微乳液在化妝品及洗滌劑中的應(yīng)用

1、微乳液在化妝品及洗滌劑中的應(yīng)用本文由論文作者劉云授權(quán)本站刊發(fā)，不得轉(zhuǎn)載。楊若木劉 云(北京工商大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 北京 100037)摘要：闡述了微乳液的性能，用winsor的r比理論解釋了微乳液的形成機(jī)理，簡(jiǎn)述了微乳液的制備；詳細(xì)綜述了微乳液在化妝品及洗滌制當(dāng)中的應(yīng)用。利用微乳液的一些特殊的性質(zhì)，如超低的界面張力、增溶性、熱力學(xué)穩(wěn)定和光學(xué)上透明，將其用于化妝品和洗滌劑中可以制得性能優(yōu)良的產(chǎn)品。同時(shí)概述了無(wú)中等鏈長(zhǎng)醇的微乳液在洗滌劑中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：表面活性劑；微乳液；化妝品；洗滌劑；應(yīng)用中圖分類號(hào)：0648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：10011803(2005)0l004903微乳液

2、最早由schulman和hoar1在1943年提出，它的理論和應(yīng)用發(fā)展極為迅速，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于三次采油、洗滌去污、催化、化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)和藥物傳遞等領(lǐng)域中。微乳液通常是由水、油與表面活性劑和中等鏈長(zhǎng)醇混合，能自發(fā)地形成透明和半透明的分散體系，也可利用極性非離子表面活性劑在不加醇的條件下得到。微乳液與普通乳狀液相比，具有特殊的性質(zhì)：界面張力小，通常為10-5 nm10-9 nm；膠束粒子很小，直徑約為10nm100 nm；熱力學(xué)更穩(wěn)定，能夠自發(fā)形成，不需要外界提供能量，經(jīng)高速離心分離不發(fā)生分層現(xiàn)象；外觀透明或近乎透明。1 微乳液的形成機(jī)理關(guān)于微乳液的自發(fā)形成，歷史上提出了許多理論：如schulm

3、an和prince等的負(fù)界面張力理淪、schulman與bowcoff的雙層膜理論、bobbins等提出的幾何排列理論及winsor等發(fā)展的r比理論，在這些理論中以winsor的r比埋論更為完善。r比理論從分子間相互作用出發(fā)，認(rèn)為表面活性劑、助表面活性劑、水和油之間存在著相互作用，并定義為 r=(acoaooaii)(acwawwahh)。式中aco和acw分別為油、水與表面活性劑之間的內(nèi)聚能，aoo和aww分別為油分子之間和水分子之間的內(nèi)聚能，aii為表面活性劑親油基之間的內(nèi)聚能，aww為表面活性劑親水基之間的內(nèi)聚能。微乳液體系中可以分為4個(gè)類型winsor i、winsor ii、wins

4、or iii和winsor 。wilsor i，r1，是油包水型微乳液；winsor 是i和ii的中間相，r=1，為中相微乳液，是雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。其中winsor iwinsor 、winsor 為三相體系，在加入合適表面活性劑時(shí)可以形成wirier ，為單相體系，是wirier 的特殊形式2。2 微乳液的制備在制備微乳液的過(guò)程中，無(wú)需外加功，只需依靠體系中各成分的匹配，但會(huì)受油相、溫度、ph值和表面活性劑等因素的影響。一般的微乳液分散相的體積越大，體系溫度越高越不穩(wěn)定；表面活性劑需達(dá)到一定的量，量太少無(wú)法形成微乳液，量多時(shí)對(duì)微乳液影響不大；以陰離子表面活性劑形成的微乳液，助表面活性刑的碳原于數(shù)

