表面活性劑在化妝品中的應(yīng)用

　　表面活性劑具有分散、去污、增溶和滲透等一系列特性，在化妝品中具有廣泛的應(yīng)用，是其重要組分?；瘖y品的種類形態(tài)舉不勝舉，但其生產(chǎn)均是利用表面活性劑的性能。例如，利用表面活性劑的乳化性能制取膏霜、乳液，利用其增溶性能對(duì)化妝水的香料、油分、藥劑等進(jìn)行增溶，利用其分散性能對(duì)口紅等美容化妝品的顏料進(jìn)行分散。此外，表面活性劑還有清潔洗滌、柔軟抗靜電、潤(rùn)濕滲透等性能。因此，表面活性劑是化妝品不可缺少的原料，廣泛地應(yīng)用于化妝品生產(chǎn)中。
　　
　　
　　1. 化妝品對(duì)表面活性劑的要求
　　
　　化妝品配方的組成是多樣的和復(fù)雜的，除油、水相原料外，還有各種功效表面活性劑、防腐劑、香精和色素等，屬多相分散體系。因此，化妝品對(duì)其所用重要原料表面活性劑的要求如下：
　?。?）對(duì)表面活性劑的功能性要求
　　每一種化妝品都有著它特定的功效和有用性，表現(xiàn)在物理化學(xué)方面的有用性：遮蓋、清潔和保濕等；生物學(xué)方面的功效：抗皺、美白等；由于色彩、香氣等心理學(xué)功效。所以要求用作原料的表面活性劑具有美白、保濕、延緩皮膚衰老和防脫發(fā)等功能。
　?。?）對(duì)表面活性劑的安全性要求
　　由于使用化妝品引起的皮膚不良反應(yīng)直接影響人們的身心健康，所以用作化妝品的原料須對(duì)人體無(wú)害，對(duì)皮膚（發(fā)）及眼黏膜無(wú)刺激、無(wú)毒性、無(wú)不愉快氣味、無(wú)過(guò)敏性等不良現(xiàn)象。
　　（3）對(duì)表面活性劑的配伍性要求
　　化妝品在保質(zhì)期內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)析水、析油、分層、沉淀、變色、變味和有膨脹現(xiàn)象等穩(wěn)定性問(wèn)題，這與用作乳化劑的表面活性劑的選擇不恰當(dāng)有關(guān)，因此，要求用作乳化劑的表面活性劑配伍性、相容性要好。
　?。?）對(duì)表面活性劑的商品性要求
　　具有良好的外觀和使用感覺(jué)，要求其香氣怡人、細(xì)膩、光滑柔軟及有良好的涂沫性和鋪展性；在生產(chǎn)操作上方便。當(dāng)成本與性能之比值越小，即該產(chǎn)品的成本越低，而產(chǎn)品的性能越優(yōu)時(shí)，表明該產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)水平越高。
　?。?）對(duì)表面活性劑的衛(wèi)生指標(biāo)要求
　　化妝品在使用和貯存時(shí)，會(huì)出現(xiàn)微生物污染等衛(wèi)生安全性問(wèn)題，因此，要求用作化妝品的表面活性劑應(yīng)具有抗微生物污染性能。
　　
　　2. 化妝品常用表面活性劑的品種和特性
　　
　　表面活性劑是一類有機(jī)化合物，在很低濃度時(shí)能顯著降低水的表面張力。其分子結(jié)構(gòu)具有兩種不同性質(zhì)的基團(tuán)：一種是不溶于水的長(zhǎng)碳鏈烷基，稱為親油基或疏水基；一種是可溶于水的基團(tuán)，稱為親水基。因此，表面活性劑是兩親分子，對(duì)水、油都有親和性，能吸附在水/油界面上，降低二相間的界面張力。
　　
　　表面活性劑按其是否在水中離解以及離解的親油基團(tuán)所帶的電荷可分為以下幾種類型：
　?。?）陰離子型表面活性劑
　　如脂肪酸皂、十二烷基硫酸鈉、月桂醇聚氧乙烯硫酸鈉、十六烷醇聚氧乙烯醚磷酸鈉、大豆磷脂（卵磷脂）等，其特點(diǎn)是洗凈去污能力強(qiáng)，在化妝品中的應(yīng)用主要是清潔洗滌作用。
　　（2）陽(yáng)離子型表面活性劑
