乳化剂是一种表面活性剂,分子中含有亲水基和亲油基,能使两种或两种以上互不相溶的组分的混合液体形成稳定的乳状液。其作用原理是在乳化过程中,分散相以微滴(微米级)的形式分散在连续相中,乳化剂降低了混合体系中各组分的界面张力,并在微滴表面形成较坚固的薄膜或由于乳化剂给出的电荷而在微滴表面形成双电层,阻止微滴彼此聚集,而保持均匀的乳状液。从相的观点来说,乳状液仍是非均相体系。乳状液中的分散相可以是水相,也可以是油相,大多数为油相;连续相可以是油相,也可以是水相,大多数为水相。
乳化剂是促进乳液稳定不可缺少的组成部分,对乳状液的稳定性起重要作用。为了形成稳定的乳状液,使分散相分散成极小的液滴,乳化剂的使用和选择也很重要。乳化剂主要是通过降低界面自由能,形成牢固的乳化膜,以形成稳定的乳状液。降低界面自由能,液滴粒子形成球状,以保持最小表面积。两种不同的液体形成乳液的过程是两相液体之间形成大量新界面的过程。液滴越小,新增界面越大,液滴粒子表面的自由能就越大。乳化剂吸附于液滴表面,可有效降低表面张力或表面自由能。乳化剂吸附于液滴周围,在液滴周围定向排列成膜,从而降低油水界面张力,有效阻止液滴聚集。
根据在水中是否电离可分为非离子型乳化剂、离子型乳化剂和两性乳化剂。根据乳化剂亲水疏水平衡值(又称HLB值)又可以分为水包油性乳化剂(O/w)和油包水型乳化剂(w/O)。前者使水分散到油中,如单硬脂酸甘油酯;后者使油分散到水中,如蔗糖酯、大豆磷脂。每一个乳化剂都有相应的HLB值,可作为选择和使用乳化剂的定量指标。其中,HLB值在3~6的乳化剂适于作w/O型乳化剂,HLB值在8~18适于作O/w型乳化剂。
非离子型乳化剂:
1,聚乙二醇类
聚乙二醇类乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚类、聚乙二醇脂肪酸酯类等。这类表面活性剂具有良好的润湿性能和乳化性能、耐硬水、易生物降解以及价格低廉,是化妆品中一种重要的化学原料。此类常见的乳化剂有:硬脂醇聚醚-2(白色蜡状固体,HLB:4.9);硬脂醇聚醚-21(白色片状固体,HLB:15.5);PEG-30(黄棕色蜡状固体,HLB:5.5);PEG-100(白色鳞片状固体,HLB:18.8)。
2,有机硅油类乳化剂
与普通乳化剂相比,具有更好的表面活性与铺展性,是一类高效的乳化剂,其乳化产品具有良好的润湿性和润滑性。如PEG-3聚二甲基硅氧烷(无色透明液体,HLB:4.5);PEG-10聚二甲基硅氧烷(无色透明液体,HLB:4.5)。
3, 甘油酯类
甘油酯类乳化剂是非离子型乳化剂中重要的一种,由于其性能温和广泛用于化妆品中。如甘油硬脂酸酯,又叫单甘酯(白色蜡状固体、HLB:3.8~4.0),常用于化妆品生产中的是添加了少量肥皂的甘油硬脂酸酯,肥皂含量≤6%。
4, 聚甘油脂肪酸酯
聚甘油脂肪酸酯简称聚甘油酯(PGFE),它在酸性、碱性和中性环境中相当稳定,是一类高效、性能优良的乳化剂。如聚甘油-10硬脂酸酯(微黄色鳞片状固体、HLB:11.3);聚甘油-3二异硬脂酸酯(淡黄色液体、HLB:4.5)常用于粉底霜和防晒霜中。
5、山梨醇类
山梨醇类乳化剂主要有失水山梨醇脂肪酸酯(俗称司盘或Span)和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(俗称吐温或Tween),通常情况下,二者搭配使用。如山梨坦硬脂酸酯(司盘-60、米黄色块状固体、HLB:4.7);聚三梨醇酯-60(吐温-60、黄色半固体、HLB:14.9)。
离子型乳化剂:
离子型乳化剂在水溶液中会发生电离,具有很好的溶解性,可用于制备高浓度的乳液。根据水溶液中的离子形式可分为:
1、阴离子乳化剂
离子型乳化剂中多为阴离子乳化剂,此类乳化剂原料来源广泛、价格便宜、种类较多,但抗硬水能力差。作为乳化剂使用时不能和阳离子乳化剂用于同一乳化体系中。如鲸蜡硬脂醇硫酸酯钠(白色颗粒)常用于中低档的O/w粉底和防晒膏中;硬脂酰谷氨酸钠(白色粉末)作为乳化剂,可以低浓度使用,常用于洗面奶、面膜、泡泡浴等。
2、阳离子乳化剂
阳离子乳化剂中季铵盐类应用最广,它具有突出的抑菌性和对硬质表面的吸附性,很容易吸附在皮肤、头发和牙齿上。一般用于护发素和焗油膏等头发护理产品中。如西曲氯铵 、硬脂基三甲基氯化铵、棕榈酰胺丙基三甲基氯化铵等。
两性乳化剂
两性表面活性剂在乳化剂应用较少,多用于清洁剂。作为乳化剂使用的两性表面活性剂以磷脂类为主,如大豆卵磷脂(又称卵磷脂),在化妆品和洗发水配方中作为皮肤调理剂,也可用于口红、睫毛油、面用香粉和粉饼等美容产品中。
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