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护肤乳液、膏霜(续完)

2019-03-19张婉萍

日用化学品科学 2019年2期
关键词:乳化剂活性剂乳液

张婉萍, 蒋 诚

(1.上海应用技术大学,上海 201418 ; 2. 上海伊匠生物科技有限公司,上海 201708 )

5 原料选择

进入20世纪80年代以来,有机合成化学的迅速发展为化妆品生产提供了大量新型原料,包括各种合成的表面活性剂、滋润性物质以及保湿剂、防腐剂、香精、色素及活性成分等。这许多新型原料在配方中的应用,提升了护肤乳霜的品质。

乳剂类化妆品的原料组成一般由油脂、水、保湿剂、乳化剂组成,但为了保证制品的外观、稳定性、安全性和有效性,赋予制品某些特殊性能,常需加入各种添加剂如流变调节剂、防腐剂、抗氧化剂、香精、色素及功效成分等。

5.1 油性原料

油性原料是组成乳剂类化妆品的基本原料,其主要作用有:能使皮肤细胞柔软,增加其吸收能力;能抑制表皮水分的蒸发,防止皮肤干燥、粗糙、裂口;能使皮肤柔软、有光泽和弹性;涂布于皮肤表面,能避免机械和药物所引起的刺激,从而起到保护皮肤的作用,能抑制皮肤炎症,促进剥落层的表皮形成。

化妆品中所用的油性原料可分为三类。

1)天然动植物性油、脂、蜡。人体皮脂中含有33%的脂肪酸甘油酯,而最好的滋润物质应该和皮脂的组成接近,因此,以脂肪酸甘油酯为主要组成的天然动植物油脂应该是护肤化妆品的理想原料。如甜杏仁油、橄榄油、蓖麻油、霍霍巴油、乳木果油等植物来源油脂;以及蜂蜡、鲸蜡、巴西棕榈蜡等动植物蜡是常用于不同类型化妆品体系的天然油脂、蜡类化合物。其他如花生油、玉米油、葡萄籽油、玫瑰果油、鲸蜡油、鱼肝油、小烛树蜡等,这些滋润物的缺点是含有大量不饱和键,易氧化酸败,需加入抗氧剂。但这些不饱和脂肪酸甘油酯可促进皮肤的新陈代谢,如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸的天然甘油酯和合成烷醇酯是润肤膏霜有价值的添加剂。

2)矿物性油性原料是石油工业提供的各种饱和碳氢化合物。如白油、凡士林、地蜡是最常见的、使用频率最高的矿物油脂,它们在化学和微生物方面极其稳定。白油按碳链长短的不同,分为不同的型号,在化妆品中应用也侧重于不同的性能。低分子量的白油,黏度较低,洗净和润湿效果强,而柔软效果差;高分子量的白油,黏度较高,洗净和润湿效果差,而柔软效果好。按照这些特性,被广泛用作各种乳液、膏霜等体系。白色凡士林为透明状半固体,是膏霜、唇膏等的原料。地蜡为白色或微黄色固体,是膏霜、唇膏、口红等的原料。这些物质是完全非极性的,因此这些物质具有非凡的滋润、成膜性。

白油和凡士林在化妆品乳化体中主要用作油溶性润肤物质的载体,它们是有效的封闭剂,当敷用于皮肤上后,烷烃的薄膜阻止了皮肤上水分的挥发,同时角质层可从内层组织补充水分而水合。在某些产品如按摩霜和保护霜中可被用作表面润滑剂,对表皮起到短时润滑作用;在洁面制品中,用作油溶性污垢的溶剂。但由于白油和凡士林涂敷于皮肤有油腻和保暖的感觉以及不易清洗,过量的矿油和蜡会阻碍其他油脂的渗透,对上表皮层也无柔软和赋脂作用,且长期使用这些物质会有不透气的油腻性,因而限制了它们的应用。

