表面活性剂在化妆品中的应用

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表面活性剂具有分散、去污、增溶和渗透等一系列特性，在化妆品中具有广泛的应用，是其重要组分。化妆品的种类形态举不胜举，但其生产均是利用表面活性剂的性能。例如，利用表面活性剂的乳化性能制取膏霜、乳液，利用其增溶性能对化妆水的香料、油分、药剂等进行增溶，利用其分散性能对口红等美容化妆品的颜料进行分散。此外，表面活性剂还有清洁洗涤、柔软抗静电、润湿渗透等性能。因此，表面活性剂是化妆品不可缺少的原料，广泛地应用于化妆品生产中。

1. 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、水相原料外，还有各种功效表面活性剂、防腐剂、香精和色素等，属多相分散体系。因此，化妆品对其所用重要原料表面活性剂的要求如下：

（1）对表面活性剂的功能性要求

每一种化妆品都有着它特定的功效和有用性，表现在物理化学方面的有用性：遮盖、清洁和保湿等；生物学方面的功效：抗皱、美白等；由于色彩、香气等心理学功效。所以要求用作原料的表面活性剂具有美白、保湿、延缓皮肤衰老和防脱发等功能。

（2）对表面活性剂的安全性要求

由于使用化妆品引起的皮肤不良反应直接影响人们的身心健康，所以用作化妆品的原料须对人体无害，对皮肤（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。

（3）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配伍性、相容性要好。

（4）对表面活性剂的商品性要求

具有良好的外观和使用感觉，要求其香气怡人、细腻、光滑柔软及有良好的涂沫性和铺展性；在生产操作上方便。当成本与性能之比值越小，即该产品的成本越低，而产品的性能越优时，表明该产品的配方设计水平越高。

（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污染性能。

2. 化妆品常用表面活性剂的品种和特性

表面活性剂是一类有机化合物，在很低浓度时能显著降低水的表面张力。其分子结构具有两种不同性质的基团：一种是不溶于水的长碳链烷基，称为亲油基或疏水基；一种是可溶于水的基团，称为亲水基。因此，表面活性剂是两亲分子，对水、油都有亲和性，能吸附在水/油界面上，降低二相间的界面张力。

表面活性剂按其是否在水中离解以及离解的亲油基团所带的电荷可分为以下几种类型：

（1）阴离子型表面活性剂

如脂肪酸皂、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯硫酸钠、十六烷醇聚氧乙烯醚磷酸钠、大豆磷脂（卵磷脂）等，其特点是洗净去污能力强，在化妆品中的应用主要是清洁洗涤作用。

（2）阳离子型表面活性剂

主要为高碳烷基的伯、仲、叔和季铵盐，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，在化妆品中的应用是柔软抗静电作用。

（3）两性型表面活性剂

如椰油酰胺丙基甜菜碱、咪唑啉等，其特点是具有良好的洗涤作用且比较温和，常与阴离子型或阳离子型表面活性剂搭配使用。

（4）非离子型表面活性剂

如失水山梨醇脂肪酸酯（Span-20、Span-40、Span-60、Span-80）和其环氧乙烷加成物（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、油酸单甘油酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯羊毛脂等，其特点是安全温和，无刺激性，具有良好的乳化、增溶等作用，在化妆品中应用最广。

除了上面几种按离子形式分类的表面活性剂外，还有天然的表面活性剂，如羊毛脂、卵磷脂，以及近年来迅速发展的生物表面活性剂（如槐糖脂等）和有机硅表面活性剂。

3. 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，表面活性剂已成为日新月异的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，如在化妆品生产中起乳化、分散、增溶等作用，在使用中起发泡、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。乳化过程中，表面活性剂分子的亲油基一端溶入油相，亲水基一端溶入水相，表面活性剂的分子吸附在油与水的界面间，从而降低油与水的界面张力，使之能充分乳化。

乳化按连续相是水相还是油相可分为水包油型（O/W）与油包水型(W/O)两种基本形式。选择化妆品乳化剂时一般可从亲水亲油平衡值（HLB）角度考虑，如：W/O型乳化常用油溶性大、HLB值为4~7的乳化剂；而O/W型乳化常用水溶性大、HLB值为9~16的乳化剂。油溶性与水溶性乳化剂的混合物产生的乳状液的质量及稳定性优于单一乳化剂产生的乳状液。油相极性越大，乳化剂应是更亲水的；被乳化的油类非极性越强，乳化剂应是更亲油的。实际应用还必须经过实验测试，结合化妆品的安全性、商品性方可确定。