5、為6時(shí)自由能最低，當(dāng)油鏈與助表面活性劑的碳原子和比表面活性劑的碳原子小1時(shí)，微乳液最穩(wěn)定；水包油型的體系ph值越偏離中性，體系越不穩(wěn)定3。微乳液的結(jié)構(gòu)包括水包油型(ow)、油包水型(wo)和雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。微乳液的制備可以利用hlb值法4和鹽度或溫度掃描法5。hlb值法是選擇hlb值為47的表面活性劑可以形成wo型微乳液，選擇hib值為920的表面活性劑可以形成ow型微乳液。鹽度或溫度掃描法是在表面活性劑水油做出的相態(tài)掃描中尋找微乳液區(qū)域，離子型表面活性劑用鹽度法掃描，非離子型表面活性劑用溫度法掃描。以水、油與表面活性劑繪制三元相態(tài)掃描，改變溫度和鹽度促使體系i一一連續(xù)的變化，這一過(guò)程中可以得到

6、微乳液的最佳鹽度(s*)和最佳增溶參數(shù)(sp*)。3 微乳液在化妝品中的應(yīng)用微乳液比起乳狀液來(lái)制取化妝品時(shí)有以下許多明顯的優(yōu)點(diǎn)：光學(xué)透明，任何不均勻性或沉淀物的存在都容易被發(fā)覺(jué)；是自發(fā)形成的，具有節(jié)能高效的特點(diǎn)；穩(wěn)定性好，可以長(zhǎng)期儲(chǔ)藏，不分層；有良好的增溶作用，可以制成含油成分較高的產(chǎn)品品，而產(chǎn)品無(wú)油膩感6，通過(guò)微乳液的增溶性，還可以提高活性成分和藥物的穩(wěn)定性和效力；膠束粒子細(xì)小易滲入皮膚；微乳液還可以包裹ti02和zno納米粒子，添加在化妝品中具有增白、吸收紫外線和放射紅外線等特性7。所以微乳液化妝品近年來(lái)發(fā)展非常迅速，在化妝品的多個(gè)領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用，市場(chǎng)前景非常廣闊。31 在美發(fā)中的應(yīng)

7、用曾有一些文獻(xiàn)8比較了微乳液和一般乳狀液與頭發(fā)中角蛋白的作用，稱硅油類微乳液，因共具有低的表面能、內(nèi)聚力和剪切黏度，可降低頭發(fā)的梳理阻力，比一般的乳狀液對(duì)頭發(fā)和皮膚有更大的親合力，更能均勻地覆蓋在其表面上，開(kāi)使調(diào)理作用更持久。bergmann曾報(bào)道由水不溶性的三甲基硅氨基二甲基硅氧烷、二價(jià)以上的金屬鹽和含有酯基的聚氧乙烯型非離子表面活性劑構(gòu)成的微乳液作為頭發(fā)的處理劑有很多優(yōu)點(diǎn)。它穩(wěn)定性非常好，不易分層；可使頭發(fā)防靜電、有彈性、蓬松、有光澤、易梳理且無(wú)黏結(jié)性；不會(huì)全部去除頭發(fā)油脂，可抵抗外界的化學(xué)物質(zhì)、陽(yáng)光和風(fēng)的傷害。充分體現(xiàn)了微乳液分相相粒徑小的特點(diǎn)，活性物能夠均勻有效地鋪展在頭發(fā)上。32 在

8、化妝品中對(duì)油性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增溶的應(yīng)用在化妝品中活性物和藥物的增溶過(guò)程中，由于一般活性物和藥物結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溶解度較小，需要達(dá)到定的濃度才有效。所以，活性物和藥物增溶已經(jīng)成為這類制劑重要的工藝問(wèn)題。roche vitamine inc10報(bào)道了以無(wú)毒性的甘油單月桂酸酯或甘油單辛酸酯為乳化劑，配制水包油型微乳液，能夠很好地增溶b胡蘿卜素、維生素a、d、e、k及它們的同系物和多聚不飽和脂肪酸，例如花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸等這些難溶于水的油性物。33 在化妝品用香精和精油中的應(yīng)用 微乳液還可提高香精和精油在水溶性產(chǎn)品中的溶解度，起到增溶效果。傳統(tǒng)上用乙醇作為化學(xué)成分去溶解香精，使之形成均一、

