表面活性劑在化妝品中的應用

　　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用，是其重要組分。化妝品的種類形態舉不勝舉，但其生產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，利用其增溶性能對化妝水的香料、油分、藥劑等進行增溶，利用其分散性能對口紅等美容化妝品的顏料進行分散。此外，表面活性劑還有清潔洗滌、柔軟抗靜電、潤濕滲透等性能。因此，表面活性劑是化妝品不可缺少的原料，廣泛地應用于化妝品生產中。
　　
　　
　　1. 化妝品對表面活性劑的要求
　　
　　化妝品配方的組成是多樣的和復雜的，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，化妝品對其所用重要原料表面活性劑的要求如下：
　　（1）對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，表現在物理化學方面的有用性：遮蓋、清潔和保濕等；生物學方面的功效：抗皺、美白等；由于色彩、香氣等心理學功效。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等功能。
　　（2）對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直接影響人們的身心健康，所以用作化妝品的原料須對人體無害，對皮膚（發）及眼黏膜無刺激、無毒性、無不愉快氣味、無過敏性等不良現象。
　　（3）對表面活性劑的配伍性要求
　　化妝品在保質期內可能會出現析水、析油、分層、沉淀、變色、變味和有膨脹現象等穩定性問題，這與用作乳化劑的表面活性劑的選擇不恰當有關，因此，要求用作乳化劑的表面活性劑配伍性、相容性要好。
　　（4）對表面活性劑的商品性要求
　　具有良好的外觀和使用感覺，要求其香氣怡人、細膩、光滑柔軟及有良好的涂沫性和鋪展性；在生產操作上方便。當成本與性能之比值越小，即該產品的成本越低，而產品的性能越優時，表明該產品的配方設計水平越高。
　　（5）對表面活性劑的衛生指標要求
　　化妝品在使用和貯存時，會出現微生物污染等衛生安全性問題，因此，要求用作化妝品的表面活性劑應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化合物，在很低濃度時能顯著降低水的表面張力。其分子結構具有兩種不同性質的基團：一種是不溶于水的長碳鏈烷基，稱為親油基或疏水基；一種是可溶于水的基團，稱為親水基。因此，表面活性劑是兩親分子，對水、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所帶的電荷可分為以下幾種類型：
　　（1）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，其特點是洗凈去污能力強，在化妝品中的應用主要是清潔洗滌作用。
　　（2）陽離子型表面活性劑
　　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，其特點是具有較好的殺菌性與抗靜電性，在化妝品中的應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，其特點是具有良好的洗滌作用且比較溫和，常與陰離子型或陽離子型表面活性劑搭配使用。
　　（4）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，其特點是安全溫和，無刺激性，具有良好的乳化、增溶等作用，在化妝品中應用最廣。
　　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，以及近年來迅速發展的生物表面活性劑（如槐糖脂等）和有機硅表面活性劑。
　　
　　3. 表面活性劑在化妝品中的應用
　　
　　隨著表面活性劑的開發和應用研究的不斷深入，其應用范圍也日益擴大。目前，表面活性劑已成為日新月異的洗滌用品的主要成分，同時在化妝品中也有著多種重要應用，如在化妝品生產中起乳化、分散、增溶等作用，在使用中起發泡、洗凈等作用。
　　
　　（1）乳化作用
　　使非水溶性物質在水中呈均勻乳化而形成乳狀液的現象稱為乳化作用。乳化過程中，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生的乳狀液的質量及穩定性優于單一乳化劑產生的乳狀液。油相極性越大，乳化劑應是更親水的；被乳化的油類非極性越強，乳化劑應是更親油的。實際應用還必須經過實驗測試，結合化妝品的安全性、商品性方可確定。
　　乳化劑在化妝品中主要用于生產膏霜、乳液。常見的粉質雪花膏、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）和其環氧乙烷加成物（Tween）便是良好的復合非離子型乳化劑，Span親油，Tween親水，兩者混合應用于O/W型乳液中，可形成穩定性好、親膚性高的乳狀液。
　　（2）增溶作用
　　使微溶性或不溶性物質增大溶解度的現象稱為增溶作用。將表面活性劑加于水中時，水的表面張力開始會急劇下降，繼而形成表面活性劑分子聚集的膠束。形成膠束時所用表面活性劑的濃度稱為臨界膠束濃度。當表面活性劑的濃度達到臨界膠束濃度時，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可考慮如下：表面活性劑的親油基越長，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小；對于烷基鏈長度相同的，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、生發油、生發養發劑的生產。用作增溶劑的表面活性劑應具有高的親水性，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，由于在結構和極性上不相同，增溶情形亦不同，故必須選用適宜的表面活性劑做增溶劑。如化妝水的增溶對象是香料、油分和藥劑等，可用烷基聚氧乙烯醚來增溶。而聚氧乙烯烷基酚基醚（OP類、TX類）雖然增溶能力強，但對眼睛有害，一般不使用。此外，蓖麻油基的兩性衍生物對香料油、植物油具有優良的溶解性，且這類表面活性劑對眼睛無刺激，適用于制備無刺激香波等化妝品。
　　（3）分散作用
