微乳液在化妆品及洗涤剂中的应用

第35卷第 1期 2005年 2月 日 用 化 学 工 业 China Surfactant Deter~ent& Cosmetics V0J．35 No．1 Feb．2005 微乳液在化妆品及洗涤剂中的应用 杨若木，刘 云 (北京l-商大学 化学与环境工程学院，北京 100037) 摘要：阐述了微乳液的性能，用 Winsor的 R比理论解释了微乳液的形成机理，简述了微乳液的制备；详细 综述了微乳液在化妆品及洗涤剂当中的应用。利用微乳液的一些特殊的性质，如超低的界面张力、增溶性 、 热力学稳定和光学上透明，将其用于化妆品和洗涤剂中可以制得性能优良的产品。同时概述了无中等链长 醇的微乳液在洗涤剂中的应用。 关键词： 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性剂；微乳液；化妆品；洗涤剂；应用 中图分类号：0648 文献标识码：A 文章编号：1001—1803(2005)01—13049—03 微乳液最早由 Sehulman和 HoarE 在 1943年提出， 它的理论和应用发展极为迅速，已经被广泛地应用于 三次采油、洗涤去污、催化、化学反应介质和药物传 递等领域中。微乳液通常是由水、油与表面活性剂和 中等链长醇混合，能自发地形成透明和半透明的分散 体系，也可利用极性非离子表面活性剂在不加醇的条 件下得到。微乳液与普通乳状液相比，具有特殊的性 质：界面张力小，通常为 10～ N／m～10I9 N／m；胶 束粒子很小，直径约为 10 nnl～100 nm；热力学更稳 定，能够自发形成，不需要外界提供能量，经高速离 心分离不发生分层现象；外观透明或近乎透明。 1 微乳液的形成机理 关于微乳液的自发形成，历史上提出了许多理 论：如 Schulman和 Prince等 的负界面张 力理论、 Schulman与 Bowcoff的双层膜理论、Robbins等提出的 几何排列理论及 Winsor等发展的 R比理论，在这些 理论中以 Winsor的 R比理论更为完善。 R比理论从分子问相互作用出发，认为表面活性 剂、助表面活性剂、水和油之间存在着相互作用，并 定义为 R： (Aco—A0HD—AI1)／(Acw—Aww—Ahh)。 式中 A 。和 Acw分别为油、水与表面活性剂之问的内 聚能，A00和 Aww分别为油分子之间和水分子之间的 内聚能 ，A 为表面活性剂亲油基之间的内聚能 ，Aww 为表面活性剂亲水基之间的内聚能。微乳液体系中可 以分 为 4个 类 型 Winsor I、Winsor I／、Winsor m和 WinsorIV。Winsor I，R<1，是水 包 油型 微 乳 液； WinsorH，R>1，是油包水型微乳液 ；winsorⅢ是 I 和 Ⅱ的中问相 ，R=1，为 中相微乳液 ，是双连续相 结构。其中 Winsor I、Winsor I／、Winsorm为三相体 系，在加入合适表面活性剂时可以形成 WinsorIV，为 单相体系，是 Win舳rⅢ的特殊形式[ 。 2 微乳液的制备 在制备微乳液的过程中，无需外加功，只需依靠 体系中各成分的匹配，但会受油相、温度、pH值和 表面活性剂等因素的影响。①一般的微乳液分散相的 体积越大，体系温度越高越不稳定；②表面活性剂需 达到一定的量 ，量太少无法形成微乳液 ，量多时对微 乳液影响不大；③ 以阴离子表面活性 剂形成 的微乳 液，助表面活性剂的碳原子数为6时自由能最低，当 油链与助表面活性剂的碳原子和比表面活性剂的碳原 子小 1时，微乳液最稳定；④水包油型的体系 pH值 越偏离中性，体系越不稳定_3 J。微乳液的结构包括水 包油型 (o／w)、油包水型 (w／o)和双连续相结构。 微乳液的制备可以利用 HLB值法_4 J和盐度或温 度扫描法_5 J。HLB值法是选择 HLB值为 4～7的表面 活性剂可以形成 W／O型微乳液，选择 HLB值为 9～ 20的表面活性剂可以形成 O／W 型微乳液。盐度或温 度扫描法是在表面活性剂／水／油做出的相态扫描中寻 找微乳液区域，离子型表面活性剂用盐度法扫描，非 离子型表面活性剂用温度法扫描。以水、油与表面活 性剂绘制三元相态扫描，改变温度和盐度促使体系I 一 Ⅲ一 Ⅱ连续的变化，这一过程中可以得到微乳液的 收稿日期 ：20o4—06—29；修回 日期：2004—10—20 作者简介：杨若木(1979一)，女(汉)，吉林人，2002级应用化学硕士研究生，电话：(010)68988549，E—mail：amu051003@sina．