扎溴銨(新潔爾滅)等。
兩性離子表面活性劑
這類表面活性劑的分子結構中同時具有正、負電荷基團,在不同pH值介質中可表現出陽離子或陰離子表面活性劑的性質。
1、卵磷脂:是制備注射用乳劑及脂質微粒制劑的主要輔料
2、氨基酸型和甜菜鹼型:
氨基酸型:R-NH+2-CH2CH2COO-
甜菜鹼型:R-N+(CH3)2-COO—。
在鹼性水溶液中呈陰離子表面活性劑的性質,具有很好的起泡、去污作用;在酸性溶液中則呈陽離子表面活性劑的性質,具有很強的殺菌能力。
非離子表面活性劑
1.脂肪酸甘油酯: 單硬脂酸甘油酯;
HLB為3~4,主要用作W/O型乳劑輔助乳化劑。
2.多元醇
蔗糖酯:HLB(5~13)O/W乳化劑、分散劑
脂肪酸山梨坦(Span) :W/O乳化劑
聚山梨酯(Tween) : O/W乳化劑
3.聚氧乙烯型:Myrij(長鏈脂肪酸酯);Brij (脂肪醇酯)
4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物: Poloxamer
能耐受熱壓滅菌和低溫冰凍,靜脈乳劑的乳化劑
[編輯本段]表面活性劑的基本性質
1.臨界膠束濃度(CMC):表面活性劑分子締合形成膠束的最低濃度。當其濃度高於CMC值時,表面活性劑的排列成球狀、棒狀、束狀、層狀/板狀等結構。
2.親水親油平衡值(HLB):表面活性劑分子中親水和親油基團對油或水的綜合親合力。根據經驗,將表面活性劑的HLB值范圍限定在0-40,非離子型的HLB值在0-20。
混合加和性:HLB=(HLBa Wa+HLBb /Wb) / (Wa+Wb)
理論計算:HLB=∑(親水基團HLB值)+∑(親油基團HLB)-7
表面活性劑的基本性質
3、增溶作用
1)膠束增溶:水不溶性、微溶性葯物在膠束溶液中溶解度顯著增加
非洛地平-----0.025%吐溫-----10倍
(表)親水基團---親油基團,
(葯)極性基團---非極性基團
�8�9cmc,「表」的量�8�0,膠束�8�0,增溶量�8�0,最大增溶濃度(MAC)
[編輯本段]表面活性劑的應用
1.增溶:C>CMC ( HLB13~18)
增溶體系為熱力學平衡體系
CMC越低、締合數越大,增溶量(MAC)就越高
溫度對增溶的影響:溫度影響膠束的形成,影響增溶質的溶解,影響表面活性劑的溶解度
Krafft點:離子型表面活性劑的溶解度隨溫度增加而急劇增大這一溫度稱為Krafft點, Krafft點越高,其臨界膠束濃度越小
曇點:對於聚氧乙烯型非離子表面活性劑,溫度升高到一定程度時,溶解度急劇下降並析出,溶液出現混濁,這一現象稱為起曇,此溫度稱為曇點。在聚氧乙烯鏈相同時,碳氫鏈越長,濁點越低;在碳氫鏈相同時,聚氧乙烯鏈越長則濁點越高。
2.乳化:
HLB:3-8 W /O型乳化劑:Tween;一價皂
HLB:8-16 O/W型乳化劑:Span;二價皂
3.潤濕:(HLB:7-9)
4.助懸:
5.起炮和消泡
6.消毒、殺菌
7.去污劑
[編輯本段]表面活性劑的結構
傳統觀念上認為,表面活性劑是一類即使在很低濃度時也能顯著降低表(界)面張力的物質。隨著對表面活性劑研究的深入,目前一般認為只要在較低濃度下能顯著改變表(界)面性質或與此相關、由此派生的性質的物質,都可以劃歸表面活性劑范疇。
