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沐浴露所用原料

时间:2022-03-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于皂基型沐浴露是以脂肪酸及碱剂为主要表面活性剂。化妆品中,不同原料对皮肤的刺激性差别很大,对于沐浴露而言,刺激性主要来自表面活性剂,而不同表面活性剂对皮肤的刺激性相差很大。阴离子表面活性剂在化妆品中的应用日趋广泛,其具有丰富的发泡性、良好的乳化性、适度的洗净力以及特有的皮肤亲和性,能够满足皮肤洗净剂的要求,在不少洗面奶、沐浴露以及婴幼儿洗涤用品中使用。该类表面活性剂较广泛用于皂基沐浴露的制品中。

(一)表面活性剂

表面活性剂是沐浴液主要成分,它的基本性能是去除皮肤上的油污并产生泡沫,润滑皮肤。要求该类表面活性剂具有泡沫性能良好、无毒、刺激性低、与皮肤相容性好、温和性的特性。

对于皂基型沐浴露是以脂肪酸及碱剂为主要表面活性剂。常用的脂肪酸有月桂酸(十二酸)、肉豆蔻酸(十四酸)、硬脂酸(十八酸)、油酸(十八烯酸)、椰子油酸等,而碱剂则以氢氧化钾、乙醇胺为主。

对于非皂基表活型沐浴露是以合成的表面活性剂为主要表面活性剂(大多为阴离子型活性剂),配合适量两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂。

常用的阴离子表面活性剂有:单十二烷基磷酸酯、烷基醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐以及聚乙二醇(5)柠檬酸十二醇酯磺基琥珀酸酯二钠盐,N-月桂酰肌氨酸盐等性质温和的表面活性剂,亦用SAS、AS、AOS、AES等普通阴离子表面活性剂。若将它们通过与非离子或两性表面活性剂APG、酰胺型醇醚型磺琥珀酸酯二钠盐、氧化胺等复配后,其性能可大为改进。

两性和非离子表面活性剂有:烷基酰胺丙基甜菜碱、磺基甜菜碱、咪唑啉、椰油两性醋酸钠、氧化胺和烷醇酰胺等。其中非离子表面活性剂中的葡萄糖苷及其衍生物具有优良发泡性、性质温和、低刺激(比甜菜碱、咪唑啉还低)、良好的保湿性能、极好的配伍性和溶解性(完全溶解于水)。

沐浴露的清洁功能完全依靠以上的表面活性剂组分,由于两种类型的组分会带来不同的清洁感受,同时对泡沫表现也有较大影响,所以很多配方其实使用的是二者的复配物。

化妆品中,不同原料对皮肤的刺激性差别很大,对于沐浴露而言,刺激性主要来自表面活性剂,而不同表面活性剂对皮肤的刺激性相差很大。皮肤敷贴试验表明,表面活性剂的刺激性一般是阳离子活性剂>阴离子活性剂>两性离子活性剂≈非离子活性剂,浴露中用量最大的是阴离子活性剂,其刺激性是烷基硫酸盐>α-烯基磺酸盐>脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐;皂基型产品中,不同脂肪酸的刺激性大小则是月桂酸>肉豆蔻酸>硬脂酸。实际设计配方时,常常采用不同品种的表面活性剂复配,并针对性地添加聚合物或是赋脂剂以降低活性剂的刺激性。

另外,皮肤的紧绷感跟阴离子表面活性剂在皮肤上的沉积和吸附量以及由此被清洁掉的皮肤表皮层油脂的量有关。下面的简单排列显示了阴离子表面活性剂对皮肤紧绷感的作用:紧绷感是月桂基硫酸钠(SLS)>月桂醚硫酸钠(SLES-2)>肉豆蔻酸皂(C14Soap)>烷基磷酸盐(Alkyl Phosphate)。

下面介绍洁肤产品常用表面活性剂的种类及特性。

1. 阴离子表面活性剂

阴离子表面活性剂在化妆品中的应用日趋广泛,其具有丰富的发泡性、良好的乳化性、适度的洗净力以及特有的皮肤亲和性,能够满足皮肤洗净剂的要求,在不少洗面奶、沐浴露以及婴幼儿洗涤用品中使用。例如,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、抗静电和消泡作用等。沐浴露常用阴离子表面活性剂介绍如下。

(1)高级脂肪酸皂 高级脂肪酸皂的结构式

R一般为C8~22的烷基,M为金属盐,常为Na+、K+及三乙醇胺。

高级脂肪酸皂是最古老、应用最广泛的阴离子表面活性剂,其钠盐和钾盐主要用作皂基。在化妆品配方中,羧酸(主要是硬脂酸)作为油相组分,碱金属和胺类作为水相组分,两者混合后生成羧酸盐,即在反应体系中生成表面活性剂。羧酸钠发泡性能良好,有较好的去污能力。其主要缺点是二价或三价离子的羧酸盐不溶于水,耐硬水能力低,遇电解质(如氯化钠)也会发生沉淀,在pH低于7时,产生不溶的游离脂肪酸,其表面活性消失。

在化妆品配方中最常见的羧酸是三压硬脂酸,它实际上是C16~18直链脂肪酸为主的混合物。带甲基支链的硬脂酸兼有硬脂酸和油酸的优点,耐氧化、颜色稳定和脂肪冻点低,应用广泛。油酸盐易形成乳液,可利用其调节硬脂酸皂类的黏度。该类表面活性剂较广泛用于皂基沐浴露的制品中。

(2)N-酰氨基酸及其盐 N-酰氨基酸是由α-氨基酸的氨基酰化后制得,酰基部分可以由单一的脂肪酸或天然脂肪酸引入。由于氨基酸中的氨基的电性被中和,酰化的氨基酸与一般氨基酸不同,它属阴离子表面活性剂,而一般氨基酸属两性表面活性剂。

N-酰谷氨酸盐(简称AGA)的结构式:

RCO—为C11H22CO—、C15H33CO—、椰子油脂酰基、氢化牛油脂酰基,M为Na、三乙醇胺。

其中N-酰谷氨酸的钠盐为白色至淡黄色固体,市售的三乙醇胺盐是质量分数为30%的水溶液。N-酰谷氨酸的钠盐可生成单钠盐和双钠盐,单钠盐的水溶液呈酸性(pH5~6),双钠盐呈碱性,它们皆易溶于水。N-酰谷氨酸及其盐中的α-氨基的手征性是l-型,即左旋,天然氨基酸也是l-型,因此它可看作酰胺,在不利pH条件下可能经历水解,但在化妆品使用的条件下(pH=5~9)是稳定的。N-酰谷氨酸及其盐的发泡能力适当,乳化性能、润湿和洗涤性能、耐硬水性和钙皂分散能力都很好,优于或相近于现在广泛使用的LAS和AES。

N-酰谷氨酸及其盐主要用于皮肤清洁剂和香波,极温和、无刺激,有温和的杀菌和抑菌性能,也用作香皂的添加剂,使用后皮肤有柔软感。其不会引起皮肤急性刺激性和过敏性,无光毒性,眼黏膜一次刺激性属轻度,对受伤皮肤的刺激性(质量分数为5%的溶液)与水相近,它还能降低LAS刺激性。口服急性毒性(白鼠)LD504.3~5.5g/kg。

(3)N-酰肌氨酸盐 N-酰肌氨酸盐的结构式:

R为月桂基、椰油基等,M为Na、K等。

N-酰肌氨酸是由肌氨酸(即甲基甘氨酸)酰化后制得,是一种多功能的表面活性剂,呈白色至淡黄色的蜡状固体或液体,其较为常用的盐类是N-月桂酰肌氨酸钠。

N-月桂酰肌氨酸钠是一种阴离子型氨基酸类表面活性剂,具有低毒、低刺激性、良好的生物降解性、较佳的配伍性以及抗菌性和抗蚀性等特点,广泛应用于日用化学品、食品、金属加工、矿物浮选、农药调配以及生物医药等众多领域。它是乳白色或淡黄色粉末,具有良好的去污能力,抗硬水性好,易溶于水,具有温和无刺激、杀菌和抑菌性能,使用后皮肤有柔软感。

N-月桂酰肌氨酸钠广泛用于皮肤清洁剂、洗手液、香波和牙膏中,由于其具备脂肪酸皂和烷基磺酸盐两者的特点,除有良好的泡沫性外,对皮肤和头发都有亲和性。由酰胺基形成特殊的缔合体,具有螯合性能和抗氧化性能,对表皮渗透性好,并且能够抑制潜在的刺激性溶质如钠离子穿过人体皮肤的渗透,因此用后不会使皮肤粗糙,并能吸附在头发上使头发柔软易梳理。新型的防晒霜配方中加入了月桂酰肌氨酸钠,使得p-氨基苯甲酸功效增加。另外气溶胶剃须泡沫以月桂酰肌氨酸钠作基料有很好的润湿性,并对剃刀和产品容器有抗腐蚀性。

N-月桂酰肌氨酸钠具有抗菌、抗酶作用,在口腔清洁剂中应用颇多。0.25%的N-月桂酰肌氨酸钠可有效抑制人体唾液的细菌生长,0.5%的N-月桂酰肌氨酸钠能在5.0min内杀死唾液中90%细菌,而且能牢固地吸附在牙斑上,长久保持活性。但当pH>7时,其完全失去杀菌活性。

(4)磺基琥珀酸酯 磺基琥珀酸单酯二钠盐的结构式:

磺基琥珀酸酯盐是一类磺基琥珀酸[HOO—CH2—CH(SO3H)—COOH]的衍生物,从不同角度命名,这类衍生物可以看作为磺酸酯、羧酸、酯类或酰胺等。其中单酯广泛地应用于各类化妆品,作用极其温和,是好的发泡剂。单酯按其特性不同可分为脂肪醇型和酰胺型两大类。

①脂肪醇基磺基琥珀酸酯盐:结构式:

M=Na+、NH4+

R=C3~12脂肪基、羊毛脂肪基、壬基芳(香)基n=0~12

a. 月桂基磺基琥珀酸酯铵盐:淡黄色的液体,活性物含量质量分数为40%,pH5.5。它有良好的发泡性能,容易冲洗,洗后留下软滑感觉。在pH4~8范围内稳定,在强碱或强酸介质中会发生水解,在化妆品配方中应保持pH<7,以防止释放出氨。它可与阴离子、非离子和两性表面活性剂匹配,与阳离子表面活性剂只在有限范围内匹配。

月桂基磺基琥珀酸酯铵盐主要用于温和高泡香波、沐浴制品和洗手液。对皮肤和眼睛很温和,容易漂洗干净,质量分数为10%溶液不会引起首次皮肤刺激,对眼睛刺激性很低,100%生物降解。

b. 月桂基磺基琥珀酸酯钠盐:活性物含量质量分数为40%时为白色浆状物,活性物含量质量分数为80%时为白色的细粉。溶液(质量分数为10%)pH6.9,在常温条件下很稳定。在高浓度(如质量分数为1.0%活性物)发泡性能与十二烷基硫酸钠(SLS)相近,在低浓度(质量分数为0.01%活性物)时其发泡性能远比SLS好。它不刺激皮肤,用后有类似皂和类似滑石粉的柔滑感觉。

月桂基磺基琥珀酸酯钠盐用于香波、泡沫浴、手用和体用液体皂以及剃须膏等。作为粉剂添加于皂类和粉类洗涤制品中。用于地毯洗涤剂,其干后脱落很易用吸尘器吸走。质量分数为10%溶液对眼睛刺激性很低,不会引起皮肤刺激,急性经口毒性LD505.0g/kg。

②酰胺型磺基琥珀酸酯盐:结构式:

为月桂酰胺基、肉豆蔻酰胺基、油酰胺基、椰子酰胺基、麦胚芽油酰胺基等,M为Na+、NH4+,m=0或1,n=1、2、4。

a. PEG-2油酰胺基磺基琥珀酸酯二钠盐:为淡黄色液体,活性物含量质量分数为30%~34%,相对密度(25℃/4℃)1.06,质量分数为1%溶液pH5.6。它在pH4~8范围内稳定,在强酸和强碱介质中不很稳定。可与阴离子、非离子和两性表面活性剂匹配,与阳离子表面活性剂在有限范围内匹配。它是很好的增稠剂,适当添加无机盐可增加其黏度,它出现黏度峰值的盐量和加入月桂基硫酸钠相近,为质量分数的1%~2%。它对皮肤和眼睛都不产生刺激性,极其温和,当它和其他表面活性剂复配时,还可降低其他表面活性剂的刺激性。它的发泡性能良好,产生致密稳定的泡沫,在皂类和硬水共存的溶液中能增加泡沫的稳定性。

应用较广的磺基琥珀酸酯盐有月桂基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠(DLES)、PEG-2油酰胺基磺基琥珀酸酯二钠、椰子酰基乙醇酰胺磺基琥珀酸酯二钠和椰子酰基异丙醇酰胺磺基琥珀酸酯二钠,主要用于极温和的婴儿香波、泡沫浴剂、淋浴制品和调理型香波。这类表面活性剂也是目前市售的、价格最低的特殊用途的表面活性剂之一,利用它的复配物可制得成本较低的温和产品。

b. N-(1,2-二羧乙基)-N-十八烷基磺化琥珀酰胺酸四钠:结构式:

N-(1,2-二羧乙基)-N-十八烷基磺化琥珀酰胺酸四钠为浅琥珀色透明液体,固体总量质量分数为35%,水含量质量分数为65%,相对密度(25℃/4℃)1.14,酸值2.0,碘值0.5,pH(质量分数为1%水溶液)7.5,凝固点7.3℃,临界胶束浓度(CMC)(按100%活性计算)质量分数为0.06%,溶于水,不溶于有机溶剂。它耐碱稳定性高,在高浓度的磷酸盐、硅酸盐和其他无机盐存在下很稳定。在室温中其润湿能力不强,但在高温中(50~70℃)润湿能力很强。它有很强增溶作用,能增加皂类、磺化油和其他表面活性剂对碱、无机盐和酸的容忍度。其在25℃时CMC浓度下(质量分数为0.06%),表面张力0.042N/m。pH7~8范围内,活性物质量分数为1.25%和2.50%时,其钙离子的容忍度分别为500mg/kg和1500mg/kg。在电解质、树脂、颜料和硅氧烷存在下也能发挥其乳化剂的功能。它能降低皂类和其他相似性质体系的黏度,在多种表面活性剂体系中可用作抗凝剂。用于洗涤剂其作用较温和,不会引起皮肤过分脱脂。

它主要用于香波、泡沫浴、皮肤清洁剂和洗手皂,也作为乳化剂用于膏霜和乳液,使其质地柔滑和易于分散。它是一种多功能的表面活性剂。其急性经口毒性十分低,在工业上使用时,不慎吸入少量,也不会引起问题。它直接与皮肤接触不会引起刺激和过敏,与眼睛接触会引起轻度的刺激,用水立刻冲洗后会复原。

③新型磺基琥珀酸酯:磺基琥珀酸酯类表面活性剂具有突出的温和性,使其在许多专门领域中获得应用,如婴儿清洗剂、医院清洗剂和杀菌清洗剂等。市场的需求使磺基琥珀酸酯表面活性剂的品种及生产工艺方面有了一些新的进展,开发出某些有特殊应用的新品种。

a. 二甲基硅多醇磺基琥珀酸酯二钠:结构式:

二甲基硅多醇磺基琥珀酸酯二钠结合了硅酮的性质和磺基琥珀酸酯的温和性,在降低AES的眼刺激性方面比其他磺基琥珀酸酯更有效。它还有优异的皮肤温和性,比较各种表面活性剂在质量分数为15%浓度时的皮肤刺激性,它几乎完全无刺激,德蕾资测试(体内眼刺激试验Draizetest)眼睛刺激分值为零,这是罕见的。它的钾、三乙醇胺或铵盐类也是极温和的。它是水溶性、温和的表面活性剂,有增泡作用,主要用于低刺激的婴儿香波、泡沫浴、隐形眼镜清洁液和其他个人护理制品。

b. 麦胚磺基琥珀酸酯:结构式:

麦胚磺基琥珀酸酯是由含有丰富的维生素E的麦胚油衍生的。由于麦胚油、脂肪酸或脂肪醇具有极好的滋润性能,又来自天然植物,同时,具有磺基琥珀酸酯的特性,因此它主要用于调理香波、滋润性沐浴制品和其他个人护理用品。

(5)单烷基磷酸酯 磷酸酯为阴离子表面活性剂,是将脂肪醇与磷酸化剂进行反应,然后用碱中和而制得,根据不同的反应条件,可得到单酯、双酯和三酯3种类型。磷酸酯盐的化学通式如下:

(磷酸三酯)

磷酸酯型阴离子表面活性剂的性质随脂肪醇的种类,单酯、双酯和三酯所占的比例,以及盐的种类不同而变化。与脂肪醇硫酸酯盐比较,磷酸酯盐耐热、耐酸性能良好,对皮肤也较温和,刺激性小。游离的酯类是固体或黏稠的液体,其相对应的钠盐为固体。烷基磷酸酯型表面活性剂中最常用的一类是单烷基磷酸酯及盐。相比AS、AOS、LAS、AES,单烷基磷酸酯(MAP)具有刺激性小、温和、易冲洗、泡沫丰富、细腻和乳化能力强等优点,因此是一个适用于皮肤护理产品中的优良原料。MAP有酯、单盐、双盐几种形态,其中单K盐的pH在6.5附近,而双K盐的pH在9.2附近。在皂基复配型配方中,MAP应保持双盐形态,否则容易使脂肪酸析出使体系不稳定。而在非皂基表面活性剂型配方中,MAP应保持单盐形态,否则pH过大或过小都会导致刺激性增大。因此使用MAP的化妆品体系中,pH是一个关键因素,体系酸碱度应控制在相应的pH上。