eom．cn。 通讯联系人 ：刘 云，电话：(010)88585069，E—mail：liuyun@public．bta．net．cn。 · 49 · 维普资讯 http://www.cqvip.com 论与 日 用 化 学 工 业 第35卷 最佳盐度 (S*)和最佳增溶参数 (SP*)。 3 微乳液在化妆品中的应用 微乳液比起乳状液来制取化妆品时有以下许多明 显的优点：①光学透明，任何不均匀性或沉淀物的存 在都容易被发觉；②是自发形成的，具有节能高效的 特点；③稳定性好，可以长期储藏，不分层；④有良 好的增溶作用，可以制成含油成分较高的产品，而产 品无油腻感l6 J，通过微乳液的增溶性，还可以提高活 性成分和药物的稳定性和效力；⑤胶束粒子细小，易 渗入皮肤 ；⑥微乳液还可 以包裹 Ti0，和 ZnO纳米粒 子添加在化妆品中具有增白、吸收紫外线和放射红外 线等特性l7j。所以微乳液化妆品近年来发展非常迅 速，在化妆品的多个领域得到了很好的应用，市场前 景非常广阔。 3．1 在美发中的应用 曾有一些文献Is J比较了微乳液和一般乳状液与头 发中角蛋白的作用 ，称硅油类微乳液，因其具有低的 表面能、内聚力和剪切黏度，可降低头发的梳理阻 力，比一般的乳状液对头发和皮肤有更大的亲合力， 更能均匀地覆盖在其表面上，并使调理作用更持久。 Bergmarm[9_曾报道 由水不溶性的三甲基硅氨基二 甲基硅氧烷 、二价以上的金属盐和含有酯基的聚氧乙 烯型非离子表面活性剂构成的微乳液作为头发的处理 剂有很多优点。它稳定性非常好，不易分层；可使头 发防静电、有弹性、蓬松、有光泽、易梳理且无黏结 性；不会全部去除头发油脂，可抵抗外界的化学物 质、阳光和风的伤害。充分体现了微乳液分散相粒径 小的特点，活性物能够均匀有效地铺展在头发上。 解度，起到增溶效果。传统上用乙醇作为化学成分去 溶解香精，使之形成均一、透明的香精溶液。然而， 使用高含量的乙醇成本较高，且乙醇易燃，蒸发快， 有气味，对皮肤有刺痛作用，能使皮肤脱水，移走过 多油脂，使皮肤失去保护；另外最重要的是乙醇会对 眼睛有伤害，且会使头发失去保护性的油脂，令头发 变干、变脆，易产生头皮屑。Da咖eⅡ 11报道了一种 无乙醇水溶性的香精微乳液，其以聚乙二醇为表面活 性剂，聚甘油酯和烷基磷酸醚为助表面活性剂。这 样，微乳液能够使香精很好地增溶到化妆品中。 3．4 无中等链长醇型微乳液在化妆品中应用 在配离子型表面活性剂的微乳液时，需要C4～C6 问的碳链醇作为助表面活性剂，其中戊醇已被广泛使 用。然而，化妆品严格地要求产品的无毒性，微乳液 在被使用时，其中戊醇有一定的刺激性，不太适合用 于皮肤和眼部。F Comelles等人_1 J提出了用油酸作为 助表面活性剂来配制 O／W或 W／O型微乳液，能够很 好地解决这个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。后来他们_1 J又提 出了用乳酸丁 酯作为助表面活性剂配制成 O／W型微乳液，也取得 了很好的效果。无中等链长醇型微乳液可以被很好地 应用在化妆品中，在国外已经引起了许多人的关注， 成为微乳液研究新的热点。 3．5 在配制化妆品微乳液中的注意事项 在制备化妆品微乳液时，还应该遵循着在保证配 方稳定的情况下，使用最少量的乳化剂，这样不仅可 以减少表面活性剂对皮肤的刺激，还可以降低成本。 如果在配方中使用大量的非离子表面活性剂，特别是 那些加成数大于 1O的聚氧乙烯型非离子表面活性剂 能使体系对眼睛产生刺激lJ 。 3．2 在化妆品中对油性营养物质增溶的应用 4 微乳液在洗涤剂中的应用 在化妆品中活性物和药物的增溶过程中，由于一 般活性物和药物结构较复杂，溶解度较小，需要达到 一 定的浓度才有效。所以，活性物和药物增溶已经成 为这类制剂重要的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 问题。Roche Vitamins Incll叫报 道了以无毒性的甘油单月桂酸酯或甘油单辛酸酯为乳 化剂，配制水包油型微乳液，能够很好地增溶 卢一胡 萝 卜素、维生素 A、D、E、K及它们的同系物和多聚 不饱和脂肪酸，例如花生四烯酸、二十碳五烯酸和二 十二碳六烯酸等这些难溶于水的油性物。 