　　使非水溶性物質在水中形成微粒且呈均勻分散狀態的現象稱為分散作用。在分散過程中，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，粒子間產生靜電排斥，或提高分散介質的粘度，使分散體系穩定。
　　
　　化妝品的分散系統包括粉體、溶劑及分散劑三部分。粉體可分為無機顏料（如滑石、云母、二氧化鈦、碳黑等）和有機顏料（如酞青藍等）兩類，主要是使化妝品具有好的色調，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。因此系統有多種組合方式，實際生產上它們常混合在復雜的系統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濕粉體的表面。因此，在選擇表面活性劑時，首先要考慮粉體表面與分散介質的HLB。通常在水基體系中使用親油性粉體時，應主要使用親水性表面活性劑。
　　（4）清潔洗滌、柔軟抗靜電、
　　潤濕滲透作用
　　作為清潔用的個人用品主要有香波、沐浴露和洗面奶等。除了要求具有清潔、發泡、潤濕功能外，目前主要考慮的是對皮膚的溫和性，這就要求表面活性劑不損傷表皮細胞，不對皮膚的蛋白質發生作用，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。
　　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，是配制高檔洗面產品、護發香波及嬰兒洗發精等不可缺少的組分。
　　護發素、潤絲一類的頭發調理產品中，陽離子表面活性劑是主要的調理成分，它有很好的柔軟抗靜電能力，在毛發柔軟整理劑中有著獨特的作用。這類陽離子表面活性劑，最普遍應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。不對稱的牛油基、辛基二甲基季銨鹽以及3-鯨蠟基甲基銨鹽，對頭發干梳、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的季銨鹽類，它的刺激性小，兼具了羊毛脂的保水性能、潤濕性能及陽離子型表面活性劑的特點，能賦予頭發濕潤、柔軟等獨特的感觸。
　　作為化妝品，不僅要有美容功效，使用起來還應有舒適柔和的感覺，這些都離不開表面活性劑的潤濕作用。生物表面活性劑在這方面取得了顯著的成果。磷脂作為生物細胞的重要成分在細胞代謝和細胞膜滲透性調節中起著重要的作用，對人體的肌膚有很好的保濕性和滲透性。槐糖脂類生物表面活性劑對皮膚有奇特的親和性，可讓皮膚具有柔軟與濕潤之感。采用生化合成等方法，制造相應的生化活性物質和維生素衍生物、酶制劑、細胞生長因子(EGF、DFGF)、膠原蛋白、彈性蛋白、神經酰胺和透明質酸等，通過配置成的化妝品將其滲透入皮膚，使其參與細胞的組成與代謝，改變皮膚組織結構等，從而達到具有防皺、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，表現在物理化學方面的有用性是：遮蓋、清潔和保濕等；生物學方面的功效：抗皺、美白等；此外還有色彩、香氣等心理學方面的功效：色彩亮麗、香氣怡人、細膩、光滑柔軟及有良好的涂沫性和鋪展性等。產品配方的優劣，首先就表現在感觀效果上，即使有著良好的功效但因其色澤暗、膏體粗和有異味，消費者也難接受。其次，要盡量使生產操作方便。當成本與性能之比值越小，即該產品的成本越低，而產品的性能越優時，表明該產品的配方設計水平越高。
　　
　　
　　5. 表面活性劑在化妝品中應用的發展動向
　　
　　2l世紀化妝品工業將通過融合近代多學科的高新科技成果，提高化妝品的安全性、功效性和環保性，開發新的化妝品原料，采用綠色環保型的表面活性劑，這些都是化妝品研究的熱點。另外，生物化學的活性物質在化妝品中也已被廣泛應用。
　　（1）生物表面活性劑
　　生物表面活性劑是20世紀70年代后期國際生物工程領域中發展起來的一個新課題。微生物在一定條件下培養時，在其代謝過程中分泌產生的一些具有一定表面活性、集親水基和疏水基結構于一分子內部的兩親性化合物，稱為生物表面活性劑(Biosurfactants)lSl。它的非極性基團大多數為脂肪烴鏈；極性部分則多種多樣，如脂肪酸的羧基、單或雙磷酸酯基團、多羥基基團或糖、多糖和縮氨酸，這些物質是微生物細胞的組成部分，并在一定條件下可分泌到細胞體外。所以生物表面活性劑以其生產原料來源廣闊、價廉、表面活性高、乳化能力強、起泡性好、無毒、環境友好、能被生物完全降解、生物相容性好、不致敏和可消化等優點而備受工業者的青睞。
　　（2）烷基多苷
　　烷基多苷(Alkyl Polyglycoside，簡稱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、綠色產品。APG的結構主要有兩部分，一是疏水基部分脂肪醇，另一是親水基部分糖，APG的性質隨著烷基碳鏈長度和聚合度的不同差異很大。從結構上來看，它應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、良好的發泡力和去污力、與其它表面活性劑的相容性很好、復配具有協同增效作用以及對頭發具有調理和發型保持效應等。
　　（3）殼聚糖
　　殼聚糖(學名聚脫乙酰氨基葡萄糖)是甲殼素脫除乙酰基的產物，是一種資源豐富、價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，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的帶正電荷的高分子物質，從而使其在許多領域內具有獨特的功能。將其用于發用制品時，能保持頭發的光澤、柔軟、易梳理和抗靜電等；在護膚美容中，能使皮膚具有良好的調理性能；在化妝品中，具有與乳化劑復配性能好、穩定等性質，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量相對較小，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用范圍的一個重要途徑。將殼聚糖用于化妝品將成為化妝品行業的一個新趨勢，其優異的保濕性、抗菌性和生理活性以及其優良的配伍性使其有著廣泛的應用前景。
　　
　　（4）特種表面活性劑
　　有機硅表面活性劑具有氧化穩定性、熱穩定性、潤滑性、抗靜電性、剝離性好及生理惰性等優點，是表面活性劑中一類具有特殊功能的品種。有機硅表面活性劑的親水部分是由親水性好的聚醚組成。與大多數非離子表面活性劑類似，具有一般泊松（Poisson分布是二項分布n很大而P很小時的特殊形式，是兩分類資料在n次實驗中發生x次某種結果的概率分布。其概率密度函數為：P(x)=e-*x/x!