無論何種表面活性劑,其分子結構均由兩部分構成。分子的一端為非極親油的疏水基,有時也稱為親油基;分子的另一端為極性親水的親水基,有時也稱為疏油基或形象地稱為親水頭。兩類結構與性能截然相反的分子碎片或基團分處於同一分子的兩端並以化學鍵相連接,形成了一種不對稱的、極性的結構,因而賦予了該類特殊分子既親水、又親油,便又不是整體親水或親油的特性。表面活性劑的這種特有結構通常稱之為「雙親結構」(amphiphilic
structure),表面活性劑分子因而也常被稱作「雙親分子」。
根據所需要的性質和具體應用場合不同,有時要求表面活性劑具有不同的親水親油結構和相對密度。通過變換親水基或親油基種類、所佔份額及在分子結構中的位置,可以達到所需親水親油平衡的目的。經過多年研究和生產,已派生出許多表面活性劑種類,每一種類又包含眾多品種,給識別和挑選某個具體品種帶來困難。因此,必須對成千上萬種表面活性劑作一科學分類,才有利於進一步研究和生產新品種,並為篩選、應用表面活性劑提供便利。
[編輯本段]表面活性劑的歷史發展
表面活性劑和合成洗滌劑形成一門工業得追溯到本世紀30年代,以石油化工原料衍生的合成表面活性劑和洗滌劑打破了肥皂一統天下的局面。經過60餘年的發展,1995年世界洗滌劑總產量達到4300萬噸,其中肥皂900萬噸。據專家預測,全世界人口從2000年到2050年將翻一番,洗滌劑總量將從5000萬噸增加到12000萬噸,凈增1.4培,這是一個令人鼓舞的數字。
中國的表面活性劑和合成洗滌劑工業起始於50年代,盡管起步較晚,但發展較快。1995年洗滌用品總量已達到310萬噸,僅次於美國,排名世界第二位。其中合成洗滌劑的生產量從1980年的40萬噸上升到1995年的230萬噸,凈增4.7倍,並以年平均增長率大於10%的速度增長。據中國權威部門預測,2000年洗滌用品總量將達到360萬噸,其中合成洗滌劑將達到65.5萬噸。其中產量超萬噸的表面活性劑品種計有:直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨(AESA)、月桂醇硫酸鈉(K12或SDS)、壬基酚聚氧乙烯(10)醚(TX-10)、平平加O、二乙醇醯胺(6501)硬脂酸甘油單酯、木質素磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽(石油磺酸鹽)、擴散劑NNO、擴散劑MF、烷基聚醚(PO-EO共聚物)、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)等。
表面活性劑的化學結構與性能的關系
1.親疏平衡值與性能之間的關系
H·L·B值:表示表面活性劑的親水疏水性能
(Hydrophile-Lipophile Balance)
表面活性劑要呈現特有的界面活性,必須使疏水基和親水基之間有一定的平衡。
石蠟HLB值=0(無親水基) 聚乙二醇HLB值=20(完全親水)
對陰離子表面活性劑,可通過乳化標准油來確定HLB值。
HLB值 15~18 13~15 8~8 7~9 3.5~6 1.5~3
用途 增溶劑 洗滌劑 油/水型乳化劑 潤濕劑 水/油乳化劑 消泡劑
HLB值可作為選用表面活性劑的參考依據。
3. 疏水基種類與性能
疏水基按應用分四種
(1) 脂肪烴:
(2) 芳烴:
(3) 混合烴:
(4) 帶有弱親水性基
(5) 其他:全氟烴基
疏水性大小:(5)>(1)>(3)>(2)>(4)
3.親水基的位置與性能
末端:凈洗作用強,潤濕性差;中間:相反。
