表面活性剂在化妆品中的应用.docx

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表面活性剂在化妆品中的应用

表面活性剂在化妆品中的应用

1表面活性剂的分类

表面活性剂的分类方法有很多种，根据表面活性剂的来源进行分类，通常把表面活性剂分为合成表面活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂三大类。

1．1合成表面活性剂

  合成表面活性剂是指以石油、天然气为原料，通过化学方法合成制备的表面活性剂。

表面活性剂在性质上的差异，除与烃基的大小和形状有关外，主要与亲水基团类型有关。

一般以亲水基团的结构为依据来分类，按亲水基团是否带电可将表面活性剂分为离子型和非离子型两大类，其中离子型表面活性剂又分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。

1．2天然表面活性剂

  20世纪70年代的石油危机对以石油为基本原料的表面活性剂工业产生了巨大的冲击，引起人们对能源消耗、工艺生产过程、生态学和石油制品安全性等一系列问题的思考，从而引发了以天然油脂为原料生产表面活性剂的重大变革。

由于生物新技术的应用，油脂分离精制技术的发展，植物油脂品种的改良及增产，使得大量获得价格较低的高纯度的天然油脂成为可能，新的抗氧化剂的开发成功，解决了天然油脂腐败变质的问题，再加上人们对安全及环保意识的提高，以油脂为原料的天然表面活性剂的开发引起人们的高度重视。

目前在天然油脂中最受重视的要数棕榈油和棕榈仁油。

1．3生物表面活性剂

生物表面活性剂是指由细菌、酵母和真菌等多种微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物。

用微生物生产表面活性剂是20世纪70年代后期国际生物工程领域中研究的新课题。

用微生物制取生物表面活性剂可以得到许多难以用化学方法合成的产物，在结构中引进了新的化学基团，而制得的产物易于被生物完全降解，无毒性，在生态学上是安全的。

生物表面活性剂根据其亲水基的不同可分为糖脂系、酰基缩氨酸系、磷脂系、脂肪酸系和高分子表面活性剂五类。

2表面活性剂的功能

  表面活性剂是一类具有多种功能的精细化学品，表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等多种功能。

  当液体与固体表面接触时，气体被排斥，原来的固一气界面消失，代之以固一液界面，这种现象称为润湿。

从普遍意义而言，润湿是一种流体被另一种流体自表面取代的过程。

  通常把一种物质的颗粒或液滴以及微小的形态分散到另一介质中的过程叫分散。

所得到的均匀、稳定的体系叫分散体。

  乳化是一种液体以微小液滴或液晶形式均匀分散到另一种不相混溶的液体介质中形成的具有相当稳定性的多相分散体系的过程。

  表面活性剂在水溶液中形成胶束后，具有能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状，这种作用称为增溶作用。

由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫，可分为液体泡沫和固体泡沫。

在液体泡沫中，液体和气体的界面起主要作用。

一般地说，当表面张力低，膜的强度高时，不论是稳定泡沫还是不稳定泡沫，起泡力都较好。

溶液的黏度对泡沫稳定在两方面起作用：

一方面是增强泡沫液膜的强度；另外，表面黏度大，膜液体不易流动排出，延缓了液膜破裂，而增强了泡沫的稳定性。

  消泡作用分为破泡和抑泡两种。

具有破泡能力的物质称为破泡剂。

有效的消泡剂既要能迅速破泡，又要能在相当长的时间内防止泡沫生成。

  洗涤去污作用是表面活性剂应用最广泛、最具有实用意义的基本特性。

洗涤去污过程是极为复杂的，与污垢种类、基本性能、表面活性剂和助剂的种类和结构密切相关，而其过程又是多种表面现象，如吸附、润湿、渗透、乳化、分散、泡沫和增溶等在不同情况下的综合效应。