　　主要為高碳烷基的伯、仲、叔和季銨鹽，如十八烷基三甲基氯化銨、C12-14烷基二甲基芐基氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化鈉等，其特點(diǎn)是具有較好的殺菌性與抗靜電性，在化妝品中的應(yīng)用是柔軟抗靜電作用。
　　（3）兩性型表面活性劑
　　如椰油酰胺丙基甜菜堿、咪唑啉等，其特點(diǎn)是具有良好的洗滌作用且比較溫和，常與陰離子型或陽(yáng)離子型表面活性劑搭配使用。
　?。?）非離子型表面活性劑
　　如失水山梨醇脂肪酸酯（Span-20、Span-40、Span-60、Span-80）和其環(huán)氧乙烷加成物（Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-80）、月桂醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、油酸單甘油酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯羊毛脂等，其特點(diǎn)是安全溫和，無(wú)刺激性，具有良好的乳化、增溶等作用，在化妝品中應(yīng)用最廣。
　　除了上面幾種按離子形式分類的表面活性劑外，還有天然的表面活性劑，如羊毛脂、卵磷脂，以及近年來(lái)迅速發(fā)展的生物表面活性劑（如槐糖脂等）和有機(jī)硅表面活性劑。
　　
　　3. 表面活性劑在化妝品中的應(yīng)用
　　
　　隨著表面活性劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究的不斷深入，其應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大。目前，表面活性劑已成為日新月異的洗滌用品的主要成分，同時(shí)在化妝品中也有著多種重要應(yīng)用，如在化妝品生產(chǎn)中起乳化、分散、增溶等作用，在使用中起發(fā)泡、洗凈等作用。
　　
　?。?）乳化作用
　　使非水溶性物質(zhì)在水中呈均勻乳化而形成乳狀液的現(xiàn)象稱為乳化作用。乳化過(guò)程中，表面活性劑分子的親油基一端溶入油相，親水基一端溶入水相，表面活性劑的分子吸附在油與水的界面間，從而降低油與水的界面張力，使之能充分乳化。
　　乳化按連續(xù)相是水相還是油相可分為水包油型（O/W）與油包水型(W/O)兩種基本形式。選擇化妝品乳化劑時(shí)一般可從親水親油平衡值（HLB）角度考慮，如：W/O型乳化常用油溶性大、HLB值為4~7的乳化劑；而O/W型乳化常用水溶性大、HLB值為9~16的乳化劑。油溶性與水溶性乳化劑的混合物產(chǎn)生的乳狀液的質(zhì)量及穩(wěn)定性優(yōu)于單一乳化劑產(chǎn)生的乳狀液。油相極性越大，乳化劑應(yīng)是更親水的；被乳化的油類非極性越強(qiáng)，乳化劑應(yīng)是更親油的。實(shí)際應(yīng)用還必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，結(jié)合化妝品的安全性、商品性方可確定。
　　乳化劑在化妝品中主要用于生產(chǎn)膏霜、乳液。常見(jiàn)的粉質(zhì)雪花膏、中性雪花膏都是O/W型乳狀液，可用陰離子型乳化劑脂肪酸皂（肥皂）乳化，用肥皂乳化制取油分少的乳狀液較容易，而且肥皂的膠凝作用可使其具有較大粘度。對(duì)于含大量油相的冷霜，乳狀液多屬W/O型，可選用吸水量大、粘性大的天然羊毛脂乳化。目前應(yīng)用最廣的是非離子型乳化劑，其原因是非離子型乳化劑安全、刺激性低。有名的失水山梨醇脂肪酸酯（Span）和其環(huán)氧乙烷加成物（Tween）便是良好的復(fù)合非離子型乳化劑，Span親油，Tween親水，兩者混合應(yīng)用于O/W型乳液中，可形成穩(wěn)定性好、親膚性高的乳狀液。
