椰油酰甲基?；撬崤；撬徕c的性能研究

陳 梅 李真真 許明力

科萊恩化工科技（上海）有限公司，上海，201108

近年來，敏感肌人群越來越多，人們對溫和型清潔產(chǎn)品的需求越來越多。目前，市面上常用的溫和表面活性劑按照親水端的不同，可以分為肌氨酸型、甘氨酸型、谷氨酸型、羥乙基磺酸鈉型、甲基?；撬嵝偷?。不同的親水端，對表面活性劑的性能影響比較大，比如水溶性、泡沫性能、沖洗感、洗后的膚感等。肌氨酸型表面活性劑，市面上以月桂酰肌氨酸鈉為主。這種表面活性劑水溶性比較好，相對容易增稠，泡沫豐富，洗感偏清爽，非常適合透明型產(chǎn)品，比如洗發(fā)水、沐浴露等[1-3]。甘氨酸型表面活性劑，市面上以椰油酰甘氨酸鈉或鉀為主，洗感與皂基比較接近，很容易沖洗干凈，但是洗后沒有皂基的緊繃感，主要用來做潔膏型或慕斯劑型的產(chǎn)品[4-6]。谷氨酸型表面活性劑常見的有月桂酰谷氨酸鈉、椰油酰谷氨酸鈉或二鈉。這種類型的表面活性劑洗后會有滋潤感，對皮膚的溫和性很好，在洗發(fā)、潔面、沐浴等產(chǎn)品中的應(yīng)用比較廣泛[7-9]。羥乙基磺酸鈉型表面活性劑常見的是椰油酰羥乙基磺酸鈉，這種表面活性劑對皮膚屏障功能的影響較小，洗后有保濕感[10]，常用來做固體劑型的清潔產(chǎn)品，如沐浴皂、洗發(fā)皂、潔面皂等。甲基?；撬嵝捅砻婊钚詣┏Ｒ姷挠幸王＜谆；撬徕c和月桂酰甲基?；撬徕c等，這種類型的表面活性劑泡沫豐富，具有良好的耐油、耐硬水性能，對皮膚及毛發(fā)會有滋潤感，在洗發(fā)水、沐浴露、潔面等產(chǎn)品中都有廣泛的應(yīng)用。椰油酰甲基?；撬崤；撬徕c是在椰油酰甲基?；撬徕c的基礎(chǔ)上引入?；撬?，使之成為雙牛磺酸型的溫和表面活性劑。這種雙牛磺酸型的表面活性劑不僅保留了單?；撬嵝蛢?yōu)異的泡沫性能，而且具有更好的溫和性[11-12]，但目前國內(nèi)報道較少。

本文主要研究了椰油酰甲基?；撬崤；撬徕c的一些性能，包括溫和性、去離子水中的泡沫性能、耐硬水性能、皮脂清潔能力及其在香波中的應(yīng)用。希望給研發(fā)工程師提供一些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

1.1.1 原料

Hostapon? CDT（椰油酰甲基牛磺酸?；撬徕c，約30%活性物，Clariant），JR 400（聚季銨鹽-10，約100%，Dow），Texapon? N70（月桂醇聚醚硫酸酯鈉，約70%，BASF），Genagen? CAB LF（椰油酰胺丙基甜菜堿，約30%活性物，Clariant），Genagen? CME（椰油酰胺MEA，約100%固含量，Clariant），Genamin? PQ7 C-PF（聚季銨鹽-7，約9%活性物，Clariant），Nipaguard?S C P（山梨坦辛酸酯，苯氧乙醇，1 0 0%，Clariant），檸檬酸及氯化鈉（100%，國藥）。

1.1.2 儀器

C-MAG HS 7加熱磁力攪拌器：德國IKA；ME4002E分析天平，S210 pH計：梅特勒-托利多；Eurostar60 Control 頂置式攪拌器：德國IKA；DKS22數(shù)顯恒溫水?。荷虾＞陮嶒炘O(shè)備有限公司；DFA 100動態(tài)泡沫分析儀：德國Kruss；SK-7A毛發(fā)柔順度測試儀：TECHNO HASHIMOTO CO.LTD.；發(fā)束類型：中國人自然發(fā)束，20 cm×5.5 cm，15 g；WSD-3C全自動白度儀：北京康光光學(xué)儀器有限公司；RHLQ Ⅲ型立式去污測定機：中國日用化學(xué)工業(yè)研究院。

