油包水乳化剂一般的HLB

油包水乳化剂一般的
H L B
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油包水乳化剂一般的HLB在3~8的范围内，而目前国内以及国外市场上常见的又以
5~6为主，在不同的涂抹感观要求下，HLB可有相应的调整。

目前常见的油包水乳化剂大概可分为以下几类：脂肪酸的二价或三价碱土金属盐，聚氧乙烷和聚氧丙烷共聚体，失山梨醇脂肪酸酯，蔗糖脂肪酸酯，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚脂肪醇醚，聚甘油脂肪酸酯等等。

如硬脂酸镁，硬脂酸锌，硬脂酸铝，失水山梨醇棕榈酸酯，失水山梨醇硬脂酸酯，失水山梨醇油酸酯，失水山梨醇倍半油酸酯，失水山梨醇三油酸酯，聚氧乙烯硬脂醇醚，聚氧乙烯油醇醚，聚氧乙烯蜂蜡，聚氧乙烯蓖麻油，甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯，异硬脂酸单甘油酯等等。

还有部分的聚硅氧烷结构的硅油包水乳化剂，在市场上也有很广的应用。

主要成分是以烷基聚二甲基硅氧烷的聚氧乙烷聚氧丙烷的共聚体，以及其在挥发性硅油或二甲基硅油的分散液为主。

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油包水的乳化剂，主体除了从结构种类上分类，其分子量的大小也是非常关键的选择参数，一般来讲，分子量越大，乳化剂在界面层上形成的界面膜的强度和刚度也就越大，体系就跟容易稳定，但同时，也会在涂抹感上略有下降。

而小分子量的油包水的乳化剂，在涂膜感上会略有提升，但整体的相对稳定性能则有下降。

因此，通常选用不同分子量油包水的乳化剂进行复配，即会增加体系的稳定性，也会增加体系的涂摸感。

但是，也并非是乳化剂的分子量越大，体系就越稳定，乳化剂的分子量越小，体系涂抹的肤感就轻盈。

乳化剂分子的亲油亲水分界端的截面积非常关键。

这将直接影响到界面层的致密性。

如果乳化剂中有多个亲水和亲油的端面，很形象的就像“锚‘一样，将使得界面层的稳定性，致密性，以及强度都会有极大的提升。

如三梨醇倍半硬脂酸酯，聚氧乙烯30聚羟基硬脂酸酯，二聚甘油三异硬脂酸制等等。

除了乳化剂中多个亲油亲水平衡点可以增加体系的稳定性外，乳化体系HLB的选择也非常有助于体系的稳定和提升。

目前，市场上主流的油包水主乳化剂的HLB选择范围控制在5~6之间，助乳化剂的范围可能更广些，如HLB在
2~8的范围内选者。

由于HLB值是随着温度的变化和体系中反活性基团的含量多少而发生变化的。

通常升高温度，体系的HLB值会下降，降低温度，体系HLB值会上升。

如经常经过由低温到常温的温度变化，油包水的体系发生油水分层进而完全转相的情形，就属于这样的范畴。

那么在不影响体系乳化能力的情形下，适当的添加低HLB的油包水乳化剂，如HLB在3~5之间的失水山梨醇脂肪酸酯，不仅可以降低配方的成本，增强涂抹的轻盈的感觉，而且将对体系耐寒也有一定的帮助。

在油包水乳化剂中，聚氧乙烯30聚羟基硬脂酸酯的乳化能力和抗极性油脂非常强，要远远的优异于其他类型的乳化剂。

除了本身的较高的分子量，双“锚“式界面定型，其较长的聚氧乙烯链式非常关键的。

由于乳化剂要在体系中稳定，必须具有强烈的双亲性，对于任何一相，过弱或过强度不利于体系的稳定。

由于聚氧乙烯30聚羟基硬脂酸酯因为含有30个聚氧乙烯基团，同比于其他的油包水乳化剂，能够承受的极性油脂的能力和强度要高的多（见下文油脂的极性对配方体系的影响），但并非是无限制的增长。