　?。?）增溶作用
　　使微溶性或不溶性物質(zhì)增大溶解度的現(xiàn)象稱為增溶作用。將表面活性劑加于水中時(shí)，水的表面張力開(kāi)始會(huì)急劇下降，繼而形成表面活性劑分子聚集的膠束。形成膠束時(shí)所用表面活性劑的濃度稱為臨界膠束濃度。當(dāng)表面活性劑的濃度達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，膠束能把油或固體微粒吸聚在親油基的一端，因此可增大微溶物或不溶物的溶解度。
　　
　　選擇表面活性劑作為增溶劑時(shí)可考慮如下：表面活性劑的親油基越長(zhǎng)，增溶量越大；被增溶物若是同系物，則其分子越大的增溶量越??；對(duì)于烷基鏈長(zhǎng)度相同的，極性的化合物比非極性的化合物增溶量大。
　　在化妝品中，增溶劑主要用于化妝水、生發(fā)油、生發(fā)養(yǎng)發(fā)劑的生產(chǎn)。用作增溶劑的表面活性劑應(yīng)具有高的親水性，HLB>15，如聚氧乙烯硬化蓖麻油、聚氧乙烯蓖麻油、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯等。
　　化妝品中油性成分，如香料、油脂、油溶性維生素，由于在結(jié)構(gòu)和極性上不相同，增溶情形亦不同，故必須選用適宜的表面活性劑做增溶劑。如化妝水的增溶對(duì)象是香料、油分和藥劑等，可用烷基聚氧乙烯醚來(lái)增溶。而聚氧乙烯烷基酚基醚（OP類、TX類）雖然增溶能力強(qiáng)，但對(duì)眼睛有害，一般不使用。此外，蓖麻油基的兩性衍生物對(duì)香料油、植物油具有優(yōu)良的溶解性，且這類表面活性劑對(duì)眼睛無(wú)刺激，適用于制備無(wú)刺激香波等化妝品。
　?。?）分散作用
　　使非水溶性物質(zhì)在水中形成微粒且呈均勻分散狀態(tài)的現(xiàn)象稱為分散作用。在分散過(guò)程中，表面活性劑分子的親水基一端伸在水中，親油基一端吸附在固體粒子表面，在固體的表面形成了親水性吸附層，降低界面能，或吸附在粉體表面，使其帶電，粒子間產(chǎn)生靜電排斥，或提高分散介質(zhì)的粘度，使分散體系穩(wěn)定。
　　
　　化妝品的分散系統(tǒng)包括粉體、溶劑及分散劑三部分。粉體可分為無(wú)機(jī)顏料（如滑石、云母、二氧化鈦、碳黑等）和有機(jī)顏料（如酞青藍(lán)等）兩類，主要是使化妝品具有好的色調(diào)，能遮蓋底色，有良好的使用感和防曬功效；溶劑則分為水系、非水系兩類；作為媒介的分散劑又有親水性（適用于水系）和親油性（適用于非水系）兩類。因此系統(tǒng)有多種組合方式，實(shí)際生產(chǎn)上它們?；旌显趶?fù)雜的系統(tǒng)中加以利用的情況較多。
　　用于分散劑的表面活性劑很多既是乳化劑又是分散劑，如脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸鹽、烷基醚羧酸鹽、烷基磺酸鹽等，它們都有很好的分散性能。為使粉體在液體中充分分散，必須使液體能很好地潤(rùn)濕粉體的表面。因此，在選擇表面活性劑時(shí)，首先要考慮粉體表面與分散介質(zhì)的HLB。通常在水基體系中使用親油性粉體時(shí)，應(yīng)主要使用親水性表面活性劑。
　?。?）清潔洗滌、柔軟抗靜電、
　　潤(rùn)濕滲透作用
　　作為清潔用的個(gè)人用品主要有香波、沐浴露和洗面奶等。除了要求具有清潔、發(fā)泡、潤(rùn)濕功能外，目前主要考慮的是對(duì)皮膚的溫和性，這就要求表面活性劑不損傷表皮細(xì)胞，不對(duì)皮膚的蛋白質(zhì)發(fā)生作用，不滲透或少滲透到皮膚中去，不溶出皮膚中有效成分，使皮膚油脂及皮膚本身保持正常狀態(tài)。