1.2 測試樣品配置

硬水的配制：參考GB/T 29679-2013 6.2.6.2。稱取無水硫酸鎂（MgSO4）3.7 g和無水氯化鈣（CaCl2）5 g，充分溶解于5 000 ml蒸餾水中，得到1500 mg/kg硬水。然后用去離子水稀釋，分別得到450 mg/kg、250 mg/kg及150 mg/kg的硬水。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫和性：紅細(xì)胞溶血試驗和雞胚

2.1.1 紅細(xì)胞溶血試驗

參照GB/T 16886.4—2003《醫(yī)療器械生物學(xué)評價 第4部分：與血液相互作用試驗選擇》、GB/T 16886.12—2017《醫(yī)療器械生物學(xué)評價 第12部分：樣品制備與參照材料》進(jìn)行測試。測試濃度為1%活性物，用檸檬酸或氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)至pH值為7左右。

2.1.2 雞胚（HET-CAM）

雞胚方法參考SN/T 2329—2009《化妝品眼刺激性/腐蝕性的雞胚絨毛尿囊膜試驗》。測試濃度為1%活性物，用檸檬酸或氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)至pH值為6.5左右。

化妝品及原料的溫和性體外測試方法有多種。常用的包括紅細(xì)胞溶血試驗（red blood cell lysis assay）[13]、雞胚絨毛尿囊膜試驗（HET-CAM test）[14]、玉米醇溶蛋白試驗（zein test）等。本文主要采用前兩種方法來測試Hostapon? CDT的溫和性。

紅細(xì)胞溶血試驗的主要原理是化學(xué)物質(zhì)會損傷細(xì)胞膜，改變其滲透性，引起血紅蛋白的漏出和變性，進(jìn)而導(dǎo)致溶血的發(fā)生。表面活性劑主要通過破壞血紅蛋白和脂質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致溶血現(xiàn)象。因此可用溶血率和血紅蛋白變性指數(shù)來表明表面活性劑的溫和性。溶血率、變性度越低，說明表面活性劑越溫和。

由圖1可知，在本測試條件下，樣品Hostapon?CDT的溶血率為75%，SLES的溶血率為86%，說明樣品Hostapon? CDT及SLES均具有溶血作用，但Hostapon? CDT的溶血率低于SLES及SLS，說明溫和性較SLES及SLS好。

圖1 pH值為6.5左右時，Hostapon? CDT的紅細(xì)胞溫和性

雞胚絨毛尿囊膜試驗的主要原理是利用孵化的雞胚中期絨毛尿囊膜血管系統(tǒng)完整、清晰和透明的特點，將一定量受試物直接與雞胚尿囊膜接觸，作用一段時間之后觀察絨毛尿囊膜毒性效應(yīng)指標(biāo)（如出血、凝血和血管融解）的變化，這些指標(biāo)反映血管及血管網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、顏色和通透性的變化，以及反映絨毛尿囊膜蛋白質(zhì)變性等現(xiàn)象及其受損程度[14]。

由圖2可知，1%活性物濃度的Hostapon? CDT的刺激性評分較SLES低，說明Hostapon? CDT比傳統(tǒng)的硫酸鹽類表面活性劑更加溫和。

圖2 pH值為6.5左右時，Hostapon? CDT的HET-CAM溫和性

2.2 泡沫性能

泡沫性能是用Kruss DFA 100動態(tài)泡沫分析儀測試的，包括在去離子水和硬水中的泡沫性能。具體的測試條件如下。

2.2.1 去離子水中的泡沫性能

每個樣品測試3 次，求取平均值。溫度：（25±1）℃。濃度：1%活性物，去離子水。光源：IR。溶液量：50 ml。轉(zhuǎn)速：3 000 r/min。起泡時間：攪3 s停3 s，持續(xù)30個周期。消泡時間：15 min。

由圖3可知，Hostapon? CDT在不同pH值下的泡沫總高度由高到低依次為：6.5＞5.5＞7.5＞8.5＞9.5。91 s以前是起泡階段，以后是泡沫穩(wěn)定階段。泡沫高度下降越快，說明泡沫穩(wěn)定性越差。由此可推斷，Hostapon? CDT在不同pH值下的泡沫穩(wěn)定性依次為：6.5≈5.5＞7.5≈8.5＞9.5。

圖3 Hostapon? CDT在去離子水中、不同pH值下的泡沫性能

泡沫高度-時間圖可以全面分析泡沫量和泡沫穩(wěn)定性。除此之外，泡沫個數(shù)半衰期（圖4）、泡沫體積變化率（圖5）、泡沫個數(shù)變化率（圖6）等也可以用來評估泡沫的穩(wěn)定性。泡沫個數(shù)半衰期越長，泡沫體積變化率和泡沫個數(shù)變化率越小，說明泡沫越穩(wěn)定。由圖5可知，在弱酸性范圍內(nèi)，pH值為5.5和6.5時，Hostapon? CDT的泡沫體積變化率較在中性偏堿性范圍內(nèi)（pH值為7.5～9.5）小，說明穩(wěn)定性更好。