3化妆品的分类

  化妆品能对人体面部、皮肤表面、毛发和口腔起清洁保护和美化作用。

化妆品的品种多种多样，分类方式也各不相同。

按使用部位可分为：

皮肤用化妆品、毛发用化妆品、指甲用化妆品和口腔用化妆品。

按使用目的可分为：

洁净用化妆品、基础保护化妆品、美容化妆品和芳香制品，还可根据化妆品本身的剂型分类。

5化妆品对表面活性剂的要求

  化妆品配方的组成是多样的和复杂的，除油、水原料外，还有各种功能表面活性剂、防腐剂、香精和色素等，属多相分散体系。

随着化妆品剂型和功能要求越来越多，化妆品中使用的表面活性剂品种也在增加。

化妆品中使用的表面活性剂应对皮肤无刺激、无毒副作用，另外还要满足无色、无不愉快气味和稳定性高等要求。

  1）对表面活性剂的功能性要求

每一种化妆品都有特定的功效，这些功效表现在遮盖、清洁、保湿、抗皱、美白、色彩和香气等。

2）对表面活性剂的配伍性要求

  化妆品在保质期内可能会出现析水、析油、分层、沉淀、变色、变味和有膨胀现象等稳定性问题，这与用作乳化剂的表面活性剂的选择不恰当有关，因此，要求用作乳化剂的表面活性剂的配伍性和相容性要好。

  3）对表面活性剂的商品性要求

  使用表面活性剂后要求产品具有良好的外观和肤感，要求产品香气怡人、细腻、光滑、柔软，并有良好的涂沫生和铺展性。

在生产操作上应方便。

成本与性能比值越小，表明该产品的成本越低，而产品的性能越高，表明该产品的配方技术水平越高。

  4）对表面活性剂的安全性要求

由于对化妆品引起的皮肤不良反应可直接影响到人们的身心健康，所以，要求化妆品的原料必须对人体无害，要求对皮肤、毛发及眼黏膜无刺激、无毒性、无不愉快气味、无过敏性等不良现象。

  5）对表面活性剂的卫生指标要求

  化妆品在使用和贮存时，会出现微生物污染等卫生安全性问题，因此，要求用作化妆品的表面活性剂应具有抗微生物的污染性能。

6化妆品中常用的表面活性剂

  表面活性剂的各种功能主要表现在改变液体的表面、液一液界面和液一固界面的性质，而其中液体的表（界）面性能是最主要的。

将物质加到溶剂中会大大降低溶剂的表面张力，能够使体系的表面状态发生明显的变化，这些物质都称之为表面活性剂。

按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型表面活性剂。

  1）阴离子表面活性剂

  化妆品中常用的阴离子表面活性剂包括：

脂肪酸皂、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠和大豆磷脂（卵磷脂）等，其特点是洗净、去污能力强，在化妆品中主要起清洁、润湿、乳化和发泡的作用。

  2）阳离子表面活性剂

  阳离子表面滑陛剂主要为高碳烷基的伯、仲、叔胺和季铵盐，如十八烷基三甲基氯化铵、C12～14烷基二甲基苄基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化钠等，其特点是具有较好的杀菌性与抗静电性，在化妆品中起柔软、抗静电、防水和固色的作用。

  3）两性离子表面活性剂

  化妆品中常用的两性表面活性剂包括：

椰油酰胺基丙基甜菜碱、咪唑啉等，两性表面活性剂的特点是具有良好的洗涤性能，且比较温和，低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性，以及良好的生物降解性。

两性表面活性剂常与阴离子或阳离子表面活性剂复配使用，有良好的配伍性，在一般情况下会产生协同增效效应。

在化妆品中起柔软、抗静电、乳化、分散和杀菌的作用。

  4）非离子表面活性剂

  化妆品中常用的非离子表面活性剂主要有：

失水山梨醇单月桂酸酯（司盘一20、司盘一40、司盘一60和司盘一80）、环氧乙烷加成物（吐温一20、吐温一40、吐温一60和吐温一80）、月桂醇聚氧乙烯醚、椰油酸二乙醇酰胺、油酸单甘油酯、聚氧乙烯蓖麻油和聚氧乙烯羊毛脂等，其特点是安全，对皮肤温和、无刺激性，具有良好的乳化、增溶以及稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好等特点，在化妆品中应用最广。