3．3 在化妆品用香精和精油中的应用 微乳液还可提高香精和精油在水溶性产品中的溶 · 5O · 在洗涤剂行业中，目前洗涤用品包括肥香皂、洗 衣粉和液体洗涤剂等，这些洗涤用品对污垢的清洗均 发挥着重要作用。而微乳液洗涤剂具有非常低的界面 张力，十分强的润湿、乳化和增溶能力，能够很好地 渗透到固体表面和织物毛细孔中，可有效地分散污 物，使洗涤效果比传统的洗涤剂要好得多。 4．1 在厨房清洗剂中的应用 厨房内器具表面及周边物品上污垢的成分非常复 杂。要去除器具表面已部分碳化的油烟和油性聚合物 等这些黏附性很强的污物，通常用溶剂型和强碱型清 洗剂，但溶剂型清洗剂存在易燃易爆和有毒等问题， 维普资讯 http://www.cqvip.com 第1期 羞木等：微乳液在化妆品及洗涤剂中的应用 强碱型清洗剂腐蚀性较强，同时对使用者的皮肤也有 较大伤害，对于普通的表面活性剂型清洗剂，其去重 油污效果不理想。而微乳液构成的清洗剂产品在用于 厨房清洗时，综合了溶剂型、表面活性剂型和强碱型 清洗剂的优点，有效解决了厨房重垢清洗的问题。 蔡照胜【 I报道了一种 O／W 型厨房去污微乳液清 洗剂 ，配 方 中含 有 以脂 肪 醇 聚 氧 乙烯 醚 硫 酸 钠 (AES)、烷基硫酸钠 (K】2)等组成的表面活性剂体 系；以脂肪醇聚氧乙烯醚 (AEO9)，烷基酚聚氧乙烯 醚 (TX一10、OP一10)等构成的乳化剂；以丙二醇 丁醚、二丙二醇丁醚等构成的有机溶剂以及其他助 剂。该清洗剂无腐蚀、无毒、不易燃易爆，可以达到 很好地去油污垢效果，还能有效地防止清洗剂对器具 表面和皮肤的伤害。 4．2 在油污纤维球滤料再生用洗涤剂中应用 纤维球滤料在自来水、工业废水和各种化工液体 的过滤处理中得到广泛应用，它具有截污量大与过滤 精度高等优点 纤维球滤料具有较强的亲油性，被含 油污水污染后很难再生，因此在含油污水处理中的应 用受到限制。罗立新l1 6_报道 了以烷基 酚聚氧乙烯醚 和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯为表面活性剂，低级 脂肪醇为助表面活性剂，还含有有机溶剂和洗涤助剂 的微乳液清洗剂，清洗效果很好。在搅动下，只需 2 min～3 min即可达到最佳洗涤效果，而且无毒，无 刺激性气味，常温下不易燃。 4．3 在硬表面清洗中的应用 Colgate—Palmolive公司[" ]报道了许多篇关于 硬表面微乳液型清洗剂的专利。所报道的硬表面物体 包括玻璃、水池、涂漆的木质品、仪表及耐擦洗的墙 壁等。过去在配制一些清洁剂时需加入无机磷酸盐助 剂或其他的无磷助剂。但无机磷酸盐对环境有害，而 其他无磷助剂会留下薄膜、污点或印痕，尤其是对光 亮的表面更为不利。因此，通过配制一系列的微乳液 硬表面清洗剂不仅可以彻底清洗，还可以保持硬表面 的光亮度。配方示例 (w／％)：烷基苯磺酸钠 0．95， 二乙二醇单丁醚 10．5，三 乙醇胺 10，50％的氢氧化 钠溶液 0．75，香精 0．5，加水至 100，pH为 13。 4．4 无中等链长醇型微乳液在洗涤剂中应用 微乳液洗涤剂 中的助表面活性剂一般为 C4～C 的醇，因其具有挥发性和易燃性，引起了环境方面的 与 很大关注，为此一些人提出了无中等链长醇型微乳液 洗涤剂。Prapas Lohateeraparp等l加J提出了用脂肪酸盐 作为助表面活性剂，报道称脂肪酸盐具有生物可降解 性，不易挥发且有较低的黏度，可替代醇类。 有些报道称无需助表面活性剂也可得到微乳液洗 涤剂。C．Tongcumpou等l2 J用烷基二苯醚二磺酸盐、 二辛基琥珀磺酸盐及 Span 80配制成的无中等链长醇 型微乳液洗涤剂的去污效果比普通洗衣粉高 20％。 T．Doan等 J研究出以阴、阳离子表面活性剂配制的 无中等链长醇型微乳液洗涤剂，其中阳离子表面活性 剂是十二烷基吡啶嗡氯化盐，阴离子表面活性剂是十 二烷基硫酸钠、二己基磺基琥珀酸二酯钠盐、双十六 烷基磺基琥珀酸二酯钠盐 ，也有 良好的去污效果。 5 结束语 半个世纪以来，微乳液的理论研究和应用开发取 得了显著的成就，并且逐步在众多行业得到了广泛应 用。微乳液作为一种热力学稳定的体系，具有超低界 面张力和较强的乳化、增溶、分散、起泡、润滑和柔 软性等，深受人们的喜爱。对于微乳液在化妆品和洗 涤剂中的应用，国外的专利报道较多，而国内的相关 报道较少，随着对微乳液体系的深入研究，微乳液在 我国化妆品与洗涤剂中将会得到更广泛的应用。 