芳香手作中的表面活性剂

2017-02-17 15:40:46 上海博易和化工有限公司 阅读

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认识表面活性剂

为了方便更多的人体会到精油及芳香疗法的魅力,很多芳疗师和爱好者都会制作几种芳香手作产品。从清洁类的洗面奶、沐浴露,到保养类的润肤乳、精华液,再到美容类的香水、唇彩等,几乎涵盖了所有市售化妆品和洗护产品的品类。而在芳香手作的产品中,除了精油、植物油、纯露等天然芳香原料外,也会采取一定的植物成份来充当类似保湿剂、防腐剂、表面活性剂等角色。其中的表面活性剂具体是什么呢?在化妆品和芳香手作中,有发挥什么样的作用呢?


表面活性剂(surfactant)指的是一类能够降低液体的表面张力的化合物,就是能使表面(或界面)活性增强的物质”。日常生活中常见的肥皂就是典型的表面活性剂。肥皂可以用来洗净衣服、皮肤表面的油渍,而单用水却不容易洗掉,因为油是不溶于水的。那么,肥皂为什么能够洗净油渍呢?这得归功于表面活性剂的特性了。肥皂的成分是脂肪酸金属盐,它一头易溶于水,我们称之为“亲水基团”;另一头则难溶于水而易溶于油,我们称之为“憎水基团”或“亲油基团”。正因为这样特殊的结构,肥皂能够一头扎进水中,另一头扎进油中。这样,水拉着肥皂分子,肥皂分子再拉着油,就把油渍从衣服上拉下来啦!


表面活性剂分子中同时具有亲水基团和亲油基团,这种特性也叫做“双亲”(amphiphilic)。由于表面活性剂的这种特性,在适当浓度时,它们在水中能形成胶束(micelle):亲水的头部被水吸引朝外,亲油的尾部被水排斥从而朝里。在洗衣服的过程中,油渍就是被亲油基团拉到胶束的内部,而整个胶束又被水带走。如果是在油性环境中,它们又可以形成反胶束(inverse micelle),即头在内尾在外。这些胶束在化妆品中有着举足轻重的作用。

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图1. 胶束示意图

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图2. 反胶束示意图

为什么需要表面活性剂?

常见的化妆品一般都是膏状或乳霜状的,其中既含有油也含有水,而且分散得非常均匀。水油不相容,那如何能使它们在护肤品中和平共处呢?表面活性剂在这时就发挥了重要的作用——乳化作用。在水性环境中,表面活性剂形成胶束,把油的小颗粒包裹在胶束的中心,相当于在油颗粒外面套上了一件亲水的外衣,使它们能够自在又均匀地分散在水中,形成稳定的乳液。而当乳液被涂到皮肤上时,这些胶束就会破裂,从而释放出油颗粒(通常即是化妆品的有效成分)被皮肤吸收。


并非所有的化妆品有效成分都是油性的,有些有效成分是水溶性的,所以需要油和水的成分能够均一分布。另外,纯油性的有效成分在纯品或浓度较高时很不美观,大概不会有人想把它们往脸上或身上涂;高浓度的有效成分也不能起到最佳的护肤效果——比如甘油可以保湿,但必须用水稀释,如果用纯甘油,非但不能保湿,反而会吸走皮肤里的水分。所以,制作成乳液,不仅更美观,也适当稀释了有效成分,使得它们能发挥出更好的功效。那么,普通消费者能不能买回高浓度的护肤有效成分,等使用的时候再自己稀释呢?这种想法并不实际,因为这样非但不方便,水和油的比例也难以控制。所以,还是交给专业人士为大家代劳吧。

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表面活性剂:化妆品中的幕后英雄

在上面讨论的情况中,表面活性剂在化妆品中是起着幕后英雄的作用,但对于清洁类化妆品来说,比如洗面奶和洗发水,表面活性剂就成了主角。表面活性剂的一大特性就是能够去除油污。当然,皮肤受不了肥皂、洗衣液那样强烈的表面活性剂,所以一般化妆品会选用温和无刺激,并且不易引起过敏反应的表面活性剂。


除此之外,表面活性剂还能起护理的作用。由于它们一般带有“油性”的部分(亲油基团),表面活性剂能改善皮肤或头发的手感,本身能起到一定的护理作用。比如在护发素中常用的司拉氯铵(Stearalkonium Chloride),是一种阳离子性表面活性剂,它的亲水基团是带正电荷的,从而能够被头发受损蛋白部位的负电荷所吸引,不易被水洗掉,能够留在头发上起到护理的作用。由于受损的带负电荷的头发相互排斥,使用阳离子表面活性剂季铵盐,如山嵛基三甲基氯化铵(behentrimonium chloride),还能起到中和电性,减少毛糙的效果。


由此可见,表面活性剂在化妆品中起着乳化、清洁和护理等多种作用,化妆品的确离不开它们。而近几十年来在化妆品中应用的新型表面活性剂——脂质体,更是让化妆品的护理效果如虎添翼。

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何为HLB值(写给专业学习者)

HLB是hydrophilelipophile balance的缩写,表示了表面活性剂的亲水基团和亲油基团具有的亲水亲油平衡值,即表面活性剂HLB值。HLB值大,表示分子的亲水性强,亲油性弱;反之亲油性强,亲水性弱。


HLB值的规定

HLB值是个相对值,故在制定HLB值时,作为标准,规定无亲水性能的石蜡的HLB值为0,而水溶性较强的十二烷基硫酸钠的HLB值为40。因此表面活性剂的HLB值一般在1~40范围以内。通常来说,HLB值小于10的乳化剂为亲油性的,而大于10的乳化剂则是亲水性的。因此,由亲油性到亲水性的转折点约为10。

 

根据表面活性剂的HLB值,可大致了解其可能的用途,如下表所示。


HLB范围及其应用性能

HLB值

用途

HLB值

用途

1.5~3

W/O型消泡剂

8~18

O/W型乳化剂

3.5~6

W/O型乳化剂

13~15

洗涤剂

7~9

润湿剂

15~18

增溶剂

由上表可知,适合于作油包水型乳化剂的表面活性剂的HLB值为3.5~6,而水包油型乳化剂的HLB值为8~18。