表面活性剂简介综述

泡沫在化妆品中的应用
误区
润湿作用
润湿作用是人类生活与生产过程中最常见的现象和 重要的过程之一。简单地说，润湿作用是一种流体 自某个表面上取代另一种流体的过程，因此，润湿 作用总是涉及三相，至少其中的两相为流体，包括 以下几种情形。
① ② ③ ④ 一种气体和两种不相混溶的液体； 一种固体和两种不相混溶的液体； 一种气体、一种液体和一种固体； 三种互相不能混溶的液体。
HLB值
HLB值是分子中亲水和亲油这两个相反基的大小和力量 的平衡，对于这些基团的实际亲和力平衡的结果，都指定 一个数字表示，以表示分子内部平衡后整个分子的综合倾 向是亲水还是亲油，以及其亲和的程度，这就是HLB值。 确定HLB值的标准： 石蜡的HLB=0 油酸的HLB=1 油酸钾的HLB=20 十二烷基硫酸钠的HLB=40
2.电解质对cmc的影响
在离子型表面活性剂的水溶液 中加入无极电介质会使临界胶 束浓度显著降低。电解质的存 在对不同类型的表面活性剂的 影响顺序为： 离子型>两性型>非离子型。
3.有机添加物的影响
有机添加物可明显地影响表面活性剂水溶液的cmc值。
Ⅰ类有机物通过嵌入胶束而降低cmc值，如醇类和酰胺类。 Ⅱ类有机物是促进溶剂-胶束或溶剂和表面活性剂之间的作用而 改变cmc值， 此类有机物需要加大的浓度才会降低cmc值。 如尿素、甲胺、胍盐类可破坏水的结构增加亲水基的的水和度，阻止胶化 作用，从而增加cmc值。木糖、果糖可增进水的结构而增加cmc值。 短链醇类、水溶性酯类和乙二醇在高体相浓度下可降低内聚能密度、增加 增加单体形式表面活性剂的溶解度从而增加cmc值。
润湿的过程----铺展润湿
在铺展润湿过程中，与固体接触的液体在固体表 面上铺展，将固体表面上的另一流体(空气)置换 出来，其实质是以固／液界面代替固／气界面。 同时，液体表面也向外扩展。
泡沫及其形成
泡沫是以气体为分散相的分散体系。介质可以 是固相或液相，前者称为固体泡沫，后者较为 常见，即为气体分散在液体中的分散体系。
当气体通入到液体中，气体被液膜包围，气泡 上升向液面移动，逐渐膨胀，形成泡沫。
泡沫的聚集状态
一种是气体以小的球状均匀分散在较粘稠的液 体中，气泡间的相互作用力弱，这种气泡称为 稀泡。
另一种泡沫是密集的，气泡之间只被极薄的一 层液膜隔开，气泡堆积பைடு நூலகம்来后呈多面体，类似 蜂巢状的架构，这种泡沫成为浓泡。这种浓泡 就是通常所说的泡沫。
泡沫的稳定性
纯液体很难形成稳定的泡沫。要想使液膜稳定， 必须加入具有表面活性的物质。在液膜两面都 有表面活性剂分子吸附单分子层，具有阻止气 泡周围薄层变薄的能力，这是产生气泡的必要 条件。
分类（1）
分类（2）
表面活性剂的亲水亲油性
判断依据：
• • • • • 表面活性剂的溶解度。 表面活性剂的临界胶束浓度 离子型表面活性剂的Krafft点（简称KP）。 非离子型表面活性剂的浊点。 亲水亲油平衡（Hydrophile-Lipophile Balance， 简称HLB ）
表面活性剂的溶解度
2.在界面上必须通过自身的吸附或其它被吸附的的 分子形成相当结实的吸附膜。 3.表面活性剂必须能以一定的速度迁移至界面，使 乳化过程中体系的界面张力能及时降至较低值。
乳化剂选择的一般原则
乳化剂的筛选方法
乳化剂的选择在一定程度上主要依赖于实践 经验。现在应用的一些半经验的方法有： 亲水亲油平衡法（HLB法） 相转变温度法（PIT法和EIP法）
PIT法选择非离子型表面活性剂
PIT的确定： 在等量的油和水中，加入3-4%的乳化剂，制成O/W 乳液，在不断搅拌下，逐渐加热缓慢升温，每升温 一次，都搅拌并恒温，用电导率仪测定电导率。由 电导率的变化判断乳液是否转相（转变成W/O型)。 电导率突然降低时的温度即为相转变温度（PIT）。 也可以用稀释法、染色法等来检测乳业的相转变。
6.pH值的影响
表面活性剂的应用
• • • • • •
乳化作用 增溶作用 起泡和消泡作用 润湿作用 渗透作用 其他作用
乳化作用
