较稳定。所以乳化剂的加入量是乳化效果的基本保证之一。
(3)界面电荷:乳化体液珠上所带电荷的来源有:电离、吸附和与介质之间的摩擦接触。乳化体的液珠带电,是液珠表面上吸附了电离的乳化剂离子,使液滴相互接近时就产生排斥,从而防止了液滴的聚结。从稳定理论上讲,电荷是第一道防线,膜是第二道防线。质点上的电荷互相排斥,有利于稳定。
(4)分散相的浓度和粘度:分散相浓度很稀,分散度很高时,由于液滴的带电斥力对强烈凝集现象具有稳定作用,故不必加入表面活性物质已具有一定的稳定度,其性能与溶胶相似。但是不管这种稳定性有多高,当液滴和分散介质的密度不同时,就会发生聚析。即沉降和浮起现象。这也就是当电解质加入后,有时会产生分层的原因。
粘度对稳定性亦有影响。粘度大些,相应地使分散相和分散介质的密度差小些,使滴液运动受阻,速度减慢,碰撞强度亦因此而减弱,则不易发生聚析,有利于稳定。
(5)液滴粒子的大小和均匀度:不同大小粒子的溶解度和它们的半径之间有一定的关系。在同一物系中,如存在有大粒子和小粒子,小粒子因溶解度大就溶解并扩散,产生了被大粒子吸收的过程,从而小粒子消失,大粒子成长。因此乳化体的分散相颗粒分布范围越窄的体系,其稳定性就越高。
(三)乳化体的不稳定性
乳化体的不稳定性表现形式为:分层、变型和破乳。
从热力学观点来看,最稳定的乳化体最终也是要破坏的,只是每个过程皆代表一个不同的情况、方式和时间上的差别而已。每种形式都是乳化体破坏的一个过程,它们有时是相互关联的,但机理是有明显差异的。
1.分层
乳化体分层(Sedimentation)实际不是真正的破坏,而是分为两个浓度的乳化体。在一层中分散相比原来的多了,而在另一层中则分散相比原来少了。涉及的因素与液滴大小、内外相的粘度及电解质有关。从配方的改变,如对影响颗粒沉浮速度的组分(像电解质等)的调整有复原的可行性。
2.变型
乳化体变型(Inversion)是指在某种因素作用下,乳化体从O/W型变成W/O型,或从W/O型变成O/W型。又称转相,即外相转变为内相或内相转变为外相。乳化体的变型对已制备好的乳化体来说是不希望发生的。起因有:
(1)相体积的变化:一般当内相含量增多到一定值时,乳化体容易变型和破坏。 (2)温度的影响:温度变化能发生转相。在制备中,亲水亲油的特性在乳化体中达到平衡时的温度(转相温度),加速冷却和逐渐自然降温对乳化体的稳定性有影响。
(3)乳化剂的影响:一般乳化剂浓度较高,促使较大内相在变型前聚集。采用不同类型的表面活性物质(乳化剂)也会影响转相点。在离子型乳化剂体系中,油的相体积首先决定了转相点;但非离子型乳化剂,它就首先决定于温度,即非离子型乳化剂失去水合作用的温度,这主要跟非离子型乳化剂的浓度有关。
(4)电解质的影响:乳化体中加入一定量的电解质,使一些离子型表面活性剂中乳化剂的O/W型乳化体转变成W/O型。其因有两方面:一是加入电解质后,乳化剂从水相向油相发生迁移——乳化剂润湿性起了变化,油的润湿比水稍强所致。二是电解质中高
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价金属离子会较多地中和乳化剂界面的电荷,并形成多价金属离子的表面活性盐,造成亲水亲油基团间的空间结构发生了变化。相反的楔形使乳化体变型。
3.破乳
与分层不同,破乳(Deemulsification)是使乳化体的两相达到完全分离,分层、变型和破乳可以同时发生。