由于单烷基磷酸酯具有类生物膜的结构,与皮肤有很好的亲和性,非常适用于皮肤洗净、化妆品乳化等方面的应用,是一类重要的皮肤清洁产品表面活性剂。研究表明,把MAP复配入表面活性剂型和皂基型沐浴露中,具有良好的效果。MAP沐浴露冲洗速度快,减少皮肤上表面活性剂的残留,产生浴后清爽的感觉,同时刺激性小,泡沫细腻丰富。另外,MAP本身是一个非常温和的表面活性剂,因此在复配型沐浴露中能降低配方特别是皂基型配方的刺激性。以磷酸盐为主表面活性剂的洁肤产品是一个较难增稠的体系,使用时需控制适度用量,避免稠度过大或过低。

MAP的配伍性能好,既能与普通的表面活性剂复配,减少对皮肤的附着性,使泡沫细腻丰富,改善过水速度,改善洁肤产品洗涤后感觉,降低原表面活性剂型配方的滑腻感而使洗涤后感觉清爽;也能与皂基复配,降低皂基对皮肤的刺激,改善洗涤后感觉,降低原皂基型配方的紧绷感而使洗涤后感觉更清爽。MAP是洁肤产品中性能优良的原料。

2. 两性表面活性剂

两性表面活性剂是近年来发展速度快的一类表面活性剂。两性表面活性剂广义地讲是指在同一分子中兼有阴离子性和阳离子性,其分子中既含有阴离子亲水基又含有阳离子亲水基,随溶液pH的变化,呈现出不同的性质。溶液pH高于等电点时,显示阴离子表面活性剂;低于等电点时呈阳离子表面活性剂;处于等电点时显示两性,此时在水中的溶解度较小,泡沫、去污、润湿性能差。由于其结构特殊,故它以其独特的多功能而著称。两性表面活性剂易溶于水,溶于较浓的酸、碱溶液,甚至在无机盐的浓溶液中也能溶解,难溶于有机溶剂。一般地讲,两性表面活性剂的毒性小,具有良好的杀菌作用,耐硬水性好,与各种表面活性剂的相容性也很好,此外还具有抗静电、柔软性。它耐盐、耐碱,生物降解性好,并能使带正电荷或负电荷的物质表面成为亲水性表面层。此外与各类表面活性剂有良好的配伍性,而且产生增效作用,使用十分安全。

两性表面活性剂种类很多,它的阳离子部分可以是胺盐、季铵盐或咪唑啉类,阴离子部分则为羧酸盐、硫酸盐、磷酸盐或磺酸盐。因而可分为羧酸型、磺酸型、硫酸型、磷酸型,其中以羧酸型最为重要。它又分为咪唑型、甜菜碱型、氨基酸型。应用较多的品种如下。

(1)咪唑啉型 两性咪唑啉是两性表面活性剂中应用最广的一类化合物。一般的咪唑啉化合物是用乙二胺衍生物和脂肪酸缩合而成的一类环状叔胺化合物。用咪唑啉衍生物与卤代羧酸进一步反应可以制得两性咪唑啉,反应方程式为:

咪唑啉化合物在较高浓度的无机酸和电解质溶液中稳定,但可被过氧化氢和次氯酸盐氧化。在偏酸性环境中由于活性基团带正电荷,能吸附在带负电荷的表面。这种吸附作用在很大程度上解决了它的应用领域。一般的织物纤维都带有负电荷,咪唑啉化合物吸附在纤维的表面会削弱洗涤作用,对清洁功能的发挥是不利的因素,所以咪唑啉化合物很少单独作为洗涤使用。但是皮肤、头发和细菌都带有负电荷,可以牢固地吸附咪唑啉化合物阳离子活性基团而达到滋润、调理、杀菌和抗静电等特殊的效果。

两性咪唑啉是一种优良的表面活性剂,刺激性很小,可用作抗静电剂、柔软剂、调理剂、消毒杀菌剂。两性咪唑啉在强酸强碱条件下会发生水解,但在较温和条件下的日化产品中使用稳定。在宽范的pH范围内与各种洗涤助剂相容性好。

使用两性咪唑啉配制出来的沐浴露性质温和,没有毒性,对皮肤和眼睛刺激性很小,无过敏性反应,因而可用于婴儿香波和沐浴用品中。两性咪唑啉与聚合阳离子表面活性剂兼容性好,是调制无刺激性调理香波必不可少的组分。在2-位具有长碳链的两性咪唑啉衍生物可以作为柔软剂使用,还具有抗静电性和润滑性,使头发洗后无静电,柔软疏松,飘逸动人。

两性咪唑啉具有较强的抗硬水能力,在硬水和软水中同样具有良好的洗涤力,耐硬水、耐电解质,具有钙皂分散能力和润湿性,生物降解性良好,依碳架结构不同可有高泡性和低泡性。

具有代表性的两性咪唑啉是2-十二烷基-N-羟乙基-N-羧甲基咪唑啉,结构式为:

2-十二烷基-N-羟乙基-N-羧甲基咪唑啉是米黄色或琥珀色黏稠液体,活性物含量40%~50%,pH8.5~9.5,可溶解在温水中,无毒,对人体皮肤无刺激,生物降解性良好。它具有优良的柔软、抗静电和发泡性,在偏酸性环境下有杀菌性。其与阴离子、阳离子和非离子表面活性剂有很好的配伍性,非常适合用于配制温和型的个人洗涤用品,例如婴儿沐浴露、杀菌消毒洗手液、调理洗发香波、护发素等。

(2)甜菜碱及其衍生物 最早的甜菜碱是从甜菜中分离出来的一种天然产物,其分子结构为三甲胺基乙酸盐。采用人工合成的办法在甜菜碱分子中引入一个长碳链烃基代替甲基可以得到一系列烷基甜菜碱型表面活性剂,包括羧酸型、硫酸酯型和磺酸型,其结构式为:

烷基甜菜碱类表面活性剂一般很少单独作为主活性剂使用,但是将烷基甜菜碱与阴离子表面活性剂复配则具有良好的泡沫性、润湿性和清洗性能。

烷基甜菜碱在硬水中能防止香皂的沉淀,可以作为脂肪酸皂的分散剂使用。

烷基甜菜碱在偏酸性的环境里显示阳离子表面活性剂的性质,吸附在带负电荷的头发、纤维表面,起到抗静电和柔软的功效。利用此特点,将烷基甜菜碱应用在洗发香波中,能显示良好的头发调理性质。而应用于沐浴液和洗手液则具有对皮肤温和以及无刺激的特点。