乳化剂在化妆品中主要用于生产膏霜、乳液。常见的粉质雪花膏、中性雪花膏都是O/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粘度。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、粘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（Span）和其环氧乙烷加成物（Tween）便是良好的复合非离子型乳化剂，Span亲油，Tween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。

选择表面活性剂作为增溶剂时可考虑如下：表面活性剂的亲油基越长，增溶量越大；被增溶物若是同系物，则其分子越大的增溶量越小；对于烷基链长度相同的，极性的化合物比非极性的化合物增溶量大。

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-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。

化妆品中油性成分，如香料、油脂、油溶性维生素，由于在结构和极性上不相同，增溶情形亦不同，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，可用烷基聚氧乙烯醚来增溶。而聚氧乙烯烷基酚基醚（OP类、TX类）虽然增溶能力强，但对眼睛有害，一般不使用。此外，蓖麻油基的两性衍生物对香料油、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。在分散过程中，表面活性剂分子的亲水基一端伸在水中，亲油基一端吸附在固体粒子表面，在固体的表面形成了亲水性吸附层，降低界面能，或吸附在粉体表面，使其带电，粒子间产生静电排斥，或提高分散介质的粘度，使分散体系稳定。

化妆品的分散系统包括粉体、溶剂及分散剂三部分。粉体可分为无机颜料（如滑石、云母、二氧化钛、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、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，实际生产上它们常混合在复杂的系统中加以利用的情况较多。

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、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盐、烷基醚羧酸盐、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）清洁洗涤、柔软抗静电、

润湿渗透作用

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、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，不溶出皮肤中有效成分，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洁洗涤上已有很久的历史。肥皂的去污能力是其它洗涤剂难以比拟的。十二烷基硫酸钠是清洁系列化妆品中常用的原料，能使皮肤达到良好的去污效果。两性型表面活性剂咪唑啉、椰油酰胺丙基甜菜碱、氨基酸类均是温和的清洁用的表面活性剂，是配制高档洗面产品、护发香波及婴儿洗发精等不可缺少的组分。

护发素、润丝一类的头发调理产品中，阳离子表面活性剂是主要的调理成分，它有很好的柔软抗静电能力，在毛发柔软整理剂中有着独特的作用。这类阳离子表面活性剂，最普遍应用的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-鲸蜡基甲基铵盐，对头发干梳、湿梳和去黏性很好。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、柔软等独特的感触。

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。生物表面活性剂在这方面取得了显著的成果。磷脂作为生物细胞的重要成分在细胞代谢和细胞膜渗透性调节中起着重要的作用，对人体的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，可让皮肤具有柔软与湿润之感。采用生化合成等方法，制造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，通过配置成的化妆品将其渗透入皮肤，使其参与细胞的组成与代谢，改变皮肤组织结构等，从而达到具有防皱、抗衰老和增白等功效。

4. 化妆品配方举例

每一种化妆品都有着它特定的功效和有用性，表现在物理化学方面的有用性是：遮盖、清洁和保湿等；生物学方面的功效：抗皱、美白等；此外还有色彩、香气等心理学方面的功效：色彩亮丽、香气怡人、细腻、光滑柔软及有良好的涂沫性和铺展性等。产品配方的优劣，首先就表现在感观效果上，即使有着良好的功效但因其色泽暗、膏体粗和有异味，消费者也难接受。其次，要尽量使生产操作方便。当成本与性能之比值越小，即该产品的成本越低，而产品的性能越优时，表明该产品的配方设计水平越高。

5. 表面活性剂在化妆品中应用的发展动向

2l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。微生物在一定条件下培养时，在其代谢过程中分泌产生的一些具有一定表面活性、集亲水基和疏水基结构于一分子内部的两亲性化合物，称为生物表面活性剂(Biosurfactants)lSl。它的非极性基团大多数为脂肪烃链；极性部分则多种多样，如脂肪酸的羧基、单或双磷酸酯基团、多羟基基团或糖、多糖和缩氨酸，这些物质是微生物细胞的组成部分，并在一定条件下可分泌到细胞体外。所以生物表面活性剂以其生产原料来源广阔、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工业者的青睐。