3)合成油性原料 由天然动植物油脂经水解精制而得的脂肪酸、脂肪醇等单体原料,如硬脂酸(十八酸)、鲸蜡醇(十六醇)、胆甾醇、硬脂醇(十八醇)是护理类化妆品常用的固态油脂原料,也是合成油脂的主要原料。

较常用的脂肪酸酯类有肉豆蔻酸异丙酯、肉豆蔻酸肉豆蔻醇酯、棕榈酸异丙酯、亚油酸异丙酯、苯甲酸十二醇酯、异硬脂酸异硬脂醇酯、脂肪酸乳酸酯、油酸癸酯、棕榈酸辛酯、硬脂酸辛酯等。这些酯类物质由于分子中酯基的存在而具有极性,液态酯类物质对皮肤的渗透性较其他滋润物质为好,涂于皮肤上留下相对无油腻的膜。它能促进其他物质,如油溶性活性成分的渗透性,其优良的溶剂性能使原来不相混溶的油脂和蜡能相互混合,也能加强矿油对皮肤表面的黏附。

硅油,如聚二甲基聚硅氧烷和混合的甲基苯基聚硅氧烷,是非极性的化学惰性物质,不像矿物油有强烈的油腻性。硅油同时具有润滑和抗水作用,在水和油的介质中都能有效地保护皮肤不受外界的刺激。虽然烷烃和硅油都是非极性物质,但硅油既能抗水又能让水汽通过,因此在封闭性方面硅油较烷烃差,而对既需要柔和的滋润性又要避免出汗的特种制品是十分有利的。近年来硅油有较大的发展,包括挥发性硅油、聚二甲基硅油、硅凝胶、硅弹性体,对改善膏霜类产品的肤感有较大的作用。

5.2 乳化剂

化妆品中乳化剂通常为表面活性剂与高分子聚合物。乳状液是否稳定,主要取决于乳化剂在油水界面所形成界面膜的特性。作为乳化剂不但要具备优异的乳化性能,使油和水形成均匀,稳定的乳化体系,而形成的乳化体系要有利于各组分发挥其护理性能及功效性。

由于乳化剂的化学结构和物理特性不同,其形态可从轻质油状液体、软质半固体直至坚硬的塑性物质,其溶解度从完全水溶性、水分散性直至完全油溶性。各种油性物质经乳化后敷用于皮肤上可形成亲水性油膜也可形成疏水性油膜。水溶性或水分散性乳化剂可以减弱烷烃类油或蜡的封闭性。如果乳化剂的熔点接近皮肤温度,则留下的油膜也可以减少油腻感。因此,选择不同的乳化剂可以配制成适用于不同类型皮肤的护肤化妆品。

乳化剂的种类很多,有阴离子型、非离子型等。阴离子型乳化剂如K12,脂肪酸皂等乳化性能优良,但由于涂敷性能差、泡沫高、刺激性大,在现代膏霜中应尽量少用或不用。常用于化妆品乳化体系的乳化剂主要有以下几类:

1)脂肪醇聚氧乙烯醚系列

脂肪醇聚氧乙烯醚系列乳化剂具有良好的性价比,其稳定性较高,乳化性能良好,可以借助于PIT转相法制备乳状液。部分脂肪醇聚氧乙烯醚系列乳化剂见表2。

表2 脂肪醇聚氧乙烯醚系列乳化剂Tab.2 Fatty alcohol polyoxyethylene ether emulsifiers

续表

2)烷基糖苷系列

烷基糖苷乳化剂是由天然植物来源的脂肪醇和葡萄糖合成的糖苷类非离子O/W型乳化剂,见表3。其分子中的亲水和亲油部分由醚键连接,故具有卓越的化学稳定性和抗水解性能;与皮肤相容性好,具有代表性的是Seppic公司生产的MONTANOV系列乳化剂可形成层状液晶,加强了皮肤类脂层的屏障作用,阻止透皮水分散失,可增进皮肤保湿的效果;烷基糖苷乳化剂是脂肪醇与烷基糖苷的混合物,通过适当的配伍可以形成液晶型乳状液,液晶结构形成一层坚固的屏障,阻止油滴聚结,确保乳液的稳定性。

