改性端氨基硅油制备洗去型护发素的研究

改性端氨基硅油制备洗去型护发素的研究孙家英;王建超【摘要】双端氨丙基硅油与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)在乳液体系中反应并乳化,制得季铵盐改性双端氨丙基硅油乳液,用于护发素组合物,并护理发束后进行感官评价、头发梳理性测试,同时用原子吸收光谱测定经多次洗发与护发后发束上残留的硅油类物质.结果表明,季铵盐改性双端氨丙基硅油用于护发素能获得较好的效果,发束经洗发后硅油类物质在头发上积累量非常少,季铵盐改性双端氨丙基聚硅氧烷乳液是良好的洗去型发用调理剂.%Quaternary ammonium modified bis (aminopropyl) terminated polydimethylsiloxane was prepared by bis (aminopropyl) terminated polysiloxanes and 2,3-epoxypropyl trimethyl ammonium chloride in emulsion system,and then the reaction mixture was emulsified into emulsion.The emulsion was used as component of hair conditioner.The effects of different polysiloxane microemulsions used as hair care formula were evaluate by sensory evaluation and hair grooming test;Deposition of polysiloxane on the shampooed hair was extracted by dissolving in petroleum ether,and was mensurated by atomic absorption spectrometry.It was found that quaternary ammonium modified thebis(aminopropyl) terminated polydimethylsiloxane applied to hair conditioner had excellent effects of hair-care.Meanwhile,the deposition of polysiloxane on the hair was obviously decreased.It is found that quaternary ammonium modified the bis (aminopropyl) terminated polydimethylsiloxane is more suitable for hair conditioner formulation.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2017(046)010【总页数】4页(P1942-1945)【关键词】护发素;季铵盐;端氨基硅油;发束测试;“硅”累积【作者】孙家英;王建超【作者单位】四川文理学院化学化工学院,四川达州 635000;四川文理学院化学化工学院,四川达州 635000【正文语种】中文【中图分类】TQ658.3+9combability； silica deposition聚硅氧烷应用于化妆品与个人护理领域已30载有余[1-2]，宝洁、欧莱雅、联合利华等日化行业的引领者将个人护理产品多次升级换代，仍未寻求到比聚硅氧烷更优良的替代品。

其中氨基硅油作为头发调理剂性能极为突出[3]，能使秀发获得良好柔软性、润滑性，特别是双端氨丙基硅油作为护发调理剂时，秀发柔软性与润滑性尤为突出[4]。

然而氨基硅油能较牢固吸附在头发表层，即使在洗发液作用下也不容易清离，长期使用会造成过度积累，从而堵塞毛囊，同时“硅”长期不断地累积，会在发丝表面形成膜，阻碍发丝吸收水分，长此以往会损伤秀发。

因而，开发新型无硅残留的洗护发用产品成为当务之急。

本文制备一种季铵盐改性双端氨丙基硅油乳液，应用于护发素，对其护发效果进行评价，考察护发后硅油在发束上的积累沉积。

1.1 试剂与仪器双端氨丙基硅油(6 000 cst/25 ℃，氨基含量0.14%)、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)、2，3-二羟丙基三甲基氯化铵、异构醇聚氧乙烯醚、1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、聚二甲基硅氧烷、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺单乙醇胺、阳离子瓜尔胶、柠檬酸、香精、天然色素等均为化妆品级；轻度漂白的发束(每束发束长30 cm，重35 g)。

FM200型高剪切分散乳化机；Nicolet 6700型红外光谱仪；Zeta PALS 电位及粒度分析仪；MTT680全自动微拉伸头发测试仪；Z-2000型原子吸收光谱仪。

1.2 护发素配制1.2.1 季铵盐改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷的制备在冰水浴中，新配制质量分数为20%的GTA水溶液，并置于冰水浴中备用。

称取10.0 g异构醇聚氧乙烯醚、30.0 g双端氨丙基硅油于烧瓶中，搅拌将反应物料分散，缓慢加入10.0 g GTA水溶液，50 ℃反应15 h，得季铵盐改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷。

1.2.2 硅氧烷乳液的制备将物料转入乳化容器，充分分散乳化。

滴加去离子水，至总固体含量30%。

将分散乳化机的转速调小，加入0.1 g 1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因，柠檬酸调节pH至6～8，分别得到乳液a，b，c(见表1)。

1.2.3 护发素的制备称取去离子水、丙二醇、维生素B5、海藻酸钠、水溶性羊毛脂于250 mL烧杯中，充分搅拌溶解。

加入硅油乳液、香精、色素、对羟基苯甲酸甲酯、余量水等，搅拌均匀，制得护发素A、护发素B、护发素C(见表2)。

1.3 头发处理用温水冲洗发束，每束头发抹上1.0 g 洗发液(不含硅成分，不含调理剂)，用手顺着发束的方向搓洗头发约2 min。

用温水将泡沫冲洗干净，将发束撸干，用毛巾擦干至不滴水。

取0.3 g 护发素涂抹在头发上，并用发梳将护发素均匀涂抹在头发表面，等待5 min。

用清水冲洗干净，用干毛巾擦干至不滴水，用吹风机冷风吹干头发。

1.4 性能测定1.4.1 红外测定取10 g季铵盐改性双端氨丙基聚二甲基硅氧烷放入100 mL烧杯，经乙醇破乳后用石油醚萃取分离油溶性物质，油溶性物质于105 ℃干燥至恒重。