  除了上面几种表面活性剂外，最近迅速发展起来的还有天然表面活性剂（如羊毛脂和卵磷脂）、生物表面活性剂以及有机硅表面活性剂。

7表面活性剂在化妆品中的应用

  随着表面活性剂的开发和应用研究的不断深入，其应用范围也日益扩大。

目前，表面活性剂已成为洗涤用品的主要成分，同时在化妆品中也有着多种重要应用，如在化妆品中起乳化、分散、增溶、发泡和洗净等作用。

  1）乳化作用

使非水溶性物质在水中呈均匀乳化而形成乳状液的现象称为乳化作用。

乳化剂在化妆品中主要用于生产膏霜和乳液。

常见的粉质雪花膏和中性雪花膏都是0／W型乳状液，可用阴离子型乳化剂脂肪酸皂（肥皂）乳化，用肥皂乳化制取油分少的乳状液较容易，而且肥皂的胶凝作用可使其具有较大黏度。

对于含大量油相的冷霜，乳状液多属w／O型，可选用吸水量大且黏性大的天然羊毛脂乳化。

目前应用最广的是非离子型乳化剂，其原因是非离子型乳化剂安全、刺激性低。

有名的失水山梨醇脂肪酸酯（司盘）及其环氧乙烷加成物（吐温）便是良好的复合非离子型乳化剂，司盘亲油，吐温亲水，两者混合应用于O／W型乳液中，可形成稳定性好、亲肤性高的乳状液。

2）增溶作用

  使微溶性或不溶性物质增大溶解度的现象称为增溶作用。

将表面活性剂加于水中时，水的表面张力开始会急剧下降，继而形成表面活性剂分子聚集的胶束。

形成胶束时所用表面活性剂的浓度称为临界胶束浓度。

当表面活性剂的浓度达到临界胶束浓度时，胶束能把油或固体微粒吸聚在亲油基的一端，因此可增大微溶物或不溶物的溶解度。

  在化妆品中增溶剂主要用于化妆水、生发油、生发养发剂的生产。

用作增溶剂的表面活性剂应具有高的亲水性，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、脂肪醇聚氧乙烯一聚氧丙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯等。

  化妆品中油性成分，如香料、油脂以及油溶性维生素，由于在结构和极性上的不同，增溶形成亦不同，故必须选用适宜的表面活性剂做增溶剂。

如化妆水的增溶对象是香料、油分和药剂等，因而可用烷基聚氧乙烯醚来增溶。

而烷基酚聚氧乙烯醚（OP类、TX类）虽然增溶能力强，但对眼睛有刺激，一般不使用。

此外，蓖麻油基的两性衍生物对香料油和植物油具有优良的溶解性，且这类表面活性剂对眼睛无刺激，适用于制备无刺激香波等化妆品。

  3）分散作用

  使非水溶性物质在水中形成微粒且呈均匀分散状态的现象称为分散作用。

化妆品的分散系统包括粉体、溶剂及分散剂3部分。

粉体可分为无机颜料（如滑石、云母、二氧化钛和碳黑等）和有机颜料（如酞青蓝等）两类，主要是使化妆品具有好的色调，能遮盖底色，有良好的使用感和防晒功效；溶剂则分为水系和非水系两类；作为媒介的分散剂又有亲水性（适用于水系）和亲油性（适用于非水系）两类。

因此系统有多种组合方式。

  用于分散剂的表面活性剂很多既是乳化剂又是分散剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐、烷基醚羧酸盐和烷基磺酸盐等，它们都有很好的分散性能。

为使粉体在液体中充分分散，必须使液体能很好地润湿粉体的表面。

因此，在选择表面活性剂时，首先要考虑粉体表面与分散介质的HLB。

通常在水基体系中使用亲油性粉体时，应主要使用亲水性表面活性剂。

  4）清洁作用

  作为清洁用的个人用品主要有香波、沐浴露和洗面奶等。

除了要求具有清洁、发泡和润湿功能外，目前主要考虑的是对皮肤的温和性，这就要求表面活性剂不损伤表皮细胞，不对皮肤的蛋白质发生作用，不渗透或少渗透到皮肤中去，使皮肤油脂及皮肤本身保持正常状态。

