《表面活性剂大作业》表面活性剂在化妆品行业中的应用

表面活性剂课程大作业（论文）表面活性剂在化妆品行业中应用Applicationofsurfactantincosmetics学院：化工与环境生命学部专业：精细化工学生姓名：学号：指导教师：评阅教师：完成日期：表面活性剂在化妆品行业中应用摘要本文综述了化妆品用表面活性剂的分类，特点，功能（如润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等功能）以及具体应用，并讨论了表面活性剂在化妆品行业的安全性要求，并对其在化妆品行业中的应用进行展望。关键词：表面活性剂；化妆品；功能；应用ApplicationofsurfactantincosmeticsHanYouxin(DalianUniversityoftechnology,FacultyofChemical,EnvironmentalandBiologicalScienceandTechnology,Dalian,Liaoning)AbstractThispaperreviewsthecosmeticclassification,surfactantcharacteristics,function(suchaswetting,dispersion,emulsification,solubilization,foaming,defoaminganddetergencyandotherfunctions)andthespecificapplication,anddiscussesthesafetyofsurfaceactiveagentinthecosmeticsindustry,andoutlooksitsapplicationincosmeticsindustry.Keywords:Surfactant；Cosmetics；Function；Application引言表面活性剂分子包括极性亲水基和非极性亲油基两个部分，由于自身结构特点，表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、洗涤、杀菌等一系列独特的作用和功能，广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品、医药、农药、纺织、选矿、油田化学品、造纸、皮革等工业领域及生活领域，其中化妆品行业是一个非常重要的领域[1]。化妆品是以涂抹、喷洒或其他类似方法施于人体表面(如表皮、毛发、指甲和嘴唇等)，起到清洁、保养和美化或消除不良气味作用的产品。化妆品不仅是科学与艺术相结合的产物，而且是一种知识密集型的高科技产品。化妆品由基质和辅料组成，基质是指具有主要功能的物质，如油脂、蜡、粉类、胶质类、溶剂类(水、醇、酯等)；而辅料则为赋予化妆品成型、稳定或色香等的物质，表面活性剂则是辅料中最为重要的成分之一。因为化妆品直接作用于人身体的皮肤表面，对皮肤的生理组织有重要的影响，所以化妆品的安全性是必需确保的[2]，随着科技发展，社会生活水平提高，人们使用化妆品的安全意识不断加强。在化妆品研发过程中，对产品的结构性能及技术的要求也在日益提高，作为化妆品主要原料的表面活性剂，其安全应用[3]与最新研究进展一直备受关注。1化妆品用表面活性剂分类及特点表面活性剂的作用主要表现在改变液体的表（界）面性质。表面活性剂可以大大降低溶剂的表（界）面张力，使体系的表（界）面状态发生明显的变化，从而使化妆品具备一定的功能或呈现特定的状态[4]。由于化妆品直接跟人体接触所以对化妆品用表面活性剂的要求需高于洗涤用品等领域，如较高的安全性、低刺激性、具有一定的功能、满足特定的卫生指标等。适用于化妆品的主要是特殊表面活性剂，如硅氧烷表面活性剂、硅酮表面活性剂和生物表面活性剂等。根据离子型态可以分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂[1]。根据原料来源不同，化妆品用表面活性剂又可简单划分为合成表面活性剂、天然表面活性剂、和生物表面活性剂。1.1阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂主要有单烷基磷酸酯盐、羧酸盐和油酰基甲基牛磺酸盐等。