　　陰離子型表面活性劑用于清潔洗滌上已有很久的歷史。肥皂的去污能力是其它洗滌劑難以比擬的。十二烷基硫酸鈉是清潔系列化妝品中常用的原料，能使皮膚達(dá)到良好的去污效果。兩性型表面活性劑咪唑啉、椰油酰胺丙基甜菜堿、氨基酸類均是溫和的清潔用的表面活性劑，是配制高檔洗面產(chǎn)品、護(hù)發(fā)香波及嬰兒洗發(fā)精等不可缺少的組分。
　　護(hù)發(fā)素、潤(rùn)絲一類的頭發(fā)調(diào)理產(chǎn)品中，陽(yáng)離子表面活性劑是主要的調(diào)理成分，它有很好的柔軟抗靜電能力，在毛發(fā)柔軟整理劑中有著獨(dú)特的作用。這類陽(yáng)離子表面活性劑，最普遍應(yīng)用的是單烷基及雙烷基季銨鹽類，即Ｃ16-18單烷基銨鹽、雙Ｃ16-18烷基季銨鹽及烷基芐基季銨鹽。不對(duì)稱的牛油基、辛基二甲基季銨鹽以及3-鯨蠟基甲基銨鹽，對(duì)頭發(fā)干梳、濕梳和去黏性很好。最近引人注目的是從羊毛脂肪酸中衍生出來(lái)的季銨鹽類，它的刺激性小，兼具了羊毛脂的保水性能、潤(rùn)濕性能及陽(yáng)離子型表面活性劑的特點(diǎn)，能賦予頭發(fā)濕潤(rùn)、柔軟等獨(dú)特的感觸。
　　作為化妝品，不僅要有美容功效，使用起來(lái)還應(yīng)有舒適柔和的感覺(jué)，這些都離不開(kāi)表面活性劑的潤(rùn)濕作用。生物表面活性劑在這方面取得了顯著的成果。磷脂作為生物細(xì)胞的重要成分在細(xì)胞代謝和細(xì)胞膜滲透性調(diào)節(jié)中起著重要的作用，對(duì)人體的肌膚有很好的保濕性和滲透性?；碧侵惿锉砻婊钚詣?duì)皮膚有奇特的親和性，可讓皮膚具有柔軟與濕潤(rùn)之感。采用生化合成等方法，制造相應(yīng)的生化活性物質(zhì)和維生素衍生物、酶制劑、細(xì)胞生長(zhǎng)因子(EGF、DFGF)、膠原蛋白、彈性蛋白、神經(jīng)酰胺和透明質(zhì)酸等，通過(guò)配置成的化妝品將其滲透入皮膚，使其參與細(xì)胞的組成與代謝，改變皮膚組織結(jié)構(gòu)等，從而達(dá)到具有防皺、抗衰老和增白等功效。
　　
　　4. 化妝品配方舉例
　　
　　每一種化妝品都有著它特定的功效和有用性，表現(xiàn)在物理化學(xué)方面的有用性是：遮蓋、清潔和保濕等；生物學(xué)方面的功效：抗皺、美白等；此外還有色彩、香氣等心理學(xué)方面的功效：色彩亮麗、香氣怡人、細(xì)膩、光滑柔軟及有良好的涂沫性和鋪展性等。產(chǎn)品配方的優(yōu)劣，首先就表現(xiàn)在感觀效果上，即使有著良好的功效但因其色澤暗、膏體粗和有異味，消費(fèi)者也難接受。其次，要盡量使生產(chǎn)操作方便。當(dāng)成本與性能之比值越小，即該產(chǎn)品的成本越低，而產(chǎn)品的性能越優(yōu)時(shí)，表明該產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)水平越高。
　　
　　
　　5. 表面活性劑在化妝品中應(yīng)用的發(fā)展動(dòng)向
　　
　　2l世紀(jì)化妝品工業(yè)將通過(guò)融合近代多學(xué)科的高新科技成果，提高化妝品的安全性、功效性和環(huán)保性，開(kāi)發(fā)新的化妝品原料，采用綠色環(huán)保型的表面活性劑，這些都是化妝品研究的熱點(diǎn)。另外，生物化學(xué)的活性物質(zhì)在化妝品中也已被廣泛應(yīng)用。
　?。?）生物表面活性劑