4.分子量與性能
HLB值、親水基、疏水基相同,分子量小,潤濕作用好,去污力差;
分子量大,潤濕作用差,去污力好。
5.濁點
對非離子表面活性劑來說,親水性取決於醚鍵的多少,醚與水分子的結合是放熱反應。
當溫度↑,水分子逐漸脫離醚建,而出現混濁現象,剛剛出現混濁時的溫度稱濁點。此時表面活性劑失去作用。濁點越高,使用的溫度范圍廣。
㈢ 伏後品牌保養品中的NADH有什麼作用
Prof.George Birkmayer的NADH是一種皮膚細胞的活化劑,是獲得全球50個國家專利,科學證明的產品,他的NADH是使每一個細胞能源生產的燃料,可促進皮膚的血液循環,從而使您的皮膚更有活性,有效的去除皺紋,已經通過臨床測試的特殊效果:可治療老年斑、蜘蛛症、眼袋、皺紋、酒槽鼻、皺紋、曬傷、粉刺和接觸性皮膚炎;
㈣ 表面活性劑相關
表面活性劑的分類
表面活性劑的分類方法很多,根據疏水基結構進行分類,分直鏈、支鏈、芳香鏈、含氟長鏈等;根據親水基進行分類,分為羧酸鹽、硫酸鹽、季銨鹽、PEO衍生物、內酯等;有些研究者根據其分子構成的離子性分成離子型、非離子型等,還有根據其水溶性、化學結構特徵、原料來源等各種分類方法。但是眾多分類方法都有其局限性,很難將表面活性劑合適定位,並在概念內涵上不發生重疊。
人們一般都認為按照它的化學結構來分比較合適。即當表面活性劑溶解於水後,根據是否生成離子及其電性,分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。 按極性基團的解離性質分類
1、陰離子表面活性劑 :硬脂酸,十二烷基苯磺酸鈉
2、陽離子表面活性劑:季銨化物
3、兩性離子表面活性劑:卵磷脂,氨基酸型,甜菜鹼型
4、非離子表面活性劑: 脂肪酸甘油酯,脂肪酸山梨坦(司盤),聚山梨酯(吐溫
日化中 常用的表活有:
壬基酚聚氧乙烯醚XP NP系列
月桂醇聚氧乙烯醚你硫酸鈉AES
脂肪醇聚氧乙烯醚AEO系列
具體來說,表面活性劑在化妝品和洗滌用品中主要有如下幾方面的作用
1 乳化作用
人們都知道,兩種互不相溶的液體,例如白礦油與純水,如果.不做任何處理放入同一個容器中,會自然地分成兩層,相對密度小的白礦油在上層而相對密度大的水在下層。但是如果向體系中加入烷基苯磺酸鈉(陰離子表面活性劑),並且進行劇烈攪拌,白礦油就被分散在水中,形成白色的乳狀液,這個過程稱之為乳化。表面活性劑在這里起到了乳化作用,在它的作用下油被分散在水中,形成穩定的乳液,可以長期保持不變。
依靠機械作用,例如強烈攪拌或者超聲波震盪,也可以使兩種互不相溶的液體混合成為乳狀液。但這僅僅是一種機械的分散作用,形成的乳狀液是不穩定的體系,一旦外力消除,液珠會慢慢凝聚,重新分為互不相溶的兩層溶液。只有加入一些表面活性劑才可以得到穩定的乳狀液。
凡是能提高乳狀液穩定性的物質都稱為乳化劑。表面活性劑能夠提高乳狀液穩定性的原因在於其具有降低界面張力的內在性質,有關理論問題可以閱讀本書l.4節的內容。
乳狀液是指一種液體以液珠的形式分散在另一種與它不相溶的液體中的體系,分散的液珠一般在0.1μm左右。通常,組成乳狀液的兩相,一個是水相,另一個是與水不相溶的有機液體,稱為油相。乳狀液中以液珠形式存在的那一個相稱為內相或分散相,也稱為不連續相;作為承載液珠的另一個相稱為外相或分散介質,也稱為連續相。在上面的乳化例子中,白礦油以液珠的形式被分散在水裡形成乳狀液,白礦油就是內相(分散相),水就是外相(連續相)。