虽然烷基聚二甲基硅氧烷的聚氧乙烷丙烷的共聚体也有较高的聚氧乙烯基团，但是由于反向的亲油基团很弱，过而对极性油脂的承受能力也是有限的。

正是这样的原因，在油脂极性和乳化剂乳化能力的平衡中（极性油脂很容易降低乳化体系的黏度），聚氧乙烯30聚羟基硬脂酸酯可以容易的配制出能够喷雾的油包水乳化体系。

另外，在油包水的体系中，因为滑爽和轻盈的独特肤感，聚甘油酯类油包水乳化剂也有了一定的潜力和发展，并且在市场上已经占有一定的份额。

但因为其乳化能力的不足，通常较多地被应用为助乳化剂，如三聚甘油双异硬脂酸酯等。

目前较为新意的选择也可以是二聚甘油异硬脂酸酯和二聚甘油三异硬脂酸酯，并且这两个油包水的乳化剂都属于同系物的油包水的乳化剂。

如分开分别使用，则乳化效能都比较低，但是如果复配使用，则会有较大的变化。

除两者整体的相容性及配伍性能不错外，两者的分子量也是一高一低的搭配，
其HLB值也分别是7也及。

另外作为粉体的分散处理剂，比较合适的HLB值一半都是在7~9之间，那么二聚甘油异硬脂酸酯和二聚三甘油异硬脂酸酯若按2比1的比例，不仅可以控制整体的HLB值在5~6之间，而且还可以增强粉体的分散性能。

用此两个乳化剂复配使用，不仅可以作出较为清爽的油包水体系，甚至非常接近水包油的感觉，而同时却无硅油包水和油包水类复配带来的果冻感。

因而，可能是高档眼霜，晚霜，面霜以及大量的抗酸或抗碱，抗离子，抗氧化还原性，以及需要高油性渗透滋养类配方的很好的选择方向。

助乳化剂的选择助乳化剂通常可作为乳化剂的增效剂。

对于两亲的乳化剂，以溶解度较大的相为外相，因此，要增加乳化体系的稳定性，需要增强油包水乳化剂在油相的溶解度。

通常在水相添加~2%的无机盐，可以很好的降低乳化剂在水相的溶解度。

其原因主要是无机盐在水合时，是通过离子键，其键能要远远大于油包水乳化剂亲水端水合时形成的氢键和共价键，因而在类似于“盐析“效应的影响下，乳化剂在油相得到了更大的溶解值。

另外，无机盐可以使乳化颗粒带电，形成扩散双电层。

大部分稳定的乳状体系因电离或者吸附会产生电荷，这些属性和胶体有类似的性能。

由于乳化剂常带有极性基团，故吸附与电离常同时发生。

一般介电常数较高的物质常带正电，介电常数低的物质常带负电。

故在O／W型乳状液中油滴常带负电荷；在W／O型乳状液中，水滴常带正电荷。

由于液滴带电而形成双电层，它们之间的相互吸引和排斥，提高了分散体的稳定性，尤其对于黏度较低的油包水乳化体系更显得重要。

作为常见的山梨醇脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯以及聚氧乙烯脂肪酸酯等油包水乳化剂，可针对性地在水相添加山梨醇，甘油，聚乙二醇等对应的亲水性多元醇。

由于相应的多元醇在一定的温度下在水相都有一定的溶积值，在水相添加适量的多元醇也可以增加对应的乳化剂在油相的溶解值，而通常在水相添加无机盐和多元醇，这样的方式往往是同时进行的。

同时，由于无机盐和多元醇的加入，油包水乳化体体的抗寒性能有了极大的提升，使
得产品在低温到室温储藏温度的变化中，体系出水或转相的可能性大大降低，这主要归功于无机盐以及多元醇通过水合作用可以显着降低水的凝固点，故而避免水相凝固造成内相体积过度膨胀而导致破乳。