最具有代表性的是N-十二烷基-NN-二甲基-N-羧甲基甜菜碱(简称十二烷基甜菜碱,BS-12)和椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)。

①椰油基二甲基甜菜碱(商品代号BS-12):结构式:

其中C12H25为直链烷基。椰油基二甲基甜菜碱是无色或浅黄色的黏稠液体,易溶于水,是一种两性表面活性剂,有优良的去污、柔软、抗静电、发泡和湿润性能,对皮肤刺激性小,手感好。它易于生物降解,毒性低,有很好的抗硬水和对金属的缓蚀性,与阴离子、阳离子及非离子表面活性剂的配伍性好,还具有抗静电、调理和杀菌等性能。

用于化妆品和洗涤用品的BS-12产品,一般外观为无色或浅黄色的黏稠液体,活性物含量30%左右,pH6~8。

BS-12主要用于配制洗发香波、泡沫浴和儿童用浴剂,也用作织物用柔软剂、抗静电剂和羊毛缩绒剂。还用于杀菌消毒剂、金属防蚀剂、乳化剂及橡胶工业的凝胶乳化剂等。

②椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB):椰油酰胺丙基甜菜碱是一种温和的表面活性剂,由于在烷基甜菜碱分子碳链中插入酰胺基,增加的氮原子在酸性环境下使用时可以形成胺盐甚至季铵盐,增加了亲水活性基,其性能更加优越。CAB在洗发护发二合一香波和沐浴露配方里经常被使用,成为最常用的两性表面活性剂品种。其结构简式如下:

椰油酰胺丙基甜菜碱为无色或浅黄色的黏稠液体,其中活性物含量30%左右。它可以按照任意比例溶解于水中,5%水溶液的pH在4.5~8.0之间。在宽泛的pH范围内CAB是比较稳定的。

椰油酰胺丙基甜菜碱与阴离子表面活性剂和其他非离子表面活性剂配伍性好,使用方便,不会导致分解或沉淀,还可以降低阴离子表面活性剂的刺激性,具有抗菌功效。

椰油酰胺丙基甜菜碱的显著特点是对眼睛和皮肤的刺激性很低,安全性高,是一种十分温和的表面活性剂,非常适合于配制使用时容易入眼的洗发香波和使用时要大面积接触皮肤的沐浴液。

(3)氨基酸及其衍生物 氨基酸型表面活性剂是一类性质温和的两性表面活性剂,它是由脂肪胺与卤代羧酸反应而制得,反应方程式为:

另外,改变原料的配比也可以得到二元氨基酸产物:

氨基酸型两性表面活性剂本身是电中性的,在分子结构中没有带电荷的离子。可是在偏酸性的溶液里却呈现如同季铵盐阳离子的特性,它的阳离子亲水基的正电荷是由氨基携带的,例如:

而在偏碱性的溶液里,它表现脂肪酸盐阴离子表面活性剂的特性。

由于在酸碱性溶液里都具有亲水基团,而且亲水基团分别与典型的阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂相同,所以氨基酸型两性表面活性剂与其他类型的表面活性剂有良好的相容性,可以方便地复配使用。

氨基酸型两性表面活性剂的三乙醇胺盐有特别优良的泡沫性能,与其他两性表面活性剂显著不同,可以单独作为主洗涤剂应用。

氨基酸型两性表面活性剂在很宽的pH范围内都可以使用,但是在不同pH下性能还是有差别的。它们在酸性环境中具有抗静电剂和杀菌剂的作用,显示最佳的头发梳理性;而在弱碱性环境才达到最佳泡沫性能。这些差别应该是由于在不同pH下亲水基不相同造成的。

①油酰基丙氨酸钠:商品名称为雷米邦A,主要化学成分如下:

商品油酰基丙氨酸钠是棕黄色黏稠液体,活性物含量30%左右,pH8.0~8.5,在硬水和酸碱环境中都比较稳定。它有良好的钙皂分散力,脱脂力弱,对皮肤的刺激性比较低,适合于配制沐浴和洗发的产品。

N-月桂酰基谷氨酸盐:外观是乳白色或浅黄色粉末,熔点94~98℃,主要化学成分如下:

N-月桂酰基谷氨酸盐通常的含量在90%左右,带有少量游离脂肪酸和水分,能够溶解在水中,泡沫适中,洗涤力强。它具有优良的乳化性和润湿性,能够耐硬水,生物降解性好,对皮肤无刺激性,适合用于配制性质温和的沐浴露产品。

3. 非离子表面活性剂

(1)烷基醇酰胺 烷基醇酰胺是由脂肪酸和单乙醇胺或二乙醇胺缩合制得,是一类多功能的非离子表面活性剂。它的性能取决于组成的脂肪酸和烷醇胺的种类、两者之间的比例和制备方法。常见的有烷基单乙醇酰胺和烷基二乙醇酰胺两种。

烷基单乙醇酰胺是由脂肪酸与单乙醇胺按1∶1(物质的量)反应得到,称为“超级酰胺”,分子式为RCONHCH2CH2OH。烷基二乙醇酰胺是由脂肪酸与二乙醇胺缩合得到,分子式为RCONH(CH2CH2OH)2根据原料比例不同,烷基二乙醇酰胺有不同类型,常用的是脂肪酸与二乙醇胺比例为1∶2和1∶1.5的产品。