破乳的过程分两步实现:第一步絮凝,分散相的液珠聚集成团,但各个液珠仍然独立存在,可再分散,所以是可逆的,当介质密度差异很大会加速此过程的进行,第二步是聚结,团中的液滴相互合并成一个大液珠,最后聚沉或上浮分离,是不可逆的,聚结作用是乳化体液膜破裂造成界面上乳化剂分子定向位移的结果,所以液膜的界面粘度及弹性对乳化体的稳定性起着重要作用。
二、乳化体的制备
膏霜和乳液的种类很多,其制造方法略有区别,一般操作流程如图6-3所示。 油相组分 水相组分 水溶性聚合物溶液 加热熔化 加热 先低温溶胀后加热
搅拌预乳化(70~75℃)
均质乳化(70℃)
搅拌、脱气、冷却 加香精、活性物、药物和不耐高温的防腐剂 搅拌冷却至35~45℃ 放置陈化24h以上
灌 装
产品 图6-3 乳化体制备流程图
第三节 乳化类化妆品常用原料
膏霜和乳液类化妆品主要由水和水溶性物质、油脂和蜡、乳化剂三类物质组成。
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一、油脂和蜡
油脂、蜡类及其衍生物是化妆品主要的基质原料,包括油脂、蜡类、高级脂肪酸和脂肪醇、酯类、有机硅和矿物油等,常用的油脂和蜡主要有如下几种。
1.硬脂酸和单硬脂酸甘油酯
硬脂酸又称为十八酸。一般采用三压硬脂酸,其中含有硬脂酸45%和棕榈酸55%左右,油酸0~2%。控制碘价在2以下,碘价高时油酸含量高,其质量差、颜色泛黄,容易酸败等。单压硬脂酸质量较差,不适宜使用于膏霜和乳液化妆品。硬脂酸在皮肤表面可形成薄膜,使角质层柔软,保留水分。
单硬脂酸甘油酯(简称单甘酯)是一辅助乳化剂,也具有润肤作用,用量1%~2%,使得制成的膏体比较细腻、润滑、稳定、光泽度也较好,搅动后不致变薄、冰冻后水分不易离析。
2.棕榈酸、肉豆蔻酸及其异丙酯
棕榈酸又称为十六酸。市售棕榈酸为混合酸,其中含有棕榈酸90~97%,硬脂酸2~6%,油酸1~4%。一般与硬脂酸复配使用,调节膏体和乳液的稠度。
肉豆蔻酸又称为十四酸,一般用于制皂,很少用于膏霜和乳液类化妆品。 肉豆蔻酸异丙酯(IPM)、棕榈酸异丙酯(IPP)是人工合成的轻质易流动的油状物质,对皮肤的渗透性较其他滋润物为好,留下相对无油腻的膜。它能促进其他物质,如羊毛脂和植物油的渗透性,也能加强矿油对皮肤表面的粘附。
3.十六醇和十八醇
市场上有十六醇、十八醇和十六十八混合醇三种产品,都可用作助乳化剂,也具有润肤作用和增稠作用,能形成吸附膜,促进皮肤水合作用,赋予皮肤柔软和平滑的感觉,可避免膏霜在长时间放置和贮存过程中出现变稀、变粗的现象。
4.矿油和凡士林
矿油为非极性、沸点在300C以上的高碳烃,以直链饱和烃为主要成分。它们来源丰富,易精制,对氧和热的稳定性高,不易腐败和酸败,是化妆品价廉物美的原料。
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,烷烃的薄膜阻滞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。虽然矿物油和凡士林有许多优点,但其油腻和保暖的感觉以及不易清洗的性能限制了它们的使用。过量的矿油和蜡会阻碍滋润物的渗透,对上表皮层也无柔软和增塑的作用。在某些产品如按摩霜和保护霜中,可被用作表面润滑剂,对表层起到短时润滑作用。
5.硅油