参考文献： [1]崔正刚，殷福珊 ．微乳化技术及应用[M]．北京：中国轻工业出 版社 ，1999．83—93． [2]BOURRE M，SCHECHTER R S．Microemulsion and related systems： formulation，solvency，and physical properties[M]．New York：Marcel Dekker， 1988．504． [3]马勇 ．微乳液影响因素的研究[D]．北京：清华大学，2110O． [4]刘云 ．洗涤剂一原理原料工艺配方[M_．北京：化学工业出版社， 1999．255—25 6． [5]TONGCUMPOU C，ACOSTA E J，QUENCER L B．Micreemulsionformation and detergency 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Science，Xiangfan 441053，China) Abstract：The conditions of color oflead(il)with XO in the presence of surface—active agent were studied．It was found that when pH=5．5 and in the presence of surface—active agents(CTAB)，lead(il)reacted with XO to form a stationary complex． The maxilnm absorption moved from 540 Bin to 594 Bin，and the sensitivity increased obviously，the molar absorpti、rity of the complex reached 1．86 x 10s L·mol一 ·咖 一 from 1 ． 5 x 104 L·mol一 ·am_。 ． Beer’s law was obeyed for the content of Pb(il) in the range of 0—2 tc／mL． e linear range equation is A=0．088 4-0．013 2c(ve／n~)． e method was used to the determination ofmicro amount oflead(il)in cosmetics． Key words：cationic surfactant；cetyl trimethyl anmaonium bromide；sepectrophotometry increase sensitivity (上接第51页) [11]DA瑚[NⅡI．，NATHALIE，BREDA，et a1．Microemulsion containing perfuming c0ncen呲 e and corresponding product[P]．US：5389607， 1995—02— 14． [12]COMELLES F，SANCHEZ IEAI．J．Oleic acid／glycol：an ahemative to pentanol in microemulsions with anionic surfactant lJj．J Dispersion Science and Technology，1998，19(4)：521—533． [13]COMELLES F，S~ CI-IEZIEAI．J．Butyllactate：a useful cosurfactantto prepare O／W microenmlsions with SDS[J]．J Dispersion Science and Technology，1999，20(7)：1 777—1 788． [14]徐良，步平 ．化妆品中的微乳液胶体[J]．黑龙江日化，1994(1)： 4l一44． [15]蔡照胜 ．微乳液厨房清洗剂的研制和生产[J]．日用化学工业， 2002，32(3)：75—77． [16]罗立新 ．油污纤维球滤料再生用微乳液洗涤剂[J]．油田化学， 1996，13(2)：178—179，182． [17] KINSCHERF，KEVIN，THOMAS，et a1．