乳狀液分為兩種類型。一種是外相為水,內相為油的乳狀液,稱為水包油型乳狀液,用o/w來表示。例如,潤膚露是不溶於水的礦物油和植物精油分散在水中製成的,屬水包油型乳狀液。若外相是油,內相為水的乳狀液,稱為油包水型乳狀液,用w/o來表示。例如,雪花膏是水分散在油相中形成的乳化體,屬油包水型乳狀液。相應地,乳化劑可分為兩大類。能形成w/o型穩定乳狀液的稱為油包水型乳化劑。另一類能形成o/w型穩定乳狀液的稱為水包油型乳化劑。上述兩類乳狀液,在外觀上並無多大區別。
對表面活性劑的乳化作用要有一個正確的認識,不要以為隨便向油水兩相體系中加入表面活性劑就可以得到滿意的乳液了。形成乳狀液並不困難,難的是要乳狀液長期穩定不發生變化。
在化妝品工業中都希望得到穩定的乳狀液,製造出來的膏、霜乳液類化妝品都要求至少兩年以上的穩定期。可惜從熱力學觀點來看,最穩定的乳狀液最終也是要被破壞的。由於油相和水相密度不同,在重力或其他外力作用下液珠將上浮或下沉;乳狀液的液珠也可以聚集成團,即發生絮凝,變成了一個大液珠。乳狀液的不穩定性表現為分層(乳液分為兩個油水比例不同的乳液層)、變型(乳狀液從o/w型變成w/o型,或從w/o型變成o/w型)和破乳(乳液被完全破壞,油水徹底分離)。每種形式都是乳狀液破壞的一個過程,它們有時是相互關聯的。有時分層往往是破乳的前導,有時變型可以和分層同時發生。
只有正確地選擇和使用表面活性劑才能提高乳化體的穩定性。對於表面活性劑的乳化作用而言,界面膜的形成與界面膜的強度是乳狀液穩定性最主要的影響因素。而界面張力的降低與界面膜的強度對乳狀液穩定性的影響有相輔相成的作用,並且都與乳化劑在界面上的吸附有關。要得到比較穩定的乳狀液,首先應考慮乳化劑在界面上的吸附性質,吸附作用愈強,表面活性劑分子在界面的吸附量也愈大,界面表面張力則降低得愈低,界面膜強度愈高。
2 潤濕作用
潤濕是指固體表面的氣體或液體被另一種液體代替的過程,通常潤濕是指用水或水溶液將液體或固體表面上的空氣取代,能增強這一取代能力的物質稱為潤濕劑。潤濕作用是一種表面和界面過程,因而與表面活性劑密切相關。
化妝品主要是使用在人體皮膚上的,要使其在皮膚上分散開來並且牢固地黏附在皮膚上發揮作用,潤濕是非常關鍵的。另一方面,表面活性劑的乳化作用、滲透作用、分散作用和增溶作用等與潤濕作用密切相關。
表示潤濕的程度常以固~液界面之間的接觸角(又稱為潤濕角)大小來衡量。將液體滴在固體表面,液體或者在固體表面鋪展開來,或者形成一個半圓形的液滴停留於固體表面上,極端的情況是以圓珠的形式在固體表面上滾動。在固、液、氣三相交界處自三相交點處做氣液界面的切線。此切線與固液交界線之間的夾角稱為接觸角口,
液體對固體表面能否潤濕取決於其表面張力的大小。表面張力大的液體傾向於往中心收縮,接觸角θ增大,在固體表面形成液珠。當在液體裡面加入少量表面活性劑以後,表面活性劑能夠顯著降低多相表面或者界面的張力(其作用機理見本章l.4節),抵消了液體往中心收縮的作用力,令接觸角θ減小,液體就能夠順利地在固體的表面鋪展開來,也就是說被潤濕了。
人體的皮膚表面或多或少存在有油性的分泌物,水溶液型的化妝品塗抹在皮膚上,接觸角較大,不容易黏附、分散和停留下來,使用受到影響,化妝品應有的護膚作用自然不能充分發揮出來。在這種情況下,可以使用表面活性劑將化妝品做成水包油或者油包水形式的乳化體,塗抹在皮膚上時,利用表面活性劑的潤濕作用減小乳化體與皮膚之間的接觸角,增加兩者之間的親和性,化妝品就很容易在皮膚表面鋪展開,化妝品里的營養成分和油分、水分順利地與皮膚接觸並且可以滲透到皮膚深層,起到潤膚以及美白、去斑、抗皺紋、防曬等護膚作用。