固体粉末的助乳化作用，许多小粒径固体粉末，请注意是小粒径，当它们处在内外两相界面上时，也能起到良好的乳化作用。

细小改性的固体颗粒，由于本身与界面接触角的原因，会很好的吸附在分散相界面，并对内相有一定的包裹作用，故而是性能不错的助乳化剂，对提高体系的稳定性帮助很大。

如常见的硬脂酸镁，锌，铝等二价碱土或三价碱金属盐，气相二氧化硅等。

而一些常见的固体颗粒，需经过特定的表面处理及改性后，才具有助乳化作用。

因此，适当的选择乳化剂和助乳化剂，进行合理的配对，对油包水体系的稳定性有着至关重要的作用，也是配方成败的关键。

对于通常的乳化体系，乳化剂的用量一般在3~4%左右，在含极性油或高粉量的乳化体系时，乳化剂用量一般在4~5%左右，在这里需要指出的一点是，在乳化体系里，尤其是油包水的乳化体系里，并非是乳化剂用量越高越稳定，当乳化剂的用量高于一定的范围，其体系的稳定性常常是下降的。

其可能的原因一方面是由于乳化界面的空间位阻效应，由于乳化剂相互的作用，当乳化剂的用量超出一定的范围时，其界面层的致密性会有所下降，另一方面，由于油包水的乳化剂的hlb值一般在3~7之间，没有强烈的亲水性，故而在油相形成油性胶团的能力较低。

但由于油包水的乳化剂亲油和亲水的两亲性，与强极性油脂属性非常接近，多余的乳化剂在界面层非常活跃，但对界面层的袭击和穿透影响更多，使得界面层的强度下降和松散性增大，反而可能会让体系破乳或者形成反胶团进而转相。

乳化体系中油脂的选择
在油包水的配方中，油脂的选择对体系的黏度，对体系连续相的配伍性，固体颗粒的分散以及配方的稳定性都有着至关重要的影响。

油脂的极性对黏度的变化油脂的极性对体系的粘度的影响也是非常明显的，油脂的极性越高，体系的粘度越低，同时体系的稳定性由也会有所降低。

所以，在配方的铺展性和涂抹性作调整时，需要在黏度和稳定性多方面考虑。

油脂的极性除对配方黏度有影响，同时对体系连续相的配伍性影响也非常关键。

在油包水的防晒体系，以及油包水和硅油包水体系，油脂极性的选择和用量的高低会直接对配方体系的稳定性有重要的影响，而在这类配方中，也是最容易因为油脂的极性而是产品表面产生会果冻感，表面龟裂，有油层析出等现象发生。

油脂的极性对粉体分散性能的影响，油脂的极性对粉体的分散性能影响较为明显，一般来讲在乳化体系中，在水包油的乳化体系里，极性油更有利于粉体的分散，在油包水的体系里，非极性油更有利于粉体的分散。

因此，在油包水的配方设计时，油脂的极性非常关键。

通常如果油相全部为非极性油，那么，在油相中即使未经处理的普通粉体，如普通钛白粉也有较好的分散度，但是随着外相油脂极性的提高，体系对粉体的表面处理的要求愈来愈高。

如果在有极性油分散体系，一般极性较强的油脂在整个油相的比例超过四分之一或三分之一左右时（具体视油脂的极性和含量而定），可以明显增强油相的电极性，使得固体颗粒间的由电极性引起的相互作用力更容易传导，未经表面处理的固体颗粒更易在油相中向界面相迁移和聚集。

如在粉底里常常出现的花色和粉体的集聚就常常属于这个范畴，此时粉体的表面是否经过与处理就显得非常关键。

如果粉体颗粒经过亲油处理，其稳定性和分散都会大大增强。

如果体系的极性油含量非常高的时候，体系本身的稳定性也会有很明显的不稳定趋势，果冻感，表面龟裂，析油将不可避免。

油脂的极性对配方的稳定性的影响，如果要在油包水体系追求涂抹的轻盈和滑爽，在中高端的产品中将不可避免的添加一些中等极性或者中等以上极性的油脂，那么，此时普通的乳化体系的稳定性能会有很大的下降其可能的原因是极性油脂一般都有一个或多个极化中心，而在离子型导电水溶液中，极化的油脂更容易会和水以及界面
活性剂产生相互作用。