进行红外测定。

1.4.2 梳理性能测试用塑料梳子分别梳理3种护发素处理后发束，用合适夹具将头发固定，梳子放置于发束一定位置，在拉力仪上测定头发样品的干梳理性。

测定参数：拉伸速度300 mm/min，位移250 mm，同一发束重复测试6次。

1.4.3 感官评价成立20人的感官评价小组，对发束的梳理性、柔软度、顺滑性、光泽性及手感进行综合评估，最优为5分，最差为0分，将20份结果加和后评估[5]。

1.4.4 测定头发表面有机硅的积累将洗净晾干后的头发放入带玻璃塞的250 mL三角瓶中，用25 mL石油醚浸泡，置于恒温水浴振荡仪中进行24 h的萃洗，过滤，滤液用原子吸收光谱进行硅元素的定量分析。

2.1 红外光谱表征双端氨丙基硅油、季铵盐改性双端氨丙基硅油乳液经破乳后萃取分离油溶性物质的红外吸收光谱见图1。

由图1可知，两者的红外吸收光谱接近，其中799，866 cm-1归属于Si—C的伸缩振动和CH3的面内摇摆，1 019～1 092 cm-1归属于Si—O—Si的伸缩振动，1 412 cm-1与1 261 cm-1主要由—Si(CH3)2—基的Si—CH3面内和面外弯曲振动引起的，2 963 cm-1归属于C—H的伸缩振动。

这4组硅油主链特有的吸收峰，说明分子中含有二甲基硅氧烷链段。

由于氨基含量低于1%在红外检测限外，未能在谱图中得到信息，饱和季铵基团本身没有典型特征红外吸收。

图2b在3 346.40 cm-1出现了明显的O—H伸缩振动特征吸收，说明GTA成功接枝在双端氨丙基硅油分子链上。

2.2 乳液粒径分析3种硅油乳液的粒径见表3。

由表3可知，3种乳液的平均粒径在110 nm左右，粒径分布相差不大。

这是由于3种乳液的乳化剂一致，硅油结构相近，含量一致，且乳液制备方法一致，硅油分子结构仅在端位上区别，对整个硅油分子的极性改变不大，因而得到乳液平均粒径近似，分布相差不大。

评价这3种乳液制备护发素，对头发的调理性能受乳液粒径影响差别微弱，且这种粒径大小的乳液应用于护发素时能很好的在头发表面铺展，能更好的破乳而吸附于头发上，调理头发[6]。

2.3 梳理性能3个护发素处理后发束的干发梳理力大小见表4。

由表4可知，用护发素A处理的发束梳理力小于护发素B、C处理的发束，梳理性能A优于B和C，B、C接近，C略好于B。

护发素A处理的发束梳理力大小比较均匀，载荷平均值为149，相对而言护发素B、C处理的发束，在梳理过程中载荷值较大，分别为228和217，这是由于护发素A中用季铵盐改性氨基硅油乳液作为调理剂，其中季铵盐结构表面带有正电荷，具有较强的调理性能，能使发丝之间产生静电斥力，从而使发束蓬松。

同硅油调理剂、表面活性剂存在一定的协同效应，能有效的增加调理性，改善梳理性，给头发带来滋润感，抵消和平衡由于表面活性剂脱脂带来的干涩，达到满意的应用效果。

相对而言护发素B和C中含有端氨基硅油乳液，起到一定的护理效果。

改善头发表面的毛糙现象，自然地就降低了梳子在梳理头发时所用的梳理力，起到提高梳理性的效果。

护发素C相对B而言，多了小分子的季铵盐，水洗后流失，起主要调理性能还是端基氨基硅油，所以护发素B、C的护理头发的效果接近。

2.4 硅油调理性能的感官评价护发素调理性能综合评估结果见表5。

由表5可知，护发素A的调理性略优于护发素B、C。

由于护发素A是采用的季铵化的双端氨基硅油作为调理剂，其分子两端含有季铵盐，能使硅油分子与头发表层毛鳞片作用力增强，季铵盐能修复头发受损部位，使头发获得良好的调理性。

相比较而言护发素B、C的调理剂双端氨基硅油未经改性，其分子两端为伯氨基，有很强的反应性，能与头表层的羟基、羧基作用，使硅油牢固的吸附在头发的表层，减少打结、分叉，使秀发获得良好的柔软性与润滑性，增强秀发光泽，改善手感，但是不具有大分子阳离子化合物，所以调理效果不及季铵化的双端氨基硅油，特别是手感差别明显。

2.5 有机硅在头发积累沉积多次洗发与护发后有机硅的积累沉积，见图2。

由图2可知，护发素A处理的头发的有机硅沉积并不随护发次数的增多而显著增加，护发素B、C处理的发束随护发次数的增加有机硅的积累量逐渐上升。

表明季铵盐改性氨基硅油具有良好的洗去性，每次护发后一定量的硅油沉积在头发表面，使发束具有较好的梳理性能和手感，在下次洗发后又能很好的洗脱，主要原因为季铵盐有较强的亲水性，在使用洗发液洗涤时，较容易从头发表面清洗掉，不因多次使用后过度沉积有机硅而伤害秀发。