3 滲透作用
表面活性劑的滲透作用其實是潤濕作用的延伸。
人體表麵皮膚布滿著非常細小的毛孔,直徑大約只有60nm左右,肉眼是難以看見的。塗抹在皮膚上的化妝品中的有效成分要通過毛孔才能進入真皮組織和皮下組織,被皮膚所吸收。毛孔的表面與化妝品有效成分(油分和水分)之間同樣存在界面問題。在沒有表面活性劑的情況下,由於界面張力的原因,油分和水分會在毛孔壁的表面形成液滴。又由於毛孔非常細小,這些液滴足可以把它「堵塞」,養分無法通過毛孔滲入皮膚內部,功效便無從談起。用學術語言來表述:液體進入毛孔以後,液面向下形成凸面,與毛孔壁的接觸角θ>900,表面張力形成的合力.L指向液體內部,將液面往液體內部提拉,阻止了液體進一步向前流動,見圖3。如果液體內含有表面活性劑,情況就會完全改變。表面活性劑能夠明顯減小液體的表面張力,使液體與毛孔壁的接觸角口變為<900,甚至趨向於零。原來指向液體內部的引力L轉變為指向液體外部,液體前進的阻力解除了。所以化妝品中的營養成分在表面活性劑的幫助下可以順利滲透到皮膚內部。
從更深入的角度來理解滲透作用,我們對表面活性劑的認識會更多一些。
化學物質氣態、液態和固態三種聚集狀態,當不同聚集狀態的物質互相接觸的時候,互相之間存在著接觸面。例如氣體-液體、液體-液體、液體一固體等接觸面。這些接觸面也稱為界面。
由於這些界面的存在,物質之間實際上被分隔開來,處於一種聚集狀態內部的分子與處於另外一種聚集狀態內部的分子彼此之間不能夠互相接觸,能夠接觸的僅僅是界面上的分子。由於被分隔在不同的物相里,互不相溶的物質之間很難發生作用。
就化妝品的製造過程而言,這種界面阻隔會產生負面影響。化妝品配方里一般都有7~8種甚至10多種原材料,互相搭配使用。可以想像,如此眾多的原料處於不同的聚集狀態,被很多界面分隔開,很難糅合在一起,不但不能形成穩定的產品,整體的功效勢必大打折扣。如果在配方里適當使用一種或幾種表面活性劑,可以利用它們的潤濕作用減小各界面之間的接觸角,增大接觸面,將有利於各種分子之間的互相滲透。各組分之間彼此糅合,油相滲透到水相中或者水相滲透到油相中,形成均勻的聚集體系,化妝品產品就是一個穩定的整體。
4 發泡作用
人們都有這樣的體驗:往清水裡面通人壓縮空氣或者用快速旋轉的攪拌器攪拌水的時候,由於將大量空氣夾帶入水體中,可以觀察到水中有很多的氣泡。可是當這些氣泡上升到水面時馬上就破裂消失了,不能繼續存在。在含有肥皂(表面活性劑)的水溶液中通入空氣或者進行攪拌的時候,同樣可以見到在水中有很多的氣泡,所不同的是氣泡上升到水面後不但不消失,反而體積急速膨脹,變成了大的氣泡。換句話說,表面活性劑的水溶液有發泡作用。
有學者是這樣描述表面活性劑水溶液的發泡原理的:表面活性劑都具有疏水的碳氫鏈基團和親水性的極性官能團,兼具油水兩親性。在含有表面活性劑的水溶液中充入空氣或者進行攪拌的時候,在水裡立即產生氣泡。由於溶液中含有表面活性劑,在極性的驅使之下,表面活性劑會以其疏水的碳氫鏈伸入氣泡的中心而以其親水的極性官能團伸人周圍的水中,此時形成的是由表面活性吸附在氣-水界面上的單分子膜氣泡。當氣泡上升露出水面與空氣接觸時,表面活性劑就吸附在氣泡壁液面的兩側形成雙分子膜,導致氣泡有較長的壽命。隨著氣泡不斷地產生,堆積在液體表面就形成泡沫。圖4是泡沫生成過程示意圖。