烷基醇酰胺有许多特殊性质,与其他聚氧乙烯型非离子表面活性剂不同,它没有浊点,其水溶性是依靠过量的二乙醇胺加溶作用,单乙醇酰胺和1∶1型二乙醇酰胺的水溶性较差,但能溶于表面活性剂水溶液中。烷基醇酰胺具有使水溶液和一些表面活性剂体系增稠的特性,它具有良好增泡、稳泡、抗沉积和脱脂能力,因此在脂肪酸相同的情况下,二乙醇胺的比例越高,则产品的水溶性越好;脂肪酸的碳链越长、饱和度越高,产品的增稠效果越好,但水溶性越低。除使用一般脂肪酸制备烷基醇酰胺外,Croda公司还利用天然油脂生产出天然油脂基二乙醇酰胺(Incromides系列),它是专供高级化妆品使用的烷基醇酰胺。这一系列烷基醇酰胺是以天然油脂为原料(1∶1),如杏仁油、巴巴苏油、橄榄油、芝麻油和麦胚芽油等,一般与阴离子表面活性剂复配(阴离子表面活性剂∶烷基醇酰胺=4∶1),用于香波、泡沫浴剂、液体皂和浴剂,可增稠、稳泡、润滑和使产品有良好用后感。

(2)氧化胺 氧化胺是用脂肪叔胺经氧化反应而制得的一种类季铵化合物,品种极多,其结构式为:

具有代表性的是十二烷基二甲基氧化胺又称OB2,它由叔胺与H2O2反应制得,分子式为C12H23—N。从结构来区分,氧化胺是一种非离子表面活性剂,但从性能来区分,它应该是两性离子表面活性剂。在中性和碱性溶液中,氧化胺显示非离子表面活性剂的特性,在酸性溶液中,则显示弱阳离子表面活性剂的特性。氧化胺在很宽的pH范围内与其他表面活性剂有很好的相容性,该特点赋予氧化胺宽广的应用领域和非常好的使用性能。

氧化胺含有非极性键,易溶于极性溶剂(如低碳醇类和水中),且无浊点,利用这项性质,将氧化胺与浊点比较低的聚氧乙烯型非离子表面活性剂复配时,可使它们的浊点明显提高,可以改善产品的透明性和耐寒性。

氧化胺应用在洗发香波和护发素中具有调理作用,可减少或消除头发表面的静电荷,改善头发的湿梳和干梳性。氧化胺与头发角质的羧基相作用,能够使头发定型而不显蓬乱。当pH>9时,氧化胺不再具有抗静电作用,失去调理性。

氧化胺具有优良的起泡性和稳定性,性能优于烷醇酰胺,在化妆品工业上可以取代烷基醇酰胺,是十分有效的起泡剂和稳泡剂,泡沫丰富细腻而且持续时间长。氧化胺特别适合配制泡沫浴剂,十二烷酸酰胺丙基二甲基氧化胺或者十二烷基二甲基氧化胺与AES复配而成的泡沫浴剂能产生大量的稳定的泡沫,用后使人有润滑柔和的感觉。氧化胺与AES、AOS等阴离子表面活性剂复配时,可改变产品的起泡性和泡沫稳定性,使洗涤力增加。但与LAS复配时,却令洗涤力降低。

氧化胺与阳离子表面活性剂的配伍性具有特别重要的实用价值,它为各种无刺激性杀菌消毒剂的配制提供了很好的选择。例如氧化胺与两性离子表面活性剂配制皮肤清洗消毒剂,与季铵盐配制医用清洗消毒剂,与非离子表面活性剂配制抗菌洗脸剂,与季铵盐配制洗发香波等,可杀灭有害微生物、抑制细菌生长。与季铵盐不同,氧化胺在与非离子表面活性剂复配时,杀菌防腐性不会受到影响。

氧化胺与烷基醇酰胺一样具有增稠作用,是非常有效的增稠剂。月桂醇硫酸铵和烷基二甲基氧化胺复配物的黏度与pH有关系,pH为6.5左右时可使复配物达到最大黏度。

氧化胺无毒、刺激性小、对皮肤温和、有抗静电、调理作用。阴离子表面活性剂能使蛋白变性,因而对皮肤有刺激作用。氧化胺与阴离子表面活性剂复配时,可抑制其变性作用,从而降低了阴离子表面活性剂对皮肤的刺激,因此这类表面活性剂适宜在沐浴液、洗面奶、洗发香波、护发素中使用。

(3)糖苷类表面活性剂 糖苷类表面活性剂包括蔗糖酯和葡萄糖酯等,称为烷基糖苷(APG)。烷基葡萄糖苷是以淀粉或其水解产物葡萄糖为原料与脂肪醇进行脱水反应制取。这是一类与山梨醇脂肪酸酯相似的表面活性剂,其典型的化学结构如下:

从结构上来分类,APG应该属于非离子表面活性剂,但是分子中没有聚氧乙烯链,无浊点,在水中稀释后无凝胶范围。APG兼有非离子与阴离子表面活性剂的特点。

高含量的APG为白色粉末,没有明显的熔点,可溶于水中,其水溶液升温无浊点。APG具有增稠能力,能改善浆料的流动性。由于其糖类成分和高级醇都来源于天然产物,APG最显著的特点之一就是毒性很低和对人体皮肤、眼睛刺激性极小。APG的刺激性低于两性表面活性剂,是一类很温和的表面活性剂,有较好的去污和起泡性能。APG由于结构稳定,亲水基特殊,所以配伍性能良好,可与阴离子、阳离子、非离子和两性离子表面活性剂并用,也可在硬水中使用。

由于APG分子中含有多个—OH基团和脂肪酸分子的—CH2单元,所以APG具有很高的亲水性和亲油性。通过控制酯中脂肪酸残基的碳数和酯化度或者把不同酯化度的酯进行混配,即可获得大范围HLB的系列产品,这使它既可成为O/W型又可成为W/O型表面活性剂。

APG另一个显著的特点是生物降解迅速而彻底,同时还有杀菌、提高酶活的特性。实验证实APG在5d内生物降解率高达60%,最终生物降解达100%。按DECD试验,APG完全降解为二氧化碳和水。APG降解迅速彻底有利于环境保护。