圖4 Hostapon? CDT在去離子水中、不同pH值下的泡沫個數(shù)半衰期

圖5 Hostapon? CDT在去離子水中、不同pH值下的泡沫體積變化率

圖6 Hostapon? CDT在去離子水中、不同pH值下的泡沫個數(shù)變化率

泡沫照片可以直觀地看到泡沫大小。由圖7可知，Hostapon? CDT這款表面活性劑的泡沫尺寸在相同的時間點隨pH值的變化較小，但隨著時間的延長，泡沫逐漸增大。

圖7 Hostapon? CDT在去離子水中、不同pH值、不同時間下的泡沫大小情況

2.2.2 硬水中的泡沫性能

測試條件：溫度：（25±1） ℃。濃度：1%活性物，硬水（150 ppm、250 ppm、450 ppm Ca2+、Mg2+）。光源：IR。溶液量：50 ml。轉(zhuǎn)速：3 000 r/min。起泡時間：攪3 s停3 s，持續(xù)30個周期。消泡時間：15 min。

在150 ppm硬水條件下，Hostapon? CDT的泡沫-時間曲線如圖8所示。其泡沫規(guī)律與在去離子水中類似，即泡沫總高度由高到低依次為：6.5＞5.5＞7.5＞8.5＞9.5。

圖8 Hostapon? CDT在150ppm硬水中、不同pH值下的泡沫性能

由圖9可知，Hostapon? CDT在硬水條件下、弱酸至堿性范圍內(nèi)的泡沫個數(shù)半衰期與在去離子水中相當(dāng)，其中pH值為6.5時，雙?；撬嵝捅砻婊钚詣┑呐菽瓊€數(shù)半衰期較在去離子水更長，說明雙牛磺酸型表面活性劑在弱酸性pH值范圍內(nèi)具有更好的耐硬水性能。

圖9 Hostapon? CDT在150ppm硬水和去離子水中、不同pH值下的泡沫個數(shù)半衰期對比

由圖10可知，與在去離子水中類似，Hostapon?CDT的泡沫體積變化率在弱酸性范圍內(nèi)較小，說明耐硬水性能較好。在堿性范圍內(nèi)，泡沫體積變化率較大，說明泡沫性能相對較差。

圖10 Hostapon? CDT在150 ppm硬水中和去離子水、不同pH值下的泡沫體積變化率對比

由圖11可知，Hostapon? CDT的泡沫尺寸不論是在去離子水中，還是在硬水中，其尺寸隨pH值的變化較小。

圖11 Hostapon? CDT在150ppm硬水中、不同pH值、不同時間下的泡沫大小情況

由圖12及圖13可知，pH值為5.5時，Hostapon?CDT的泡沫高度及泡沫個數(shù)半衰期隨著硬水濃度的增加而增加，說明Hostapon? CDT具有良好的耐硬水性能。另外，從泡沫高度的下降速率可知，Hostapon? CDT的泡沫穩(wěn)定性在不同硬水濃度下依次為：450 ppm＞250 ppm＞150 ppm＞去離子水。這表明Hostapon? CDT具有良好的耐硬水性能。

圖12 pH值為5.5時，Hostapon? CDT在不同硬水濃度下的泡沫性能

圖13 pH值為 5.5時，Hostapon? CDT在不同硬水濃度下的泡沫個數(shù)半衰期

綜上可知，Hostapon? CDT在廣泛的pH值范圍內(nèi)適用。其中，在弱酸性至中性的pH值范圍內(nèi)，具有良好的泡沫性能及耐硬水性能。

2.2.3 與傳統(tǒng)硫酸鹽類表面活性劑SLES對比

目前，傳統(tǒng)的硫酸鹽類表面活性劑在市售洗去型產(chǎn)品中仍然被廣泛使用。主要是因為它具有良好的泡沫性能和清潔能力。由圖14可知，與傳統(tǒng)硫酸鹽類表面活性劑SLES相比，Hostapon? CDT在酸性范圍內(nèi)的泡沫性能，如泡沫高度，較SLES更高，且具有相當(dāng)?shù)呐菽瓊€數(shù)半衰期，見圖15。說明Hostapon? CDT的泡沫性能較SLES更優(yōu)，在洗去型產(chǎn)品中可以用來替換或者部分替換傳統(tǒng)SLES，不會減弱體系的泡沫性能。