泡沫的產生與表面張力有密切的關系,也是一個能量變化的過程。當往含有表面活性劑的溶液中通人壓縮空氣的時候,或者對該溶液進行機械攪拌的時候,實質上是對體系做功,能夠增加體系的能量,滿足了泡沫形成的過程中氣-液界面急劇增加所帶來的能量要求,泡沫可以順利形成並且保持一段時間的穩定存在。理論上可以推導得出:若液體的表面張力越低,則形成氣泡所需要的能量越少,氣-液界面的面積就越大,也就是說泡沫的體積越大,此液體越容易起泡。水的表面張力大因而不易產生泡沫,而只要在水裡加入少量表面活性劑就能夠明顯地降低水的表面張力,溶液就很容易產生大量泡沫。通常可以用表面活性劑降低水的表面張力的能力大小來表示表面活性的起泡力,表面活性劑降低水的表面張力的能力-越強,、它的起泡力也就越強。
泡沫對化妝品的重要性是不言而喻的。洗發香波需要有泡沫;沐浴露需要有泡沫;潔面乳需要有泡沫;剃須膏同樣需要有泡沫。所以,假若沒有表面活性劑的發泡作用,化妝品工業簡直是不可想像。
對於化妝品來說,光有發泡性是不夠的,很多場合下(例如泡沫沐浴劑)還需要泡沫的「壽命」很長,也就是說要求泡沫有持久性。表面活性劑不但有發泡性,有些品種還有很好的穩泡性。
人們發現,泡沫的多少與泡沫的穩定性之間沒有必然的聯系,發泡力強的物質不一定泡沫的穩定性就好。例如在外界條件作用下,表面張力較小的乙醇容易產生泡沫,但泡沫很快就消失了。而表面活性不太高(表面張力較大)的蛋白質雖然產生泡沫不那麼容易,但泡沫一旦形成卻持續時間很長。這個例子說明氣-液界面張力的大小是泡沫產生的重要條件,但並不是泡沫穩定的必要條件。低表面張力有利於泡沫的形成,但生成的泡沫並非一定是穩定的。
泡沫的持久性與液膜的性質有密切的關系,決定泡沫穩定性的關鍵因素是液膜的表面黏度與彈性。表面黏度是指泡沫表面上由表面活性分子所構成的單分子層內的黏度。表面活性不高的蛋白質能形成穩定的泡沫是因為它們的水溶液有很高的表面黏度。泡沫持久性還與界面膜的彈性有關,例如,十六醇能形成表面黏度和強度很高的液膜但卻不能起穩泡作用,因為它形成的液膜剛性太強,容易在外界擾動下脆裂,因此十六醇沒有穩泡作用。理想的液膜應該是高黏度、高彈性的凝聚膜。
5 分散作用
在化妝品的生產和使用過程中經常涉及固體微粒分散的問題,必須將大量不溶解在液相中的固體微粒分散到液體中,形成穩定的懸浮液,滿足某種特定的使用功能。最常見的例子是現時市場上流行的珠光型洗發香波和沐浴液產品,乳液中懸浮著大量細小的顆粒,在光線的照射下閃閃發光,「賣相」非常之好,受到消費者的喜愛。珠光型的產品是靠把不溶於水的珠光劑分散在水溶液中製造出來的。夏天使用的防曬乳液是另一個固體顆粒分散的應用例子。防曬產品通常是在體系中加入具有吸收紫外線作用的化學物質來起作用的,由於一定量的紫外線吸收劑只能夠吸收一定數量的紫外線,要提高產品的防曬指數就要增加紫外線吸收劑的加入量。問題是紫外線吸收劑的加入量不可能無限制地增大,一方面是成本問題,另一方面是安全性的限制。近年化妝品界推出了物理防曬的新概念,在乳液中加入非常細小的、不溶解的固體微粒,將其均勻分散在溶液中,依靠其對紫外光的阻隔和反射作用保護皮膚免受傷害,達到防曬的效果。還有用於臉上美容的軟面膜產品,主體是各種材料混合組成的粉體,在使用的時候需要用水調成漿狀再塗抹在臉上,同樣對粉體有分散性要求。