由于APG具有良好的洗涤效果,能够溶解分散油脂和污垢,泡沫丰富和泡沫稳定性好,同时比阴离子活性剂有明显好的皮肤相容性,且APG与洗涤剂配方中常用的与阴离子、非离子和阳离子表面活性剂复配具有协同效应,可提高表面活性剂的效率,降低其他表面活性剂的刺激性。因此,APG能部分替代皮肤刺激性较大的表面活性剂,如大多数阴离子表面活性剂,使配方的性能和温和程度均得到改善。由于APG具有优良的皮肤相容性,不刺激皮肤,因而用于配制接触人体的洗涤用品,专门用于开发性能优良、皮肤相容性好的配方(例如低刺激性沐浴液、洗手液和洁面用品等)。在温和型洗发香波和婴儿沐浴剂中加入APG,能改善性质温和但发泡力差的磺剂琥珀酸盐、月桂醇醚硫酸镁等阴离子表面活性剂的泡沫行为。APG也经常被用作乳化剂,用于制造膏霜乳液产品。

APG是一种具有发展前景的以天然资源为原料、性能非常优良的表面活性剂。

(二)润肤剂(赋脂剂)

在使用沐浴液去污过程中无论是表面活性剂,还是皂基,都会同时产生皮肤的脱脂作用,因此产品中必须添加能减少表面活性剂脱脂作用,并赋予皮肤脂质,使皮肤润滑、光泽,这就是润肤剂或赋脂剂的作用。常用的润肤剂有植物油脂(鳄梨油、霍霍巴油等)、羊毛脂类、聚烷基硅氧烷类及脂肪酸酯类,如甘油月桂酸酯、多元醇脂肪酸酯及乙氧基化单(双)甘油酯(如聚乙二醇-80-椰油酸甘油酯等)。它们具有良好的润肤、改善与皮肤的相容性,可降低产品的刺激性,还具有增稠、增溶作用。详见第七章第二节。

(三)保湿剂

起保护皮肤作用的润肤保湿剂是必不可少的添加剂。可以选择相对分子质量较大、可溶于水、沸点高的醇类物质,例如甘油、乙二醇、山梨醇、丙二醇、烷基糖苷等,它们在沐浴过程中吸附在皮肤表面,表面水分挥发以后便留下一层保护膜覆盖在皮肤上,阻止或减缓内部水分的流失,能保持皮肤的湿润。改性纤维素衍生物也是很好的保湿剂,而且在使用过程中具有类似香皂的润滑感觉。

(四)调理剂

调理剂多为阳离子聚合物,它们对蛋白质基层具有附着性,使皮肤表面如丝一般平滑的舒适感,常用的有聚季铵盐类等。该类聚合物属于阳离子表面活性剂,但其功效不以洗涤为主。

对于一般的阳离子表面活性剂与其他表面活性剂的配伍性限制了阳离子表面活性剂的应用。聚合型阳离子表面活性剂在配伍性和稳定性方面优于一般的阳离子表面活性剂,常见的有季铵化羟乙基纤维素、季铵化羟丙基瓜尔胶、季铵化水解角蛋白、季铵化二甲基硅氧烷等。

聚合型阳离子表面活性剂中具有代表性的品种是聚乙烯基吡啶季铵盐。该类化合物是用乙烯基吡啶作为单体,像合成高分子材料那样通过有控制的聚合反应生成聚乙烯基吡啶线型聚合物。

聚乙烯基吡啶线型聚合物

聚乙烯基吡啶线型聚合物再与卤代烷反应,将

吡啶环

CH上的氮原子季铵化就可以得到聚合型阳离子表面活性剂。

聚合型阳离子表面活性剂

聚合型阳离子表面活性剂的稳定性非常好,能够与阴离子表面活性剂配伍,特别适合用来配制沐浴露和香波。在沐浴露或香波中阴离子表面活性剂做主活性物质发挥洗涤作用,将污垢清除干净;聚合型阳离子表面活性剂则作为抗静电剂和柔软剂,对皮肤进行调理。聚合型阳离子表面活性剂可以与非离子表面活性剂复配,共同发挥润湿和溶解作用。

(五)增稠(黏)剂

增稠剂亦叫黏度调节剂,大部分日用洗涤剂均要求一定的稠度或黏度,它不但提高感官效果,使用方便,还可以增加产品的稳定性,使产品不容易分层。因此沐浴露的黏度是配方设计人员首先考虑的问题之一,亦是消费者评定沐浴露产品的首要因素。

一些水溶性聚合物,如聚乙二醇双硬脂酸酯(如PEG-6000DS)、丙烯酸聚合物(Carbopol系列)、纤维素衍生物、阳离子瓜尔胶、汉生胶(黄原胶)、甲壳素等可以增加产品的黏稠度。清澈透明浴液的增稠,则需要有机增稠剂,一般为改性纤维素,如羟乙基纤维素等。有机增稠剂一般用量为0.5%~1.5%,无机盐和pH会影响其增稠效果。

氯化钠、氯化铵、硫酸钠等无机盐对以阴离子表面活性剂(LAS、AS、AES等)为主要活性物的沐浴露是最适用,也是最价廉的增稠剂。其增稠原理是无机盐存在使胶束的缔合数增加,导致球形胶束向棒状胶束转化,从而使黏度增加。氯化铵增稠效果最好,但调节范围较窄,稍有不慎,会影响产品质量。而氯化钾的增稠效果不如氯化钠,氯化钠的通常用量为1%~4%,过多时,不但会降低黏度,对香波来讲还会影响其梳理性。

一些表面活性剂亦有增稠作用,如甜菜碱型两性表面活性剂和烷醇酰胺、氧化胺等非离子表面活性剂,调节其用量可以改变产品的黏稠度。

(六)活性物质

在沐浴液中还可加入具有护肤、养肤作用的多种活性物质,如芦荟、沙棘、海藻、薄荷乳酸酯等,它们大多为天然植物提取液和中草药制剂。亦可将其用到香波中。

(七)pH调节剂

沐浴露是轻垢型的液体洗涤剂,要求在使用时不刺激皮肤,手感良好,故常为中性。有的沐浴露产品甚至为弱酸性。因此除在选择表面活性剂和助剂外,在生产时还需要将产品的pH调节至适宜的范围内。常用的pH调节剂有柠檬酸、酒石酸、乳酸、磷酸和硫酸等,加入量视原料及产品所需控制pH范围而定。