圖14 pH值為5.5時，Hostapon? CDT與SLES在去離子水中的泡沫性能對比

圖15 pH值為5.5時，Hostapon? CDT與SLES在去離子水中的泡沫個數(shù)半衰期對比

2.3 皮脂污布清潔能力

表面活性劑對皮脂的清潔能力是通過測試對皮脂污布的清潔能力來體現(xiàn)的。方法參考GB/T 13174—2008《衣料用洗滌劑去污力及抗污漬再沉積能力的測定》。

測試條件為濃度：0.4%活性物，150ppm硬水，pH值為5.5，立式去污機轉(zhuǎn)速120 r/min，溫度40 ℃。污布為JB-03皮脂污布，裁剪為6 cm×6 cm的正方形，4片/個樣品。

由圖16可知，在弱酸性范圍內(nèi)，Hostapon?CDT的皮脂洗脫能力較傳統(tǒng)硫酸鹽SLES弱。

圖16 pH值為5.5時，Hostapon? CDT與SLES在150ppm硬水中的皮脂清潔能力

2.4 在香波中的應(yīng)用研究

洗發(fā)水配方制作工藝：將A相混合并攪拌至透明；將B相加熱至80 ℃，混合均勻后，投入A相中，攪拌均勻；降溫至室溫后，將C相原料依次投入A、B相中，并調(diào)節(jié)pH值至5.5～6.0（表1）。

由圖17可知，將2%活性物的SLES替換為Hostapon? CDT后，洗發(fā)水的梳理力在起泡、沖洗、濕沖及干發(fā)階段都有所降低，并且干發(fā)階段的靜電力（圖18）也較SLES體系降低，說明Hostapon? CDT具有良好的調(diào)理性。

圖17 Hostapon? CDT與SLES在洗發(fā)香波中的梳理性能對比（累積3次）

圖18 Hostapon? CDT與SLES在洗發(fā)香波中的干發(fā)靜電性能對比（累積3次）

此外，筆者邀請10位評估專家對發(fā)束進(jìn)行了干發(fā)手感評估，具體評價方法為受試者根據(jù)自己的感受，兩兩比較，相似各得0.5分，有明顯差異則為0分和1分（好的一方得1分，差的不得分，即0分）。由圖19可知，發(fā)束經(jīng)CDT體系的香波處理三次后，其梳理性、順滑度、柔軟感及接受度評分均優(yōu)于SLES體系，其中，順滑度、柔軟感及接受度有顯著性差別。說明將Hostapon? CDT部分替代SLES后，頭發(fā)的調(diào)理性有明顯的改善。這點與動態(tài)梳理儀的干發(fā)梳理結(jié)果一致。

圖19 Hostapon? CDT與SLES在洗發(fā)香波中的干發(fā)手感評估結(jié)果（累積3次）

3 總結(jié)

本文主要研究了椰油酰甲基?；撬崤；撬徕c的一些性能，包括溫和性、去離子水中的泡沫性能、耐硬水性能及皮脂清潔能力。數(shù)據(jù)表明，雙?；撬嵝捅砻婊钚詣┍葌鹘y(tǒng)的硫酸鹽類表面活性劑具有更好的溫和性；在去離子水中，椰油酰甲基?；撬崤；撬徕c在弱酸性范圍內(nèi)的泡沫性能（包括起泡和泡沫穩(wěn)定性）較在堿性范圍內(nèi)優(yōu)秀；在弱酸性范圍內(nèi)，雙?；撬嵝捅砻婊钚詣┚哂辛己玫哪陀菜阅芗捌ぶ鍧嵞芰Γ辉谌跛嵝苑秶鷥?nèi)，與傳統(tǒng)硫酸鹽類表面活性劑SLES相比，Hostapon? CDT具有更高的泡沫高度和相當(dāng)?shù)呐菽€(wěn)定性；在香波中使用時，椰油酰甲基?；撬崤；撬徕c部分替代傳統(tǒng)硫酸鹽類表面活性劑，具有更好的順滑度、柔軟感和消費者接受度。

綜合來說，椰油酰甲基?；撬崤；撬徕c作為一款陰離子表面活性劑，溫和性好、泡沫量豐富、耐硬水，對于皮脂有適中的清潔力，不會造成皮脂的過度洗脫，適用于開發(fā)溫和型的洗去型產(chǎn)品，如洗發(fā)水、沐浴露、潔面產(chǎn)品等。