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，再加上特有的皮肤亲和性，能够满足毛发洗净剂的要求，可应用于洗面奶、沐浴露、洗发香波以及婴幼儿洗涤用品中[5]。硫酸酯盐表面活性剂具有良好的润湿力、乳化力和去污力；烷基磷酸酯盐类表面活性剂具有优良的乳化、洗涤、抗静电和消泡作用；Gemini型阴离子表面活性剂具有优良的表面化学性能、良好的分散、乳化、润湿及去污能力、对电解质不敏感和低的刺激性等，与其他表面活性剂复配可产生更大的协同效应，可降低表面活性剂的使用量[8]。1.2阳离子表面活性剂阳离子表面活性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铵等，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。其中，季铵化合物是化妆品中应用最为广泛的阳离子表面活性剂，该类化合物对皮肤和头发表现出一种强烈的直接性，能使头发更易梳理，从而改善头发的感觉和光泽。用于护发用品的季铵化合物还可以用作杀菌剂，长链烷基酰胺丙基季铵盐具有优良的亲水性、温和性和生物降解性。1.3两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂同时携带正负离子电荷,其本身的结构和性质决定了它具有许多优异的性能:低毒性、对皮肤和眼睛的低刺激性、极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性、良好的生物降解性、柔软性和抗静电性、杀菌性和抑霉性以及良好的配伍性等。两性离子表面活性剂是一类产量较小但适于用作化妆品的配料,除了表面活性外，还赋予产品温和低毒的性质。迄今为止，绝大多数两性离子表面活性剂都是基于椰子油、棕桐仁油与其脂肪酸的产品。两性离子表面活性剂的产量较小，因此常视为专用化学品。1969年首次将两性离子表面活性剂用作香波配料以来，它们已在护肤和护发化妆品中占据重要地位，后来也被用于餐具洗涤剂、家用净洗剂中[6]。两性离子表面活性剂在化妆品中起柔软、抗静电、乳化、分散和杀菌的作用，可用作香波的起泡剂和护发剂。近几年国内研究的两性表面活性剂类型主要有:氨基酸型表面活性剂、咪唑啉型表面活性剂和甜菜碱型表面活性剂[8]。1.4非离子表面活性剂非离子表面活性剂以在水溶液中不离解的醚基为主要亲水基，具有优异的润湿和洗涤功能，又可与其他离子型表面活性剂复配使用。诸多优点使得非离子表面活性剂从20世纪70开始发展很快，包括聚氧乙烯类非离子表面活性剂、多元醇类非离子表面活性剂、嵌段聚醚型非离子表面活性剂和甾醇衍生的非离子表面活性剂。这类表面活性剂安全性好，对皮肤温和、无刺激性，具有良好的乳化、增溶能力，稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好[7]。许多资料证实非离子表面活性剂的安全性，这也是其在化妆品中应用的主要原因之一[8]。它主要用作乳化剂，特别是乙氧基化的表面活性剂可用作O/W型乳化剂。此外，还可以用作油性组分的增溶剂。另外，一些特殊的表面活性剂主要用作护发香波、浴制剂中起泡沫稳定作用的辅助表面活性剂。1.5天然表面活性剂天然表面活性剂主要以自然中各种特殊植物为原料载体，从中提取相关物质来作为原材料的一类表面活性剂，其出现解决了传统种类生产过程中的多种弊端，如：能源消耗、生态污染、表面活性剂的安全性不可控等。然而促使天然表面活性剂诞生的因素不仅只有能源等问题，也依赖于当时生物性技术、油脂分离技术、植物品种的改良技术、增产技术等多种高端技术的快速发展与应用，以及新抗氧化剂的研发和天然油脂的易腐败等问题的解决[9]。化妆品所用的天然表面活性剂主要包括磷脂类表面活性剂、氨基酸表面活性剂、蔗糖酯和一些生物表面活性剂。其特点是安全性能好，绿色环保，是在化妆品应用中极具潜力的一类表面活性剂。1.6生物表面活性剂生物表面活性剂与化学合成的表面活性剂相似也是一种两亲分子，具有非极性的疏水基团和极性的亲水基团，其特点有：①生产工艺简便，常温、常压下即可发生反应，生成设备要求不高；②生产原料来源广阔且价廉，可以从工业废料和农副产品中获得[9]。而且它具有一些其它表面活性剂不具备的特殊优点，即其产品不具有致毒的性质，对生态自然、人体都是零危害，它不仅不会对环境破坏相反还可以对环境进行净化以及对一些废物重新加工后再运用，克服了其他表面活性剂缺陷并将它们的优点更好的集中体现了出来，在化妆品中的应用发展非常迅速。