9、透明的香精溶液。然而，使用高含量的乙醇成本較高，且乙醇易燃，蒸發(fā)快，有氣味，對(duì)皮膚有刺痛作用，能使皮膚脫水，移走過(guò)多油脂，使皮膚失去保護(hù)；另外最重要的是乙醇會(huì)對(duì)眼睛有傷害，且會(huì)使頭發(fā)失去保護(hù)性的油脂，令頭發(fā)變干、變脆，易產(chǎn)生頭皮屑。dartnell11報(bào)道了一種無(wú)乙醇水溶性的香精微乳液，其以聚乙二醇為表面活性劑，聚甘油酯和烷基磷酸醚為助表面活性劑。這樣，微乳液能夠使香精很好地增溶到化妝品中。34 無(wú)中等鏈長(zhǎng)醇型微乳液在化妝晶中應(yīng)用在配離子型表面活性劑的微乳液時(shí)，需要c4c6間的碳鏈醇作為助表面活性劑，其中戊醇已被廣泛使用。然而，化妝品嚴(yán)格地要求產(chǎn)品的無(wú)毒性，微乳液在被使用時(shí)，其中戊醇有一定的刺

10、激性，不太適合用于皮膚和眼部。f comelles等人12提出了用油酸作為助表面活性劑來(lái)配制ow或wo型微乳液，能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題。后來(lái)他們13又提出了用乳酸丁酯作為助表面活性劑配制成ow型微乳液，也取得了很好的效果。無(wú)中等鏈長(zhǎng)醇型微乳液可以被很好地應(yīng)用在化妝品中，在國(guó)外已經(jīng)引起了許多人的關(guān)注，成為微乳液研究新的熱點(diǎn)。35 在配制化妝品微乳液中的注意事項(xiàng)在制備化妝品微乳液時(shí)，還應(yīng)該遵循著在保證配力穩(wěn)定的情況下，使用最少量的乳化劑，這樣不僅可以減少表面活性劑對(duì)皮膚的刺激，還可以降低成本。如果在配方中使用大量的非離了表面活性劑，特別是那些加成數(shù)大于10的聚氧乙烯型非離子表面活性劑能使體系對(duì)眼睛

11、產(chǎn)生刺激14。4 微乳液在洗滌劑中的應(yīng)用在洗滌劑行業(yè)中，目前洗滌用品包括肥香皂、洗衣粉和液體洗滌劑等，這些洗滌用品對(duì)污垢的清洗均發(fā)揮著重要作用。而微乳液洗滌劑具有非常低的界面張力，十分強(qiáng)的潤(rùn)濕、乳化和增溶能力，能夠很好地滲透到固體表面和織物毛細(xì)孔中，可有效地分散污物，使洗滌效果比傳統(tǒng)的洗滌劑要好得多。41 在廚房清洗劑中的應(yīng)用廚房?jī)?nèi)器具表面及周邊物品上污垢的成分非常復(fù)雜。要去除器具表面已部分碳化的油煙和油性聚合物等這些黏附性很強(qiáng)的污物，通常用溶劑型和強(qiáng)堿型清洗劑，但溶劑型清洗劑存在易燃易爆和有毒等問(wèn)題，強(qiáng)堿型清洗劑腐蝕性較強(qiáng)，同時(shí)對(duì)使用者的皮膚也有較大傷害，對(duì)于普通的表面活性劑型清洗劑，其去重