Microemulsion cleaning compositions[Pj．US：6228832，2001—05—08． [18]MONDIN，MYRIAM，LOTH．Microemulsion liquid cr) tal cleanil1g comtmsitions cxmrprising esterified and non—esterified ethoxylatedglycerol mixture and sulfoxy anionic surfaetantlPj．US：5731281，1998一∞ 一 24． [19] MERTENS， BAUDOUIN， DURBUT， et a1．Microenmlsion uquid cleaning composition containing a short chain aIl phik [P]．US： 5994287． 1999—11—30． [20]PRAPAS L，P0NI rAIW，CHINTANA S，et a1．stIldyof alcahol—free microenaflsion systems containing fatty acids as eosurfaetants[J]．Journal of Surfactant and Detergent，2003，6(1)：15—23． [21] lDNGcuⅦ)ou C，ACOSTA E J，QUENCER L B．Microetmlsion formation and detergency with oily soil： II．detergent formation and performance[J]．Joumal of Surfaetant and Detergent，2OO3，6(3)： 205—213． [22]DOAN T，ACOSTA E，SCAMEHORN J F，et a1． ng middle— phase microemtdsions using mixed anionic and cationic surfaelant systems [J]．Joumal of Surfaetant and Detergent，2003，6(3)：215—223． Application of microemulsion in detergents and cosmetics YANG Ruo-mu．删 Yun (School of Chemical and Environmental Engineering Be ing Technology and Business University，Seijing 100037，China) Abstract：Performance of microemulsion was described．Mechanism for formation of microemulsion was explained based upon Winsor’s“R” Th eory．Th e method for preparation of microemulsion was briefed and applications of microemulsion in detergents and cosmetics were presented in detail．Th e special properties of microemulsion，such as extremely low surface tension，good sohbilizing capability，good thermedymic stability and optical transparency caIl be utilized in making detergents and cosmetics of excellent quality．Th e applications of new type microemulsion that free of mid—chain high alcohol were also presented ． Key words：surfactant；microemulsion；cosmetics；detergent；application · 57 · 维普资讯 http://www.cqvip.com