固體粒子在化妝品製造過程中的分散主要是靠表面活性劑的分散作用來實現的。研究工作證明,固體粒子在介質中的分散過程一般分為3個階段。
(1)固體粒子的潤濕
潤濕是固體粒子分散的最基本條件,若要把固體粒子均勻地分散在介質中,首先必須使每個固體微粒或粒子團能被介質充分地潤濕。在此過程中表面活性劑4所起的作用有兩個。一是表面活性劑在介質表面的定向吸附。當介質為水時,表面活性劑會以親水基伸入水相而疏水基朝向氣相定向排列,使表面張力降低。二是表面活性劑在固體表面上的吸附,表面活性劑在固-液界面以疏水鏈吸附於固體粒子表面,親水基伸入水相定向排列,使表面張力降低,因此有利於液體在固體表面上鋪展開來。在水介質中加入表面活性劑後,通常很容易實現對固體粒子的完全潤濕。
(2)粒子團的分散或碎裂
微小的固體顆粒由於表面電荷、受外力擠壓、受潮等原因,往往幾個、十幾個甚至幾十個顆粒粘連在一起,以粒子團的形式存.在此過程中要使粒子團分散或碎裂涉及到粒子團內部的固-固界面分離問題。在固體粒子團中往往存在縫隙,另外粒子晶體由於應力作用也會使晶體造成微縫隙,粒子團的碎裂就發生在這些地方。可以把這些微縫隙看做毛細管,於是滲透現象可以發生在這些毛細管中,因此粒子團的分散與碎裂這一過程可作為毛細滲透來看待。上面提到表面活性劑可以減小液體在固體表面的接觸角,促使液體沿著毛孔(毛細管)向前運動,通過同樣的途徑,表面活性劑能夠促使粒子團分散或碎裂。
(3)阻止固體微粒的重新聚集
固體微粒成功分散在液體中得到的是一個均勻的分散體系,但過程並非就此完結。被分散的固體顆粒由於互相碰撞或者重力作用等原因,有可能在液體中重新聚集起來。所以分散體系穩定與否則要取決於各自分散的固體微粒能否重新聚集形成凝聚物。由於在分散體系中加入了表面活性劑,其分子吸附在固體微粒的表面上,增加了防止微粒重新聚集的能量屏障,並且由於所加的表面活性劑降低了固-液界面的界面張力,即增加分散體系的熱力學穩定性,因此總的結果是可以降低粒子聚集的傾向,使分散體系穩定下來。
圖5可以幫助了解固體顆粒在溶液中分散的過程。固體顆粒在體系中互相摩擦可能令表面帶上電荷,或者體系中存在某種帶電離子(這些帶電離子可能是體系中本身就具有的,也可以人為有選擇地添加進去以增強效果)使顆粒表面帶上電荷。當體系中加入表面活性劑後,表面活性劑的極性基團因被異性電荷的吸引定向排列在帶電荷的固體顆粒表面,形成「保護層」,阻止固體顆粒重新聚集。
6 洗滌作用
表面活性劑的洗滌作用是表面活性劑具有最大實際用途的基本特性。
將浸在水(或者其他介質)中的固體表面上的污垢去除的過程稱為洗滌。簡單地說,在洗滌過程中加入洗滌劑(主要是表面活性劑),可以減弱污垢與固體表面的黏附作用,再施以外力攪動,藉助於水的沖力將污垢與固體表面分離而懸浮於水中,最後將污垢沖洗干凈,完成整個洗滌過程。
仔細研究各種洗滌過程的微觀變化情況,發現其實沒有那麼簡單。因為體系是復雜的多相分散體系,分散介質種類繁多,體系中涉及的表(界)面和污垢的種類及性質各異,因此洗滌過程是相當復雜的過程。用現有的表面科學和膠體科學的基本理論難以對洗滌過程做出圓滿的解釋。
