异构酯类表面活性剂的性质及应用_徐宝财

异硬脂酸异辛酯是低黏度的酯 , 具有很柔滑的
感觉 , 用后残留感很低 , 有助于减少其他润肤剂的黏
腻感 , 主要用于高档化妆品 。 异硬脂酸异硬脂醇酯
是中等感觉的透气性润肤剂 , 是霍霍巴油的代替品 ,
它不但具有霍霍巴油的优点 , 还大大改善了氧化稳
定性 , 是几乎无色无味的润肤添加剂 。
DO I :10.13550/j .jxhg .2009.12.006
第 26卷第 12期 2 0 0 9年 12月
表 面活性剂
精 细化工
FINECHEMICALS
异构酯类表面活性剂的性质及应用＊
Vol.26, No.12 Dec.2 0 0 9
徐宝财 , 张 亮 , 韩 富 , 周雅文
(北京工商大学 化学与环境工程学院 北京市植物资源研究开发重点实验室 , 北京 100048)
单酯如单异硬脂酸甘油酯 , 是油包水配方的助 乳化剂 , 香皂富脂剂 , 使皮肤湿润后有特别爽滑的感 觉 , 干后能在皮肤上保持柔软的保护膜 , 单异硬脂酸 甘油酯的结构式为 :
3 异构酸异构醇酯
3.1 异壬酸异构醇酯 异壬酸异壬醇酯是由奇数的支链醇与奇数的支
链脂肪酸反应生成的无色无味的液体单酯 。它是一 种肤感清爽和极度柔软的润肤剂 , 对硅油具有极其 高的溶解性 , 在含硅油的配方中非常稳定 , 表现滋润 无油腻感 , 可解决硅油低温析出的问题 , 是硅油类的 稳定剂和偶联剂 , 对色料有很好的分散能力 , 俗称合 成蚕丝油 , 可用于护肤产品 、粉底霜 、油性粉饼等的 添加剂 [ 9, 10] 。结构式如下 :
酯类化合物是重要的表面活性剂品种 , 因安全 性高 , 广泛用于食品 、药品及日用化学品等领域 。化 妆品中膏霜和乳液的主要成分一般是矿物油类 、油 脂 、天然的或合成的蜡 、乳化剂和水等 。乳液的浓度 和在皮肤表面的效果依赖于其成分的浓度和性质 , 有研究表明 , 化妆品产品的水 -水汽渗透性越高越 好 。大量使用的天然动植物油脂主要是直链脂肪酸
Abstract:Thepropertiesand applicationofisomerousestersurfactantsarereviewed.Beingthe importantrawmaterialsofdailychemicals, resinandlubricants, theyhavespecialfunctionsinvolvedin raisingthespreadability, lubricationandstabilitycharacterofproducts.Asaresult, theyshow an increasingapplicationprospect.Thedevelopmentofsomenew typesofisomerousesters, suchas pentaerythritylester, glycerylesterandotherbranch-chainestersarediscussed.13 referencesarecited. Keywords:isomerousesters;surfactants;applications Foundationitems:TheNaturalScienceFoundationofBeijing(20 82008 );NationalNaturalScience FoundationofChina(2 0976003 )andPHRIHLB(PHR2009 06109)
者的喜爱 , 并且根据它在化妆品中所占比例的不同 而发挥不同的作用 , 还可以添加在护发素中起到柔 滑 、顺畅的作用 , 并且对眼睛的刺激性比较小 [ 8] , 结 构式如下 :
三异壬酸甘油酯主要作为日用 化学品的添加 剂 , 由于其相对分子质量 (以下简称分子量 )相对来 说比较小 , 故黏度低 , 易于吸收 , 是一种比较重要的 化妆品添加剂 , 结构式如下 :
的酯 , 但这些直链脂肪酸的酯 (简称正构酸酯类 )容 易阻碍水汽渗透皮肤 , 而 异构酯类 (具有支链的酸 或醇形成的酯 )在这方面表现出了更好的性能 , 在 个人护理产品中有特殊的作用[ 1] 。