  阴离子型表面活性剂用于清洗已有很久的历史。

肥皂的去污能力是其他洗涤剂难以比拟的。

十二烷基硫酸钠是清洗系列化妆品中常用的原料，它能使皮肤达到良好的清洁效果。

两性型表面活性剂咪唑啉、椰油酰胺基丙基甜菜碱和氨基酸类均是温和的清洁用表面活性剂，而且是配制高档洗面产品、护发香波及婴儿香波等不可缺少的组分。

  5）柔软和抗静电作用

  护发素、润发一类的头发调理产品中，阳离子表面活性剂是主要的调理剂，它有很好的柔软和抗静电能力，在毛发柔顺调理剂中起着独特的作用。

最普遍应用的阳离子表面活性剂是单烷基及双烷基季铵盐类，即C16～18单烷基铵盐、双C16～18烷基季铵盐及烷基苄基季铵盐。

不对称的牛油基、辛基二甲基季铵盐以及3一鲸蜡基甲基铵盐，这类季铵盐对头发干梳、湿梳和去黏性效果很好。

最近引人注目的是从羊毛脂肪酸中衍生出来的季铵盐类，它的刺激性小，兼具了羊毛脂的保水性能、润湿性能及阳离子型表面活性剂的特点，能赋予头发湿润和柔软等独特的触感。

  6）润湿和渗透作用

  作为化妆品，不仅要有美容功效，使用起来还应有舒适柔和的感觉，这些都离不开表面活性剂的润湿作用。

在这方面生物表面活性剂取得了显著的成果。

磷脂作为生物细胞的重要成分，在细胞代谢和细胞膜渗透|生调节中起着重要的作用，对人体肌肤有很好的保湿性和渗透性。

槐糖脂类生物表面活性剂对皮肤有奇特的亲和性，可使皮肤具有柔软和湿润的肤感。

采用生化合成等方法制备出相应的生化活性物质和维生素衍生物、酶制剂、细胞生长因子（EGF、DFGF）、胶原蛋白、弹性蛋白、神经酰胺和透明质酸等，这些物质用于化妆品中可渗透进皮肤，参与皮肤细胞组织的代谢，改变皮肤组织结构等，从而达到防皱、抗衰老和增白的效果。

8化妆品用表面活性剂的发展趋势

  21世纪化妆品工业将通过融合近代多学科的高新科技成果，提高化妆品的安全性、功效性和环保性，开发新的化妆品原料，采用绿色环保型的表面活性剂，这些都是化妆品研究的热点。

另外，生物化学的活性物质在化妆品中也已被广泛应用。

  1）生物表面活性剂

  生物表面活性剂是20世纪70年代后期国际生物工程领域中发展起来的一个新课题。

生物表面活性剂以其生产原料来源广、价廉、表面活性高、乳化能力强、起泡性好、无毒、环境友好、能被生物完全降解、生物相容性好、不致敏和可消化等优点而备受人们的青睐。

  2）烷基糖苷

烷基糖苷（简称APG）是一种以脂肪醇和葡萄糖等可再生性植物为原料合成的非离子表面涪陛剂，现已成为性能优越的新一代非离子表面活性剂的代表。

从结构上来看，APG是一种集非离子和阴离子两类表面活性剂的特性于一身的新型表面活性剂。

APG不仅表面活性高，泡沫丰富而稳定，去污力强，而且无毒，无刺激性，与皮肤的相容性好，生物降解快而彻底，与其他表面活性剂的相容性好，复配具有协同增效作用以及对头发具有调理和发型保持效应等。