包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和环状甲基硅氧烷等,是一类非极性物质,具有良好的润滑性,高的抗紫外线辐射性能,良好的抗静电性和透气性,能改善皮肤的光滑性和弹性,改进膏霜和乳液的分散性和铺展性。硅油是化学惰性物质,不像矿油长期使用会从皮肤移除皮脂。当同时需要润滑和抗水的作用时,采用硅油是有效的。硅油在水或油的介质中都能有效地保护皮肤不受化学品的刺激。虽然烷烃和硅油两者都是非极性物质,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为差,但对既需柔和的滋润性又要避免出汗的特种制品是十分有利的。
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美国Dow Corning公司是一家专门生产硅油的大公司,其公司产品的代号为DC,主要有DC-193、DC-200、DC-345等等。
6.羊毛脂及其衍生物
羊毛脂是一种优良的滋润物质(羊毛脂中96%为蜡酯,即甾醇、三萜醇、脂肪醇、饱和及不饱和脂肪酸酯的混合物及少量烷烃),与人体皮肤分泌的皮脂类似。胆甾醇对羊毛脂的滋润性起到重要的作用,虽然羊毛脂中游离甾醇的含量仅0.8%~1.7%,但却增加了羊毛脂的滋润性和吸水性。羊毛脂涂敷在皮肤上形成光滑的和缓和的封闭薄膜,阻滞水分的挥发,促使角质的再水合,最后软化和增加了皮肤的弹性,使粗糙鳞片状的皮肤变得柔软光滑。
羊毛脂的缺点:一是有气味;二是粘腻;三是对个别人有过敏。为克服缺点,一般将羊毛脂改性,制成如聚氧乙烯山梨醇羊毛脂、羊毛酸及其多元醇酯、羊毛醇等物质。
7.卵磷脂
卵磷脂是所有活细胞的重要组分,它对细胞渗透和代谢起着重要的作用,它在组织中的浓度是恒定的。虽然活性基质细胞的磷脂含量是丰富的,但在角化过程中被分解成脂肪酸和胆碱等物质,在皮肤表面的脂肪内并不含磷脂。
卵磷脂是一种具有亲水和亲油特性的化学品,在乳化体系中能降低表面能力,它的滋润性能由于30%~45%油的存在而加强,油和它的表面活性相结合,增强了渗透和润肤的效果。卵磷脂衍生物有水分散性、水溶性和酸溶性的,对皮肤具有滋润和整理作用及增强对水分的亲合力。卵磷脂对皮肤具有优异的亲合性和渗透性,在膏霜中有广泛的用途。
8.蜂蜡和鲸蜡
两者都属于动物蜡,具有润肤和赋形作用,对皮肤具有强封闭作用。润滑和阻水效能和用量相关。鲸蜡的用量应少,以避免留下蜡的感觉,减少乳液类乳化体的触变性。蜂蜡能促进乳液的胶凝作用,但在膏霜中甚易乳化,使膏霜中的油性物质塑化从而减少使用时的阻曳。
9.石蜡、微晶蜡和地蜡
石蜡的组成主要是C24~C32的正构烷烃,还含有异构烷烃,无色或白色,无味、无臭的半透明蜡状固体。微晶蜡的组成主要是C41~C50带长链的环烷烃和异构烷烃,黄色或棕黄色,无味、无臭、无定形固体蜡。地蜡的组成为相对分子量高的固态饱和和不饱和的碳氢化合物。三者都是矿物蜡,稳定性好,用于膏霜和乳液化妆品,具有增稠定型作用和润肤作用,同时能增强膏体的光泽性。
10.角鲨烷
精制角鲨烷是无色、无味、无臭、惰性的油状液体,在空气中稳定。角鲨烷是人体皮脂的一种成分,其渗透性、润滑性和透气性比其他油脂好,是高级化妆品的油性原料。
11.动植物油
与人体皮脂中脂肪酸酯成分一致,与人体亲合性好,易被人体吸收,具有很好的润肤作用。常用的植物油有花生油、橄榄油、玉米油、蓖麻油、棉籽油、桃仁油、杏仁油、大豆油和可可脂等。另外还有菜籽油、向日葵油、茶籽油、葡萄核油、芝麻油和棕榈核油等。常用的动物油脂有鲸蜡油、鱼肝油和蛋黄油等。这些滋润物的缺点是碘值很高,易酸败,需加入抗氧剂。这些多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、
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