同正构酸酯类相比 , 异构酯类表面活性剂比类 似的正构饱和酸酯熔点低 , 比正构不饱和酸酯稳定 性高 , 室温下一般为油状液体 , 是性能优良的新型合
甘油酯通常指由甘油和脂肪酸 (包括饱和的和 不饱和的 )经酯化所生成的酯类化合物 。甘油酯是 中性物质 , 不溶于水 , 溶于有机溶剂 , 分为甘油单脂 肪酸酯 、甘油二脂肪酸酯和甘油三脂肪酸酯 。 高碳 数脂肪酸的甘油酯是天然油脂的主要成分 , 如甘油 三油酸酯 、甘油三软脂酸酯和甘油三硬脂酸酯 。
目前甘油酯的研究热点主要是中碳链脂肪酸和 异构酸的甘油酯等 。中碳链甘油三酸酯在化妆品中 的应用也很广泛 , 它可取代白油和羊毛脂 , 也可代替 角鲨烷使用 , 更易被皮肤吸收并能迅速氧化和代谢 , 而且中碳链甘油三酸酯还具有乳化稳定作用 , 对化 妆品的均匀性起到一定的作用 , 从而提高化妆品的 质量和储存期 。中碳链甘油三酸酯在皮肤上有很好 的分散性 , 易被皮肤吸收 , 而且不刺激皮肤 , 也不对 皮肤的呼吸行为产生障碍作用 , 将中碳链甘油三酸 酯用于护肤品种 , 可使皮肤光泽 , 起到健肤的作用 , 用于防晒剂中无油腻感 , 用后无不适感 , 另外 , 在护 发用品中能使头发光泽 , 柔滑 。 中碳链甘油三酸酯 这些独特的优良性质使其 在化妆品中受到 高度重 视。
四异壬酸季戊四醇酯是一种无色到浅黄色的透 明液体 , 常用作皮肤护理品的添加剂和润滑剂 , 其最 大的优点是低温润滑 , 在温度较低的条件下依然保 持良好的润滑效果 。 结构式如下 :
此外 , 作为润肤品添加剂的异构酸季戊四醇酯 还有四异辛酸季戊四醇酯 、四异癸酸季戊四醇酯等 。
2 异构酸甘油酯
异壬酸异十八醇酯是无色到浅黄色的透明液体 , 广泛用于化妆品添加剂中 , 常作为唇膏 、眼霜 、及护肤 品中的主要成分 ;且根据它在化妆品中所占比例的不 同呈现不同作用[ 11, 12] 。 异壬酸异十三醇酯是具有防 水功能的润肤剂 , 比类似的酯具有更优越的性能 。 3.2 异硬脂酸异构醇酯
异硬脂酸异壬醇酯作为化妆品添加剂比三酸甘 油酯和单甘油酯具有更良好 、更温和的效果 , 也可将 其衍生后作为柔顺剂 、洗涤剂使 用 , 具有很 好的效 果[ 13] , 结构式如下 :
第 12期
徐宝财 , 等 :异构酯类表面活性剂的性质及应用
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成油类化合物 。 近年来发现 , 某些异构酯类表面活 性剂可用于日用化学品 、农用化学品 、树脂和润滑油 等的添加剂 , 以提高产品的延展性 、稳定性和润湿性 等 , 具有比其他类似酯更为优越的性能 , 因而日益显 示出良好的应用前景 。
由于四脂肪酸季戊四醇酯分子中季碳原子的特 殊结构 , 使 β位上没有氢原子可与羟基氧形成六原 子的共振结构环 , 故只有在高能量条件下才可破坏 其酯结构 。 四脂肪酸季戊四醇酯表现出了优异的热 稳定性和氧化稳定性 , 还具有良好的水解稳定性 、低 温流动性 、黏温性能 、润滑性能 , 可作为高温加工及 使用条件下的塑料增塑剂及合成润滑类油品 , 也可 用于航空 、金属加工 、纺织 、制革等领域 。
但是很多的甘油三酸酯不容易被皮肤吸收它们在皮肤表层产生新陈代谢作用分解为甘油单酯甘油和脂肪酸并被大肠黏膜吸收后产生新的代谢作用而影响人体的身体健康研究发现大鼠真皮吸收甘油三酯为零几内亚猪有少量吸收甘油三辛酸酯和其他的一些甘油三酯能加速皮肤对药物的渗透吸收大量的动物实验表明化妆品中某些甘油三酯对人体有着潜在的慢性的危害所以这些成分对人类皮肤及身体的伤害令人担忧
三异辛酸甘油酯 , 它是极轻快干爽的润肤剂 , 透 气性好 , 涂布性极佳 , 凝固点约 -42 ℃, 抗冻性好 , 能提高化妆品的抗冻性能 。 此外 , 一系列 的 C10 ～ 40 异烷基酸三甘油酯作为增亮剂 , 能使唇膏和唇彩亮 度增加 , 可在 配方使 用 20%的剂量 而不产 生黏腻 感。