頭發和人體皮膚表面上的污垢一部分是液體、半液體狀的油性污垢,包括動植物油脂、脂肪酸、脂肪醇、膽固醇和礦物油等;另一部分是固體污垢,包括灰塵、沙土、皮屑等。液體污垢和固體污垢經常混合在一起形成混合污垢,往往是油污包住固體微粒,黏附於物品表面。污垢在被洗滌物品表面上的黏附大致有機械黏附(固體塵土散落在表面)、分子間力黏附(被洗滌物品和污垢以分子間范德華力)、靜電引力黏附(固體污垢粒子通過靜電吸引力黏附在表面上)和化學黏附(污垢通過化學結合力與固體表面的黏附)。
除了機械黏附之外,其他黏附都難以脫落,非要藉助表面活性劑的力量才能去除。
表面活性劑在洗滌過程中的主要作用如下。
①降低水的表面張力;改善水對頭發和皮膚表面的潤濕性。洗滌液對洗滌物品的潤濕是洗滌過程是否可以完成的先決條件,洗滌液對洗滌物品必須具備較好的潤濕性,否則洗滌液的洗滌作用不易發揮。
②增強污垢的分散和懸浮能力。表面活性劑具有乳化能力,可以將從頭發和皮膚表面脫落下來的液體油污乳化成小油滴而分散懸浮於水中,阻止油珠重新聚集。表面活性劑也可使固體污垢表面帶電,利用同種電荷之間的斥力而使固體污垢分散在水中,阻止污垢再沉積於頭發和皮膚表面。
7 增溶作用
總體來說,有機化合物在水中的溶解度比起無機化合物要差一點,烴類和芳香烴類在水中幾乎不溶解。溶解性的障礙限制了很多有機原材料在化妝品和洗滌用品中的應用。
表面活性劑能夠幫助解決這些問題。表面活性劑具有增溶作用,只要向水中添加少量的表面活性劑,就能夠令不溶或微溶於水的有機化合物的溶解度顯著增加。有文獻報道,烷基苯在水中的溶解度不超過1mg/100mL水,可是在含有長鏈脂肪酸鹽(肥皂,典型的陰離子表面活性劑)的溶液中,烷基苯的溶解度可以增大幾萬倍,甚至可以達到2~3g/100mL水。這種增溶作用對於化妝品和洗滌用品來說至關重要,最大的作用之一是香精的增溶。化妝品離不開香精,很少有化妝品是不需要添加香精的。可是市場上的香精大多數是從天然植物中提取的精油或者人工合成的酯類化合物,大都是難溶於水的油狀物,將其加入到液態的化妝品和洗滌用品中很難溶解或穩定地分散開來,比較容易出現渾濁和分層現象,影響產品的穩定性,造成質量問題。這時候就要靠添加增溶劑來解決。表面活性劑就是常用的增溶劑。
需要指出的是,表面活性劑的增溶現象與有機物溶於混合溶劑中的情形是有本質區別的。常用的香精和提神劑薄荷腦不溶於水,但是先將大量的乙醇加入水中然後再加入薄荷腦,會使薄荷腦在水中的溶解度大大增加。其原因在於大量乙醇的加入改變了溶劑性質,薄荷腦是通過先溶解在乙醇中然後再溶於水中,並且薄荷腦是以單個分子的形式在溶劑里分散開來,完全溶解了。而在增溶作用中,表面活性劑的用量相當少,溶劑的性質沒有明顯變化,溶質並未拆散成單個的分子或離子,溶質不是真正地溶解在水中,而是與直徑非常小的表面活性劑膠團結合而分散在溶液中。
表面活性劑的增溶作用與其在水溶液中形成膠團有密切關系,在臨界膠束濃度(cmc)到達以前並沒有增溶作用,只有當表面活性劑水溶液的濃度超過其臨界膠束濃度以後,增溶作用才明顯表現出來。
增溶作用與機械乳化作用也存在差別。油相物質通過表面活性劑增溶成為膠團分散在水相中,這種分散是穩定的,可以保持長時間不發生變化。而且由於膠團的顆粒非常小,用肉眼無法分辨,溶液看上去是透明的。通過強烈的機械攪拌或者超聲波振盪,油相也可以被乳化分散於水中,形成熱力學上不穩定的分散體系。但是因為油水兩相的界面有很大的表面自由能存在,體系不穩定,時間長了最終是要分層的。
最後。 保濕劑是指:在水包油(o/w)型基質及水溶性基質中能防止水分蒸發失散而保持軟膏柔軟所使用的物質。它是一種配出來的產品,主要原料屬於表面活性劑。
上海德茂化工