使非水溶性物质在水中呈均匀乳 化而形成乳状液的现象称为乳化作用。 乳化剂在化妆品中主要用于生产膏霜 和乳液。
用作乳化剂的表面活性剂的条件：
1.在所应用的体系中具有较好的表面活性，产生低 的界面张力。要求表面活性剂的亲水亲油基有恰当 的平衡，在任何一相中有过大的溶解度都是不利的。
胶束
表面层容纳不下的表面 活性剂分子在溶液中以 疏水基相互靠拢，聚集 成以疏水集团朝里、亲 水集团在外指向水相的 胶束（或称胶团）。胶 束可以呈球形、棒状、 囊泡或层状。
临界胶束浓度
形成胶束时表面活性剂的 最低浓度称为临界胶束浓度 （简称CMC,Critical Micelle Concentration ）。 在临界胶束浓度附近，溶 液的表面张力、渗透压、电 导率、去污能力等物理性质 都会有很大的变化。
HLB法
根据长期的经验，可以得出一个HLB 值的的大致范围和应用性质的关系。
HLB法选择乳化剂的一般步骤
1.根据化妆品乳状液制品性能的要求，确定乳液是 O/W型还是W/O型，并确定其油相的成分。 2.计算油相成分所需的HLB值 3.选择乳化剂。通常选择混合的乳化剂。 4.确定乳化剂的用量。 5.依照配方，配置成乳液。观察和测定乳液的稳定 性等性能，进行相关检验，必要时修改配方。
增溶于胶束的内核。 饱和脂肪烃、环烷烃 以及芳香烃等不易极 化的有机物，一般都 被增溶到胶束内核之 中。
增溶作用的方式 2
增溶剂于表面活性剂分子 之间。长链的醇、胺、脂 肪酸等极性分子，一般增 溶于表面活性剂分子之间 形成混合胶束。非极性碳 氢链插入胶束内部，而极 性基混合于表面活性剂的 极性头之间穿插排列，通 过氢键或偶极子相互作用。
表面活性剂的发泡作用
室温下蒸馏水溶液中，含有12-14个碳原子的 直链饱和亲油基的烷基醇硫酸酯钠盐和皂类显 示出很好的发泡能力，另外，在高温下含有较 长碳链的同系物有较好的发泡能力。而非离子 型表面活性剂的起泡能力差，泡沫也不稳定。 稳泡剂中含有羟基、氨基和酰胺基等形成氢键 而有利于泡沫的稳定性
消泡作用
表面活性剂在溶液中的状态
表面活性剂浓度很低时， 表面活性剂主要以单个分 子的形式分布于溶液的表 面，同时有少数分子存在 于溶液内。
表面活性剂在溶液中的状态
随着浓度增逐渐大，溶液表 面层单个分子逐渐增多，当 浓度增大到一定值时，形成 单分子层，原因在于非极性 的憎水基团力图使分子离开 水相指向气相，另一端的亲 水集团力图使分子的极性集 团进入水。
非离子型表面活性剂的浊点
温度对非离子型表面活性剂的溶解度的影响同 离子型表面活性剂相反。温度升高会使非离子 表面活性剂溶解度降低。缓慢加热非离子表面 活性剂的透明水溶液，当表面活性剂开始析出 时，此温度为非离子表面活性剂的浊点。通常 亲水性越强，浊点越高，因此可以用来衡量表 面活性剂的亲水亲油性。
增溶作用对比
被增溶物的增溶方式可能不止一种。 上述四种增溶方式的增溶量顺序为：
4>2>1>3
增溶作用的应用
在化妆品原料中，很多是难溶或不溶于水的， 需要利用增溶作用使之混合成透明或半透明的 产品，例如利用增溶作用将香精和精油制成花 露水、香水和化妆水，配置凝胶状（啫喱型） 透明的整发、护发、洁肤、护肤和沐浴制品。
增溶作用的方式 3
吸附于胶束的外科。 一些小的极性分子、 甘油、蔗糖、一些 大分子物质、某些 染料等吸附于胶束 的外壳或靠近胶束 表面的区域。
增溶作用的方式 4
增溶物于聚氧乙烯链 之间。以聚氧乙烯链 为亲水基的非离子型 表面活性剂胶束的增 溶方式，除了增溶于 胶束内核外，还能增 溶于卷曲的聚氧乙烯 亲水链之间。
泡沫的破坏方法分为两大类：物理方法和化学方法。
物理方法有搅动、加热和冷却交替，加压与减压、过滤离心或超声等， 其中减压与过滤在化妆品工业中较为常用。 化学方法又分为阻止泡沫形成（抑泡）和消除已生成泡沫（破泡）两种。 基本原理是，用化学方法降低泡沫的稳定性，常常是加入少量具有表面活 性而又不能形成坚固保护膜的物质，或加入一种与起泡剂发生反应的物质， 使其失去起泡能力。 从消泡机理来看，消泡剂应该具有：大幅降低泡沫液膜表面张力，很容 易吸附在界面上，分子间相互作用不强，在界面上上排列疏松（如带支链 结构的表面活性剂）等特点。 常用的消泡剂有油脂、脂肪酸酯、醇类和二甲基硅氧烷等。