＊ 收稿日期 :2009 -06 -30;定用日期 :2009 -09 -10 基金项目 :北京 市 自 然 科 学 基 金 项 目 (2082008);国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (20976003);北 京 市 属 高 校 人 才 强 教 计 划 资 助 项 目 (PHR200906109) 作者简介 :徐宝财 (1963 -), 男 , 博士 , 教授 , 河北围场人 , 研究领域为精细化学品 , 电话 :010 -68985332, E-mail:xubaoc@。 编者注 :徐宝财教授曾以此文在 2009年 8 月 26 ～ 28日于河南省焦作市武陟县召开的中国工程院第 88 场工程科技论 坛上作大会报告 , 受到热烈欢迎 。
异构酸的甘油酯也已得到了广泛关注 , 化妆品 中可安全使用的 23种甘油三酸酯中包含三异硬脂 酸甘油酯 和三异壬酸甘油酯等 异构酯 [ 6] 。 三异硬 脂酸甘油酯是作为乳化剂在油包水型的唇膏中应用 比较广泛 [ 7] , 其特殊的黏性及光泽性受到广大消费
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精 细 化 工 FINECHEM IC A LS 第 26卷
但是 , 很多的甘油三酸酯不容易被皮肤吸收 , 它 们在皮肤表层产生新陈代谢作用分解为甘油单酯 、 甘油和脂肪酸 , 并被大肠黏膜吸收后产生新的代谢 作用而影响人体的身体健康 , 研究发现 , 大鼠真皮吸 收甘油三酯为零 , 几内亚猪有少量吸收 , 甘油三辛酸 酯和其他的一些甘油三酯能加速皮肤对药物的渗透 吸收 , 大量的动物实验表明 , 化妆品中某些甘油三酯 对人体有着潜在的 、慢性的危害 , 所以这些成分对人 类皮肤及身体的伤害令人担忧 。
摘要 :介绍了新型表面活性剂异构酯类的性质及应用 , 发现具 有比正构酯 类更为 优越的 性能 , 用作日 用化学 品 、 树脂和润滑油等的添加剂 , 可提高产品的延展性 、稳定性和润 湿性等 , 已日益 显示出 良好的应 用前景 , 引 起了人 们广泛关注 。 重点对异构酸季戊四醇酯 、异构酸甘油酯及其他异 构酸异构醇酯等几种新型异构酯的性质 及应用 研究进展作了概述 。 引用文献 13篇 。 关键词 :异构酯 ;表面活性剂 ;应用 中图分类号 :TQ423 文献标识码 :A 文章编号 :1003 -5214(2009)12 -1170 -04
1 异构酸季戊四醇酯
季戊四醇酯类化合物随着脂肪酸碳链的增长 , 季戊四醇酯的许多性能更为优越[ 2] , 但同时其位阻 效应更加明显 , 酯化难度相应加大 。 由于季戊四醇 的分子结构中含有 4个羟基官能团 , 空间四取向及 结构对称 , 其衍生物的结构有利于在多个方向发生 分子间的相互作用 , 故此类分子的衍生物具有广泛 的用途 。
由于不同脂肪酸合成的季戊四醇酯性质不同 , 因此 , 可根据需求选取不同的脂肪酸来合成不同用 途的脂肪酸季戊四醇酯 。 以前使用的季戊四醇酯主 要由正构羧酸和季戊四醇反应得到 , 其中包括四油 酸季戊四醇酯 、四硬脂酸季戊四醇酯 、四壬酸季戊四 醇酯 、四辛酸季戊四醇酯等 。
目前 , 发现某些异构酸的季戊四醇酯具有比正 构酸季戊四醇酯更好的性能 [ 3 ～ 5] , 其中 , 四异硬脂酸 季戊四醇酯是无色透明的液体油脂 , 无味 , 热稳定性 好 , 成膜性好 , 具有高度的防水性 , 对粉体分散性及 悬浮性好 , 有助于色料分散 , 可防沉降 , 润肤性好 , 适 用于滋润性的膏霜 、乳液 、防晒产品和彩妆系列 。用 于口红可增加亮光度 , 减少冒汗 。结构式如下 :
PropertiesandApplicationofIsomerousEstersSurfactants
XUBao-cai, ZHANGLiang, HANFu, ZHOUYa-wen
(SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering, BeijingTechnologyandBusinessUniversity, BeijingKeyLabofPlant ResourceResearchandDevelopment, Beijing100048, China)