（2）烷基多苷

烷基多苷(Alkyl Polyglycoside，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活性剂，属于天然、绿色产品。APG的结构主要有两部分，一是疏水基部分脂肪醇，另一是亲水基部分糖，APG的性质随着烷基碳链长度和聚合度的不同差异很大。从结构上来看，它应属于非离子表面活性剂，它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，故APG在安全性和环境相容性方面具有许多卓越的性能，如易生物降解、与皮肤的相容性好、良好的发泡力和去污力、与其它表面活性剂的相容性很好、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。

（3）壳聚糖

壳聚糖(学名聚脱乙酰氨基葡萄糖)是甲壳素脱除乙酰基的产物，是一种资源丰富、价格低廉的天然高分子化合物，其分子中含有大量的氨基、羟基和酰胺基等活性基团，使得壳聚糖具有良好的抗菌性、抑菌性、表面活性、吸湿和保湿性、成膜性和絮凝性等特性。由于壳聚糖属于氨基多糖类化合物，它们是天然多糖中很少见的带正电荷的高分子物质，从而使其在许多领域内具有独特的功能。将其用于发用制品时，能保持头发的光泽、柔软、易梳理和抗静电等；在护肤美容中，能使皮肤具有良好的调理性能；在化妆品中，具有与乳化剂复配性能好、稳定等性质，所以壳聚糖、壳聚糖衍生物以及低聚壳聚糖都可用于各种化妆品中。壳聚糖降解制得的低聚壳聚糖具有较高的溶解度且分子质量相对较小，较之大分子壳聚糖更易于被皮肤吸收，这也是拓宽壳聚糖应用范围的一个重要途径。将壳聚糖用于化妆品将成为化妆品行业的一个新趋势，其优异的保湿性、抗菌性和生理活性以及其优良的配伍性使其有着广泛的应用前景。

（4）特种表面活性剂

有机硅表面活性剂具有氧化稳定性、热稳定性、性、抗静电性、剥离性好及生理惰性等优点，是表面活性剂中一类具有特殊功能的品种。有机硅表面活性剂的亲水部分是由亲水性好的聚醚组成。与大多数非离子表面活性剂类似，具有一般泊松（Poisson分布是二项分布n很大而P很小时的特殊形式，是两分类资料在n次实验中发生x次某种结果的概率分布。其概率密度函数为：P(x)=e-*x/x! x=0,1,2...n，其中e为自然对数的底，为总体均数，x为事件发生的阳性数。）分布范围，由多个亲水性的乙氧基(EO)单元组成，其亲水性可以通过嵌入极性小、亲油的丙氧基(PO)单元调节。将其用在化妆品中能增加皮肤的感、抗水性，增加产品的光泽，减少乳化剂的皂化。有机硅表面活性剂具有很高的生理惰性，作为化妆品、洗涤剂时具有较高的安全性。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。

（5）蔗糖酯

蔗糖酯是一种安全、无毒、无污染并可100％生物降解的非离子表面活性剂，是用C12-C22脂肪酸和蔗糖作用生成的酯，是一类可食用、对人体无毒且不刺激皮肤与黏膜的表面活性剂。由于蔗糖分子中含有8个-OH基团和脂肪酸分子具有许多-CH单位，所以蔗糖酯具有很高的亲水性和亲油性。通过控制蔗糖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O/W型又可成为W/O型表面活性剂。国外从20世纪60年代以来已将其广泛用于日化、食品和医药等行业，而国内关于蔗糖酯的研究应用还存在着诸如产品单一、产品质量不易控制以及产品组分复杂等问题，所以应采取措施开发多元化产品，稳定制造工艺，进行更深入的理论研究，以拓宽蔗糖酯的应用领域。

（6）卵磷脂

卵磷脂是一种天然生物表面活性剂，被誉为“脑黄金”、“天然精神安定剂”和“天然利尿剂”，不少研究者称之为“21世纪最伟大的保健食品” ，所以在医药、食品、化妆品、皮革、油漆、造纸和胶片等工业中得到广泛的应用。卵磷脂的主要成分有磷脂酰胆碱(Pc)、磷脂酰胆胺(PE)、磷脂酸和磷酸肌醇(PI)，其为两性分子，在化妆品中能起到活化皮肤呼吸、保持皮肤湿润和防止雪花膏类干燥等作用。同时还可以提高化妆品的分散性、起泡能力；还可作头发剂，使头发光亮、湿润和柔软。

表面活性剂作为化妆品中最重要的成分，为顺应追求天然的潮流，应大力采用天然原料，尽量不用对皮肤有刺激性的产品,以减少化学成分给人体带来的多种危害。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。