表3 烷基糖苷系列乳化剂Tab.3 Alkyl polyglucoside emulsifiers

3)司盘吐温系列

失水三梨醇脂肪酸酯(简称 Span 或司盘)及聚氧乙烯失水三梨醇脂肪酸酯(简称 Tween或吐温)系列产品,为非离子表面活性剂。司盘是由山梨醇和各种脂肪酸经酯化而成,吐温则是司盘的环氧乙烷的加成物。其乳化、分散、发泡、湿润等性能优良,广泛用于食品、化妆品行业。化妆品中常用的司盘吐温系列乳化剂见表4。

表4 司盘吐温系列乳化剂Tab.4 Span-Tween emulsifiers

4)多元醇酯型

多元醇酯中通常指含有两以上的羟基化合物,它是由多个羟基与脂肪酸的憎水基相结合,则称为多元醇型的非离子表面活性剂。它们多为水不溶性的,用途广泛,常作为W/O型乳状液的乳化剂,见表5。

表5 多元醇酯系列乳化剂Tab.5 Polyol ester emulsifiers

该类表面活性剂是将甘油等多元醇的一部分羟基与脂肪酸发生酯化反应,剩余的羟基保留作为亲水基。多元醇主要包括含3个羟基的甘油和三羟甲基丙烷、含4个羟基的季戊四醇和失水山梨醇、含6个羟基的山梨醇、含8个羟基的蔗糖及含更多羟基的多聚甘油等。这类产品可以含有一个或几个酯键。代表性的产品有单脂肪酸甘油酯、二脂肪酸甘油酯、失水山梨醇高级脂肪酸酯和蔗糖高级脂肪酸酯等。这类表面活性剂在水中的溶解度不高,仅能达到乳化分散状态,属于亲油性表面活性剂,在配方中常与亲水性表面活性剂复配使用。

如果将该类表面活性剂分子中剩余的羟基加成环氧乙烷,可以得到各种HLB值的非离子表面活性剂,水溶性得到明显提高,具有更好的乳化力和增溶性。如聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(吐温系列)、乙氧基化甲基葡萄糖甙硬脂酸酯等。

5)阳离子表面活性剂

阳离子表面活性剂也可用作乳化剂,具有收敛和杀菌作用。同时阳离子乳化剂很适宜作为一种酸性覆盖物。能促使皮肤角质层膨胀和对碱类的缓冲作用。故这类制品更适用于洗涤剂洗涤织物后保护双手之用。阳离子表面活性也可以做护手霜类产品,降低高含量矿物油带来的粘腻感。

6)高分子乳化剂

高分子表面活性剂一般是指相对分子质量在数千以上,具有表面活性功能的高分子化合物,在其分子结构上有亲水性的基团也有疏水性的基团,可以吸附于油水界面上起到乳化的作用,即为高分子乳化剂。常用的高分子乳化剂主要聚丙烯酸酯类。高分子乳化剂对提高乳液的粒径均匀性、可控性、产品稳定性及应用性能均有一定的优势,不需考虑HLB值和PIT(转相温度)需求等优势。常见的高分子化合物乳化剂见表6。

表6 高分子化合物乳化剂Tab.6 Polymer emulsifiers

续表

5.3 保湿剂

皮肤保湿是化妆品的重要功能之一,因此在化妆品中需添加保湿剂。保湿剂在化妆品中有三方面的作用:对化妆品本身水分起锁水的作用,以免化妆品干燥、开裂;对化妆品膏体有一定的防冻作用;涂敷于皮肤后,可保持皮肤适宜的水分含量,使皮肤湿润、柔软、不致开裂、粗糙等。