　　生物表面活性劑是20世紀(jì)70年代后期國(guó)際生物工程領(lǐng)域中發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新課題。微生物在一定條件下培養(yǎng)時(shí)，在其代謝過(guò)程中分泌產(chǎn)生的一些具有一定表面活性、集親水基和疏水基結(jié)構(gòu)于一分子內(nèi)部的兩親性化合物，稱為生物表面活性劑(Biosurfactants)lSl。它的非極性基團(tuán)大多數(shù)為脂肪烴鏈；極性部分則多種多樣，如脂肪酸的羧基、單或雙磷酸酯基團(tuán)、多羥基基團(tuán)或糖、多糖和縮氨酸，這些物質(zhì)是微生物細(xì)胞的組成部分，并在一定條件下可分泌到細(xì)胞體外。所以生物表面活性劑以其生產(chǎn)原料來(lái)源廣闊、價(jià)廉、表面活性高、乳化能力強(qiáng)、起泡性好、無(wú)毒、環(huán)境友好、能被生物完全降解、生物相容性好、不致敏和可消化等優(yōu)點(diǎn)而備受工業(yè)者的青睞。
　?。?）烷基多苷
　　烷基多苷(Alkyl Polyglycoside，簡(jiǎn)稱APG)是一種以脂肪醇和葡萄糖等可再生性植物為原料合成的非離子表面活性劑，屬于天然、綠色產(chǎn)品。APG的結(jié)構(gòu)主要有兩部分，一是疏水基部分脂肪醇，另一是親水基部分糖，APG的性質(zhì)隨著烷基碳鏈長(zhǎng)度和聚合度的不同差異很大。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，它應(yīng)屬于非離子表面活性劑，它是一種集非離子和陰離子兩類表面活性劑的特性于一身的新型表面活性劑，故APG在安全性和環(huán)境相容性方面具有許多卓越的性能，如易生物降解、與皮膚的相容性好、良好的發(fā)泡力和去污力、與其它表面活性劑的相容性很好、復(fù)配具有協(xié)同增效作用以及對(duì)頭發(fā)具有調(diào)理和發(fā)型保持效應(yīng)等。
　?。?）殼聚糖
　　殼聚糖(學(xué)名聚脫乙酰氨基葡萄糖)是甲殼素脫除乙?；漠a(chǎn)物，是一種資源豐富、價(jià)格低廉的天然高分子化合物，其分子中含有大量的氨基、羥基和酰胺基等活性基團(tuán)，使得殼聚糖具有良好的抗菌性、抑菌性、表面活性、吸濕和保濕性、成膜性和絮凝性等特性。由于殼聚糖屬于氨基多糖類化合物，它們是天然多糖中很少見(jiàn)的帶正電荷的高分子物質(zhì)，從而使其在許多領(lǐng)域內(nèi)具有獨(dú)特的功能。將其用于發(fā)用制品時(shí)，能保持頭發(fā)的光澤、柔軟、易梳理和抗靜電等；在護(hù)膚美容中，能使皮膚具有良好的調(diào)理性能；在化妝品中，具有與乳化劑復(fù)配性能好、穩(wěn)定等性質(zhì)，所以殼聚糖、殼聚糖衍生物以及低聚殼聚糖都可用于各種化妝品中。殼聚糖降解制得的低聚殼聚糖具有較高的溶解度且分子質(zhì)量相對(duì)較小，較之大分子殼聚糖更易于被皮膚吸收，這也是拓寬殼聚糖應(yīng)用范圍的一個(gè)重要途徑。將殼聚糖用于化妝品將成為化妝品行業(yè)的一個(gè)新趨勢(shì)，其優(yōu)異的保濕性、抗菌性和生理活性以及其優(yōu)良的配伍性使其有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　
　?。?）特種表面活性劑
　　有機(jī)硅表面活性劑具有氧化穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性、抗靜電性、剝離性好及生理惰性等優(yōu)點(diǎn)，是表面活性劑中一類具有特殊功能的品種。有機(jī)硅表面活性劑的親水部分是由親水性好的聚醚組成。與大多數(shù)非離子表面活性劑類似，具有一般泊松（Poisson分布是二項(xiàng)分布n很大而P很小時(shí)的特殊形式，是兩分類資料在n次實(shí)驗(yàn)中發(fā)生x次某種結(jié)果的概率分布。其概率密度函數(shù)為：P(x)=e-*x/x!