如乳化剂，以通常的亲水端的聚氧乙烯链或者多羟基端来讲，其亲和水的能力的大小和其聚氧乙烯基团以及多羟基基团的多少有直接的关联。

而极性油在某种程度上与乳化剂有类似的竞争机制，如果体系中，极性油脂的添加量不断的增大，这时乳化剂的效能则会不断的下降。

故而，油脂的极性对配方的稳定性的影响非常关键。

油包水含固体颗粒粉末的选择
在油包水乳化体系中，可以选择的固体分类很多，常见的粉体颗粒有二氧化钛，二氧化锌，二氧化硅，高岭土，滑石粉，云母粉，氧化铁黄，氧化铁红，氧化铁黑，碳黑等。

因为二氧化钛的使用最为常见和关键，本文固体颗粒粉末讨论主要围绕二氧化钛展开，讨论粉体颗粒大小的选择与遮盖能力以及着色影响，固体颗粒的表面处理及固体颗粒的助乳化作用。

二氧化钛是一种多晶型的化合物，在自然界中有三种结晶形态：金红石型，简称R型，如R930,锐钛型，简称A型如A100,以及板钛型。

板钛型不稳定，在650℃下会向金红石型转化，因而没有工业价值。

锐钛型在高温下（700℃）以上能够转变成金红石型，金红石型与锐钛型相比，因晶格较小而紧密，所以具有较高的折射率。

二氧化钛折射率非常高，金红石型，锐钛型。

因此具有很高的遮盖力和优良的光学性能。

粉体的颗粒大小的选择，二氧化钛的最佳粒径在~μm，在这个粒径之间，二氧化钛具有最佳的反射和散射光的能力，以达到最佳的遮盖力。

在μm处，各波长光线散射总和最大，当粒子在~μm时，蓝色光线散射减少，其它光线散射相对不变，在μm处蓝色光线散射最大，光谱中红色和绿色光线散射显着下降。

理想的二氧化钛粒径应为~μm，由于人们的视觉总认为白色偏蓝比纯白色更白，所以μm粒径的二氧化钛显得更白，并且具有更高的遮盖力。

二氧化钛的颗粒大小，颗粒结构和分散程度影响其遮盖力。

通常的钛白粉类固体颗粒的粒径大小如下：
目数粒度μm目数粒度μm目数粒度μm目数粒度μm目数粒度μm？
5390045350200748001930005
1020005029723061900153500？
16119060250270531100134000？
2084080178325441300115000？
25710100150400381600106000？
3059012012446030180087000？
35500140104540262000？
4042017089650212500？
在大于可见光半波波长的范围内，粒径越细，颗粒结构越光滑，分散性越大，则遮盖力越大。

但有一定的限度，当平均粒径为μm时，遮盖力最大，小于可见光波长一半时，则由于晶体对光的透明性使遮盖力反而下降。

所以说，粒子过大过小都不好。

着色力是二氧化钛的重要特性指标，是指二氧化钛与另一种颜料混合后，所得到混合物显示它本身颜料的能力。

一般习惯用雷诺值（Ranolds）来表示着色力。

着色力是粉体对光的吸收和散射的结果。

二氧化钛是一粉体的表面处理，以二氧化钛为例，讨论粉体的表面处理。

通常分为无机处理和有机处理以及多重处理。

无机处理，钛白粉的晶型决定其基本品种的性质，而表面处理则对钛白粉的专用品种和性质起主要作用。

目前，市场上几乎所有的金红石型钛白粉的部分特殊用途的锐钛型钛白粉都是经过表面处理后才出售的。

Al2O3包膜，在TiO2粒子表面用Al2O3包覆，不仅可显着提高TiO2的抗粉化性和保色性，还能提高其分散性能，Al2O3包膜是所有包膜工艺中最简单的。

Al2O3/SiO2包膜，它的应用最为广泛的，目前市场上流通的金红石型钛白粉，绝大部分都含有Al2O3/SiO2，其中SiO2能增加TiO2的耐久性，降低TiO2的表面活性。