12、油污效果不理想。而微乳液構(gòu)成的清洗劑產(chǎn)品在用于廚房清洗時(shí)，綜合了溶劑型、表面活性劑型和強(qiáng)堿型清洗劑的優(yōu)點(diǎn)，有效解決了廚房重垢清洗的問(wèn)題。蔡照勝15報(bào)道了一種ow型廚房去污微乳液清洗劑，配方中含有以脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(aes)、烷基硫酸鈉(k12)等組成的表面活性劑體系；以脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo9)，烷基酚聚氧乙烯醚(tx10、op10)等構(gòu)成的乳化劑；以丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚等構(gòu)成的有機(jī)溶劑以及其他助劑。該清洗劑無(wú)腐蝕、無(wú)毒、不易燃易爆，可以達(dá)到很好地去油污垢效果，還能有效地防止清洗劑對(duì)器具表面和皮膚的傷害。42 在油污纖維球?yàn)V料再生用洗滌劑中應(yīng)用纖維球?yàn)V料在自來(lái)水、工業(yè)廢水和各種化工

13、液體的過(guò)濾處理中得到廣泛應(yīng)用，它具有截污量大與過(guò)濾精度高等優(yōu)點(diǎn)。纖維球?yàn)V料具有較強(qiáng)的親油性，被含油污水污染后很難再生，因此在含油污水處理中的應(yīng)用受到限制。羅立新16報(bào)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為表面活性劑，低級(jí)脂肪醇為助表面活性劑，還含有有機(jī)溶劑和洗滌助劑的微乳液清洗劑，清洗效果很好。在攪動(dòng)下，只需2min3min即可達(dá)到最佳洗滌效果，而且無(wú)毒，無(wú)刺激性氣味，常溫下不易燃。43 在硬表面清洗中的應(yīng)用colgatepalmolive公司17-19報(bào)道了許多篇關(guān)于硬表面微乳液型清洗劑的專利。所報(bào)道的硬表面物體包括玻璃、水池、涂漆的木質(zhì)品、儀表及耐擦洗的墻壁等。過(guò)去在配制一些

14、清潔劑時(shí)需加入無(wú)機(jī)磷酸鹽助劑或其他的無(wú)磷助劑。但無(wú)機(jī)磷酸鹽對(duì)環(huán)境有害，而其他無(wú)磷助劑會(huì)留下薄膜、污點(diǎn)或印痕，尤其是對(duì)光亮的表面更為不利。因此，通過(guò)配制一系列的微乳液硬表面清洗劑不僅可以徹底清洗，還可以保持硬表面的光亮度。配方示例(w)：烷基苯磺酸鈉0.95，二乙二醇單丁醚10.5，三乙醇胺10，50的氫氧化鈉溶液o75，香精o5，加水至100，ph為13。44 無(wú)中等鏈長(zhǎng)醇型微乳液在洗滌劑中應(yīng)用微乳液洗滌劑中的助表面活性劑一般為c4-c6的醇，因其具有揮發(fā)性和易燃性，引起了環(huán)境方面的很大關(guān)注，為此一些人提出了無(wú)中等鏈長(zhǎng)醇型微乳液洗滌劑。prapas lohateeraparp等20提出了用脂肪酸鹽作為助表面活性劑，報(bào)道稱脂肪酸鹽具有生物可降解性，不易揮發(fā)且有較低的黏度，可替代醇類。有些報(bào)道稱無(wú)需助表面活性劑也可得到微乳液洗滌劑。ctongcumpou等21用烷基二苯醚二磺酸鹽、二辛基琥珀磺酸鹽及span 80配制成的無(wú)中等鏈長(zhǎng)醇型微乳液洗滌劑的去污效果比普通洗衣粉高20。t doan等22研究出以陰、陽(yáng)離子表面活性劑配制的無(wú)中等鏈長(zhǎng)醇型微乳液洗滌劑，其中陽(yáng)離子表面活性劑是十二烷基吡啶嗡氯化鹽，陰離子表面活性劑是十二烷基硫酸鈉、二己基磺基琥珀酸二酯鈉鹽、雙十六烷基磺基琥珀酸二酯鈉鹽，也有良