保湿剂主要包括醇类保湿剂,主要品种有:甘油、丙二醇、山梨醇、乳酸钠、砒咯烷酮羧酸盐、透明质酸钠、海藻糖、甜菜碱、神经酰胺等。

透明质酸钠是存在于人体表面和结缔组织中的一种透明生物高分子物质,具有调节表皮水分的特殊性能。它存在于动物和人体的皮肤,肌肉,软骨等中,也可以由鸡冠中提取。应用于化妆品中的保湿剂是透明质酸钠,在水中有很好的溶解性,涂抹于皮肤上,可以通过水解释放出透明质酸,其在皮肤表面可形成水化黏性膜,与皮肤内固有的透明质酸一样能有效的保持水分,使皮肤滋润、滑爽、具有弹性。透明质酸与甘油等保湿剂的不同之处在于:当外界湿度高时,它的吸湿性可调节至适度,不会使皮肤表面产生黏稠感;而当外界湿度低时,它的吸湿性大大增强,防止皮肤干燥。同时它还具有优异的使皮肤充满活力的生物性能和降低外来毒性对皮肤侵袭的作用。分子量较大者,主要成膜于皮肤表面,起到保湿的作用;而分子量较小者,则渗入真皮层轻微扩展毛细血管,增加血液循环,改善中间代谢,促使皮肤营养的供给和废物的排泄,从而使皮肤光滑、柔嫩、富有弹性,防止皮肤老化,具有抗皱,美容作用。

5.4 流变调节剂

适宜的黏度是保证乳化体稳定并具有良好使用性能的主要因素之一。特别是乳液类制品,通常黏度越高(特别是连续相的黏度),乳液越稳定,但黏度太高,不易倒出,同时也不能成为乳液;而黏度过低,使用不方便且易分层。在现代膏霜配方中,为保证膏体的良好外观、流变性和涂敷性能。油相用量特别是固态油脂蜡用量相对减少,为保证产品适宜的黏度,通常在O/W型制品中加入适量水溶性高分子化合物作为流变调节剂。由于这类化合物可在水中溶胀形成凝胶,在化妆品中的主要作用是增稠、悬浮,提供有特色的使用感;提高乳化和分散作用;用于制造凝胶状制品;对含无机粉末的分散体和乳液具有稳定作用。

水溶性高分子化合物的主要品种包括天然和合成两类,如卡波树脂、羟乙基纤维素、汉生胶(也叫黄原胶)、羟丙基纤维素等。

6 配方示例与工艺

护肤乳霜按照膏体的流动性可以分为乳液、膏霜。乳液一般具有良好的流动性,而膏霜不具备流动性。而在配方设计过程中需要通过乳化剂类型的选择、油脂的类型及加入量、流变调节剂的类型,分别形成乳、霜体系。

6.1 护肤乳液

护肤乳液一般选择以液态油脂为主,复配少量的固态油脂,油脂的加入量一般在10%~20%,流变调节剂一般选择增稠性能不强的型号,滋润乳液配方见表7。

表7 滋润乳液配方Tab.7 Formulation of nourish lotion

制备工艺:A相各组分混合均匀并加热至80 ℃;将B相中卡波姆与黄原胶分散在水中,充分搅拌分散均匀,加热至80 ℃;依次加入B相剩余组分,搅拌分散至体系均一;均质B相,缓慢加入A相,均质5 min,至体系均一; 在搅拌的同时,降温至40 ℃,加入C相及D相,搅拌均匀。

6.2 护肤膏霜

护肤膏霜总油脂量一般高于乳液,在油脂的复配过程中更宽泛,相比较乳液体系,会适当增加体系的固态油脂含量,以更容易提升体系的黏度,以及在使用过程中的成膜性,保湿霜配方见表8。

表8 保湿霜配方Tab.8 Formulation of moisturizing cream

制备工艺:分别将A相中各组分加入容器A中,加热到80 ℃;同时将B相中各组分加入容器B 中,加热到90 ℃(透明质酸钠和卡波940用甘油和丙二醇预分散);在搅拌B相的同时,将A相加入,预乳化5 min,然后均质3 min;在搅拌的同时,将C相组分加入;搅拌降温冷却,待产品冷却到45 ℃后,加入D相各组分,均质2 min;继续搅拌冷却,降到室温即可。

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