APG在安全性和环境相容性方面都具有许多卓越的性能。

3）壳聚糖

  壳聚糖（Chitosan，学名聚脱乙酰氨基葡萄糖）是甲壳质经脱乙酰基而得到的一种天然阳离子多糖，是一种资源丰富、价格低廉的天然高分子化合物。

壳聚糖可溶于稀酸，高度脱乙酰化产物可溶于水，分子中的多个氨基和羟基等活性基团经化学修饰可表现出新的性能。

壳聚糖具有良好的抗菌|生、抑菌性、表面活性、吸湿和保湿性、成膜性和絮凝性等特性。

由于壳聚糖是自然界中少见的带正电荷的高分子聚合物，从而在许多领域内具有独特的功能。

这类多糖具有可降解性、良好的成膜性、良好的生物相容性及一定的抗菌等优异性能，在化妆品中具有与乳化剂很好的复配性和稳定性。

用于美发产品能保持头发的光泽、柔软、易梳理和抗静电性；用于护肤美容产品能使皮肤具有良好的调理陛能，广泛应用于化妆品、医药、食品、化工和环保等行业，素有万能多糖的美誉。

壳聚糖、壳聚糖衍生物以及低聚壳聚糖都可用于各种化妆品中。

壳聚糖用于化妆品将成为今后化妆品行业的一个新趋势，其优异的保湿性、抗菌眭和生理活性以及优良的配伍性都将使其在化妆品中有着广泛的应用前景。

  4）蔗糖脂肪酸酯

  蔗糖脂肪酸酯是用C12～22脂肪酸和蔗糖作用生成的酯，是一种安全、无毒、无污染，并可l00％生物降解的非离子表面活性剂。

蔗糖脂肪酸酯无毒、无臭、不刺激皮肤与黏膜，且易生物降解。

通过控制蔗糖脂肪酸酯中脂肪酸残基的碳数和酯化度，或者把不同酯化度的蔗糖酯进行混配，即可获得大范围HLB的系列产品，这使它既可成为0／W型又可成为W／0型表面活性剂。

蔗糖脂肪酸酯具有乳化、增溶和起泡等多种性能。

国外从20世纪60年代就已将其广泛应用于日化、食品和医药等行业，而国内关于蔗糖脂肪酸酯的研究还存在许多问题，所以应积极采取措施开发多元化产品，稳定制造工艺，进行更深入地理论研究，以拓宽蔗糖脂肪酸酯的应用领域。

  5）卵磷脂

  卵磷脂是一种天然生物表面活性剂，被誉为“脑黄金”，不少研究者称之为“21世纪最伟大的保健食品”。

磷脂类表面活性剂有表面活性，又有生物活性，是特种表面活性剂，其应用领域已延伸到食品、医药、化妆品和多种工业助剂中。

卵磷脂在化妆品中能起到活化皮肤、保持皮肤湿润和防止皮肤干燥等作用。

同时卵磷脂还可以提高化妆品的分散性和起泡性，用于头发润滑剂可使头发光亮、润泽和柔软。

  6）特种表面活性剂

  特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元素的表面活性剂。

有机硅表面活性剂具有低毒性、氧化稳定性和热稳定性、润滑性、抗静电性、消泡性和稳泡性、剥离性好以及生理隋性等优点，并有很强的降低表面张力的性能，是表面活性剂中一类具有特殊功能的品种。

有机硅用在化妆品中能增加皮肤的润滑感和抗水性，增加产品的光泽。

有机硅表面活性剂具有很高的生理惰性，用于化妆品时具有较高的安全|生。

在化妆品中，硅氧烷表面活性剂以其滑爽、柔软、光泽和飘逸等优异性能得到了广大消费者的喜爱。

9结语

表面活性剂在全球稳步增长的趋势为化妆品工业的发展和壮大提供了良好的外部环境，对产品结构、品种、性能与技术上的要求也越来越高。

因此要系统开发安全、温和、易生物降解和具有特殊作用的表面活性剂，为新产品的开发和应用提供理论基础。

要重点开发糖苷类表面活性剂，可开发多种多元醇类和醇类表面活性剂；系统研究开发大豆磷脂类表面活性剂；开发蔗糖脂肪酸酯系列产品，加强复配技术的研究，开拓已有产品的应用范围。

表面活性剂作为化妆品中的最重要成分，在开发应用上应大力采用天然原料，尽量避免使用对皮肤有刺激性的成分，以减少化学成分给人体带来的多种危害。

相信绿色、环保型表面活性剂的开发将大大促进功能性化妆品的开发。