主要分类包括：槐糖脂、海藻糖脂、脂蛋白、脂肽、脂杂多糖、脂多糖复合物、蛋白质-多糖复合物等。2化妆品用表面活性剂功能应用2.1乳化作用乳状液是化妆品中最常见的一种剂型，如膏霜、乳液等。使用乳化剂可以将不相溶的油相和水相混合形成均匀的混合体。借助乳化剂可将微量有效成分均匀涂敷于皮肤上增强化妆品的使用效果。根据使用目的，选择合适的乳化剂制备合适的乳状液十分重要。乳化剂是乳状液形成和稳定存在的关键，实际生产中常根据HLB值大小选择乳化剂；另外还根据欲得乳状液类型选择乳化剂；所用油相不同对乳化剂的HLB值要求也不同，乳化剂HLB值应该与被乳化的油相所需一致。表2.1几种表面活性剂的HLB值表面活性剂类型HLB值油钠酸阴离子18.0月桂基硫酸钠阴离子40.0失水山梨醇三硬脂酸酯（Span65）非离子2.1失水山梨醇单月桂酸酯非离子8.6甘油单硬脂酸酯非离子3.8月桂醇聚氧乙烯醚非离子10.82.2增溶作用在化妆品行业中，增溶剂主要用于化妆水、生发油、养发剂等产品生产中。由于化妆品中油性成分在结构与极性上相异，增溶原理也不尽相同，所以需选用最适宜的表面活性剂作增溶剂，增溶剂应以HLB值在15~18之间，增溶量大，五毒无刺激为最佳[1]。就表面活性剂的刺激性和毒性而言，非离子型表面活性剂的小于离子型。例如，聚氧乙烯硬化蓖麻油、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯失水山梨醇、聚甘油脂肪酸酯等非离子表面活性剂以及蓖麻油基的两性衍生物局可以达到较好的增溶效果。化妆水的增溶对象是香料时，应该用烷基聚氧乙烯醚增溶。2.3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作分散作用。用作分散剂的表面活性剂的多为乳化剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚具有良好的分散性能，此外，两性表面活性剂以其良好的洗涤性、生物降解性，温和、低毒、低刺激性等优点也广泛应用于化妆品制造中。Kameyama[10]等考察了卵磷脂EYCP/C8G1/H2O三元体系相行为，在一定温度和浓度范围内，类脂物可完全增溶于C8G1的胶束中形成澄清的胶束溶液从而起到良好分散效果。2.4起泡和洗净作用泡沫是一种气液完全混合的多孔膜状多分散体系，其中液相是连续相，气相是非连续相。表面活性剂能降低溶液的表面张力，使整个体系表面能降低，从热力学角度上讲，有利于泡沫产生。所以，表面活性剂常用作起泡剂[11]。起泡剂常分为两类：一类是阴离子表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠（SDS）、ɑ-烯烃磺酸盐（AOS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、脂肪酸皂等；另一类是非离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）等。作为清洁用的化妆品有香波、沐浴露和洗面奶等，除要求具有清洁、发泡和润湿功能外，主要考虑对皮肤的温和性，要求表面活性剂不损伤表皮细胞，不和皮肤的蛋白质发生作用，不渗透到皮肤中，使皮肤油脂及皮肤保持正常状态。2.5润湿和渗透作用保湿等辅助成分对任何一类化妆品都相当重要，所以化妆品用表面活性剂的润湿和渗透性能对于改善一款产品的综合表现显得举足轻重。用作润湿剂的主要是生物表面活性剂，如磷脂作为生物细胞重要组成部分，可以在细胞代谢和细胞膜渗透性调节方面发挥重要作用[12]，具有良好的保湿性；浓度为1mol/L的槐糖脂可使皮肤具有柔软和湿润的肤感，已被日本花王公司开发为一种保湿剂Sofina；壳聚糖也具有优越的保湿性、抗菌性和生物活性以及优良的配伍性等，可以用来改善皮肤的调节性[3]。3化妆品用表面活性剂的安全性要求影响表面活性剂安全性的因素主要有:种类：从宏观角度来看，任何一类表面活性剂都可以在化妆品中起到一定的作用，因为它们或多或少都具有表面活性剂的一些通性，如降低表面张力、乳化和去油等作用。但从安全性角度来看，并非具有这些功能的表面活性剂都可以用在化妆品中。如烷