SiO2包膜，其工艺复杂，SiO2包膜分为致密膜和多孔膜。

致密包膜后TiO2的耐候性特别好。

常用于高光泽，高耐久性的分散体中。

使用多孔薄膜的TiO2，能赋予分散体较高的干遮盖力。

有机处理，TiO2是一种极性很强的物质，为了提高在弱极性介质中的分散性，需要在钛白粉的表面提供一种亲有机物质的表面，基本原理是加入表面活性剂或其它助剂，借以降低TiO2和介质之间的表面张力，使介质容易取代吸附在TiO2表面的空气和水，使TiO2颗粒实现分离。

比较合适的用于粉体表面处理的界面活性剂通常会有一些严格的要求，这将在以后的文章中加以阐述。

含蜡类油脂的油包水配方设计主要是根据选择蜡的种类以及含量的不同而采用不同的工艺。

例如凡士林，羊毛脂，蜂蜡，地蜡，微晶蜡，石蜡等等。

如果配方设计的油相加热后冷却，仍然不透明或非常浑浊甚至于有固态析晶，则一般采用加热后冷却，并在室温下均质一段时间后在抽入水相。

如果油相在加热溶解后，冷却至室温人保持通明澄清，则在加热后可以直接抽入水相进行乳化均质并同时冷却。

当然，所有这些配方度可以选择热配，在高温下均质乳化，在不考虑生产能量消耗和减短生产时间的因素，热配法生产，在生产工艺的控制和产品的稳定性方面要优于冷配法。

热配方生产的油包水乳化体，更适合黏度较高，对稳定性要求更为苛刻的体系。

在做油包水的保湿霜时，同一的配方，热配法生产的工艺简单性和产品稳定性会有明显的差异。

其优点是在高温时，由于油相黏度相对较低，能确保体系得以充分的乳化和均质，而当温度降低时，由于体系外相黏度的增强，可以使得乳化的颗粒细腻和均一性得到很好的保持，进而提升最终产品的稳定性。

用热配法一般要求在生产时只要需要两次均质。

一次再在高温时，尽量进行长时间的均质，均质的强度也是先低再高，在保证物料充分均质的条件下对于一锅法生产油包水的乳化体系，通常对设备都有很高的要求，并且需要设备短时间内能够输出极高的能量，同时还要保证物料的上下传质要均匀和有效，并且一般应用在300
公斤以下的乳化设备中。

对于间歇式生产则主要应用在高水相含量以及高粘度的体系中，这样的体系如果用连续翻操作，需要对水相的输入速度和时间有一定的苛刻要求，这样将会增大生产工艺的难度，可控制性以及生产的重复性。

比较方便的方法是采用间歇式的生产方法，可以更有效的解决问题。

其主要的控制点为将水相多次抽入进行高速搅拌乳化，不不需要考虑抽入的速度的控制，但这样的操作，不建议在水相没有完全抽入前进行均质。

常见的是将水相分为三次抽入，第一次抽入水相的三分之一，连后再高速搅拌下，混合2~5分钟，具体是生产的设备的容量和传动效果而定，而后再次抽入三分之一的水相，连后再高速搅拌下，混合2~5分钟，接着抽入余下物料，在搅拌5~10分钟后，再开中速均质，等物料充分均质和乳化后，在逐步身高均质强度。

也可以将水相分两次抽入，第一次抽入三分之一，第二次抽入余下，这同样也主要取决于生产设备的容量和传动效。