其原理于PIT法类似，都是以乳液的相转变原 理为基础。
增溶作用
表面活性剂在水中形成胶束后，能使微溶性或 不溶性物质的溶解度显著地增加，形成热力学 稳定的，各项同性的均匀的溶液，这种作用称 为增溶作用。 具有显著增溶作用的表面活性剂被称为增溶剂。 被增溶的物质称为增溶物。
增溶作用的特点
增溶作用的方式 1
4.第二液相存在的影响
少量表面活性剂是不溶性的，它作为第二液相 的存在对表面活性剂的水溶液上的cmc值有一定 影响，极性较大的碳氢化合物会较显著降低表 面活性剂水溶液的cmc值。极性更强的乙酸乙酯 会稍微增加十二烷基硫酸酯钠盐的cmc值。
5.温度的影响
温度对表面活性剂水溶液的影响作用是复杂的，随 温度上升，开始cmc值减小，至某一低值后，也进 一步上升。这是因为温度升高，减少了亲水基的水 合作用，这对胶束化作用有利。然而温度上升引起 疏水集团周围结构水的破坏，又不利于胶束化作用， 这两种相反作用在某一温度下的相对大小决定cmc 是增加还是减少。实验表明离子型表面活性剂cmc 最低值约为25℃，非离子型表面活性剂约为50℃。
为得到稳定性好、分散度高的乳状液，制备O/W型乳 液的温度应低于PIT2-4℃（在该温度下界面张力接近 零，乳液粒子小而均匀，且不易聚集），然后冷却至 贮存温度。对于W/O型乳液，制备温度应高于PIT24℃，然后升温至贮存温度。
EIP法选择非离子型表面活性剂
EIP法是乳状液转变点法，是指乳液从W/O型 转变为O/W的转变点。
PIT法选择非离子型表面活性剂的原则
欲制备稳定的O/W型乳液，选择的乳化剂应使 其形成的乳液的PIT高于贮存温度20-60℃，以 保证贮存过程中O/W型乳液不发生变型;而制 备W/O型乳液，要选择的乳化剂应使其形成的 乳液的PIT低于贮存温度10-40℃，以保证W/ O型乳液不发生变型。
PIT法确定乳液的制备温度
表面活性剂简介
表面活性剂
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定义 分类 亲水亲油性 在溶液中的状态 主要应用
定义
表面活性剂(surfactant)是这样一类物质，当他溶液中以 很低的浓度分散时，优先吸附在溶液表面或其他界面上， 使表面或界面的自由能（或表面张力）显著降低，改变 了体系的界面状态；当它达到一定浓度时，在溶液中缔 合成胶团。因而，他可以直接地产生润湿或反润湿、乳 化或破乳、发泡或消泡、分散、加溶和洗涤作用；间接 地产生平滑、匀染、杀菌、防锈和消除静电等作用。
胶束聚集数是胶束大小的量度，即缔合胶束的表面活性 剂分子（或离子）的数目。 其影响因素有： 1.表面活性剂的结构 2.溶液中的电解质 3.溶液中的有机物 4.第二液相的存在 5.溶液的温度 6.pH值的影响
1.表面活性剂的结构
一般来说，表面活性剂疏水性增加，在水介质 中的CMC值增大。 1. 碳氢链的长短、支链和极性集团以及其它取 代基的位置数目等都会通过改变表面活性剂的 疏水性影响CMC值。 2.表面活性剂反离子与胶束结合增加会引起 CMC减少。
表面活性剂在水中的溶解度愈大，其亲水性就 越强，而亲油性就越差。反之在水中的溶解度 小，则亲油性相对强。
表面活性剂的临界胶束浓度
一般来说，表面活性剂的亲水性越强，它在水中的 cmc越大，因此，表面活性剂的亲水亲油性可用相 应的cmc的大小来判断。
离子型表面活性剂的Krafft点
离子型表面活性剂在水中的溶解度，低温时随温 度升高而缓慢增加，但当温度升高到某一值之后， 溶解度迅速增大，这一温度称为Krafft点。实验 表明，在Krafft点，离子型表面活性剂的浓度即 使该温度下的cmc。 Krafft点越高，其亲油性越 好，亲水性越差。反之， Krafft点低，亲水性好， 亲油性差。