(八)螯合剂

为保证沐浴露的洗涤效果,控制水的硬度是十分重要的,即对硬水敏感的某些表面活性剂常需配用螯合剂软化硬水,以保证其洗涤性不受影响。有的螯合剂还有缓冲作用、发散作用等。

在沐浴露中最重要的螯合剂为EDTA(乙二胺四醋酸钠),它的作用是将多价离子“封锁”在自己的分子中,使这些离子无法检测,并失去作用。

(九)珠光剂

乙二醇脂肪酸酯是一类非常常用的沐浴露珠光剂,结构式为:

R=辛酸基、硬脂酸基、油酸基、蓖麻酸基、山乙二醇单脂肪酸酯

乙二醇双脂肪酸酯

乙二醇双脂肪酸酯亲油性较强,一般不用作表面活性剂,而用作遮光剂和珠光剂。添加一些皂类或其他表面活性剂于标准级乙二醇单脂肪酸酯中,可得自乳化乙二醇单脂肪酸酯。

乙二醇单脂肪酸酯主要用作液体化妆品和洗涤用品的遮光剂和珠光剂,一般与其他表面活性剂配制成珠光浆出售。一些珠光浆是AES、乙二醇双硬脂酸酯和椰子基单乙醇酰胺的混合物。

乙二醇脂肪酸酯在化妆品中长期使用未见有不良反应的报道。美国CTFFA的CIR专家组已作过评论,认为化妆品中使用二乙醇脂肪酸酯是安全的。

(十)防腐剂

在很多沐浴露中,必须使用杀菌防腐剂,以防止和抑制细菌的生长,保证产品在储存和运输过程中不至于腐败变质。凡易受细菌破坏的产品均使用防腐剂。应选择那些无毒、无刺激、色浅、价廉,以及配伍性好的杀菌防腐剂。

防腐剂以甲醛、水杨酸、石炭酸、苯甲酸及其盐类为主,现今使用较多或使用较新的杀菌防腐剂有以下几种。

(1)对羟基苯甲酸酯(俗称尼泊金酯) 常用的是甲酯、乙酯、丙酯和丁酯等,其混合酯比单独使用效果更好。酸基、水杨酸基

(2)咪唑烷基脲 商品名为Germall-115(国产称为“极美”),是一种尿囊素的羟甲基衍生物。它防霉性差,需与尼泊金酯配合使用。

(3)凯松(KathonCG) 分子式是C6H5NOSCl·C4H5NOS,它是1.5%5-氯-2-甲基-4-异噻唑-3-酮和2-甲基-4-异噻唑-3-酮的混合物(两者混合比例是3∶1)的水溶液,并加氯化镁作稳定剂,是一类高效防腐剂。它用量少又高效,其成本仅为尼泊金酯类的1/3,适用于清洁类产品中。

(4)1-(3-一氯丙烯基)-3,5,7-三氮杂-1-偶氮金刚烷氯 商品名为Dowicil 200,它与阳离子、非离子表面活性剂、蛋白质和其他化妆品原料有着良好的配伍性,具有广潜抗菌活性,对细菌比对霉菌更有效。

(5)2,4-二氯苄醇 商品名为Myacide SP,为白色或淡黄色结晶状粉末。它抑菌效率高,尤对霉菌效力高、安全。它水溶性差,故使用时将其加入丙二醇或其他有机溶剂中。它与非离子和阴离子表面活性剂配伍将失去抑菌活性。Myacide的稳定性极好,但与空气接触后会由于氧化而失去活性。它广泛用于油性原料、蛋白质和表面活性剂含量不高的化妆品中,比尼泊金酯类活性高。

近来又有学者提出以天然防腐剂取代目前使用的防腐剂,这也是该领域今后的发展趋势。

(十一)抗氧化剂

化妆品中多含有动植物油脂、矿物油,这些组分在空气中能自动氧化,而降低化妆品的质量,甚至产生有害于人体健康的物质,因而,必须加抗氧化剂防止化妆品自动氧化。抗氧剂必须满足以下条件:只加入极少量就有抗油脂氧化变质的作用;抗氧化剂本身或它在反应中生成的物质,必须是安全无毒性的,不会带给化妆品异味,价格较便宜。

抗氧剂大部分为苯酚系、醌系、胺系、有机酸、酯类以及硫黄、磷、硒等无机酸以及盐类,如三叔丁基羟基甲苯(BHT)、丁基羟基茴香醚(BHA)、五倍子酸丙酯、维生素E、磷脂等。BHT对矿物油脂的效果好;BHA在低浓度时,抑制氧化的能力大,对动物油脂的效果好;五倍子酸丙酯在低浓度时,对植物油的效果好。抗氧化剂的混合物往往具有增效作用,即使用上述抗氧剂的混合物比单独使用某一种抗氧化剂的效果更好。抗氧剂在含油脂的化妆品中用量一般是0.02%~0.10%。

(十二)香精、色素

在常温常压下,香精通过分子扩散引起人们的快感,闻到香味,感到舒适。在沐浴露中,加香更显得非常重要,某种程度上它反映了产品的质量高低和档次。采用什么样的香精应根据产品的要求进行精心选择和设计。香波的特征香气往往是品牌的象征。

香精的选择除技术性原则外,经济性非常重要,对于不同档次的沐浴露产品可以选择同一香型不同档次的香精。加香量不等,产品成本有很大差别。

沐浴露产品常用的香精以花香型和果香型为主。选择香精时还应注意其对黏度、泡沫、色泽(变色)和稳定性的影响,对皮肤刺激性小,不刺激眼睛。

色素对于配制沐浴露亦很重要。沐浴露可以配制成不同颜色,以使产品给顾客产生视觉上的魅力,增加销售量,提高经济效益。而且,对于一些液体产品,还可以通过加入某种色素,以遮盖由于原料或工艺带来的产品外观瑕疵。如某些褐色的天然提取液加到液体产品中,即可制作成淡咖啡色产品。一般为使沐浴露具有宜人悦目的色彩,蓝、绿色为首选色调。

对于重要的沐浴露产品,香精和色素的选取,必须符合化妆品卫生标准的规定,选用安全的原料。

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