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  • NAGO SHARE ▏浅谈化妆品中的乳化作用
    2022-12-06

      


    目前,人们日常使用的化妆品几乎是由某种载体所形成的等。其中以乳化体的形式居多,它有类似水溶液的流体、黏稠状的乳状液、半固体膏霜等形式制成的化妆品。而制得各种形式的乳化体,主要是表面活性剂的乳化作用。


    一、乳状液的概念


    两种互不相溶的液相,如油相和水相,以微小粒子(液滴或液晶)分散在另一相中所形成的体系称为乳状液,也称为乳化体。在乳状液中以微小粒子或液滴形式存在的那一相称为分散相,或内相;而包围在它外面的液体称为分散介质,或外相、连续相。将水和油混合时,能够形成两种类型乳状液。一种是油分散在水中,油是分散相,水是分散介质,形成的是水包油(O/W)型乳状液,相反形成的是油包水(W/O)型乳状液。



    乳化机制


    互不相溶的油和水两相借助搅拌等方式使其混合,其中一相呈微球状液滴分散于另一相中,形成暂时乳状液,该乳状液是一种热力学不稳定的体系。

    分散相的微球状液滴直径一般在0.05~10μm之间时,微小液球会相互聚集,力图缩小界面积,降低界面能,分散的微小液球逐渐合并,液滴逐渐变大,最后使油和水重新分开成为两层液体,油和水又恢复到原来状态。如图1



    图1  界面张力示意图


    为了使形成的乳状液在较长时间内保持稳定,加入乳化剂,通过降低分散体系界面张力的作用,变成相对稳定的体系。如图2


    图2  乳状液形成示意图


    二、乳化稳定性因素

    油和水在乳化剂作用下可形成相对稳定的乳状液,仍是热力学不稳定的体系,要使乳状液具有较好的稳定性,应从选择合适的乳化剂、降低界面张力、增加界面膜的强度等因素来考虑。

    ①依据乳状液类型选择乳化剂制备油/水型乳状液。一般选用在乳状液的水相中溶解度较大的乳化剂,通常多为低价的离子型表面活性剂。离子型乳化剂分子,使分散的油相液珠表面显电荷,同种电荷的排斥作用,而使分散体系稳定。


    高价的阴离子表面活性剂也有利于形成水/油型乳状液。非离子乳化剂在分散相(水相)表面上通过氢键形成一层界面膜能降低界面张力,水相的液珠不易聚集,使体系稳定。

    HLB值的计算


    油相和乳化剂通常为混合成分存在于化妆品的配方中,根据Griffin的HLB值的理论计算方法,一般利用HLB值加和性来计算在此配方中混合组分的乳化剂HLB值和油相所需的HLB值,以判断乳化剂配比设计的可行性。如图3

    图3  HLB计算公式


    ②界面膜的形成使分散体系稳定。加入乳化剂降低界面张力,同时乳化剂分子定向排列在界面上形成界面膜,界面膜保护分散相液珠,避免相互碰撞而发生聚结。乳化剂的量对形成界面膜的强度起着重要作用。混合乳化剂的使用对形成有一定的强度的界面膜是十分有利的,混合乳化剂分子使得形成紧密的、高强度的界面膜,令乳状液稳定,这些极性有机物又称为助乳化剂。如图4


    图4


    ③分散相液电荷。乳状液的分散相是以微小液珠形式存在,其界面上都帶有电荷。当使用离子型乳化剂时,极性端处于水相,非极性端伸向油相,而使分散相界面上带有电荷。由于它们带有同种电荷的排斥作用,提高了乳状液的稳定性。



    ④分散介质的黏度。
    分散介质黏度大,可使分散的液珠运动受阻,减缓液珠之间碰撞,不易发生聚结,使乳状液稳定。一般加入高分子聚合物可使分散介质黏度增大,还对滴珠表面形成界面膜的强度有利,提高乳状液稳定性。

    三、乳化不稳定形式

    乳状液的不稳定形式有三种方式:分层、变型和破乳。分层是由于分散相和分散介质密度不同,出现分散微粒上升和下沉的现象;变型是乳状液类型突然发生转变;破乳是乳状液体系完全破坏,分层与变形可同时发生。

    1.分层是乳状液中由于上下部分出现分散相的浓度差的现象,称为乳状液的分层。

    2.变型是乳状液不稳定的另一种形式,乳状液可能由油/水型变为水/油型乳状液或由水/油。

    ① 在油/水型乳状液中,阴离子乳化剂使其表面带有负电荷,在乳状波中加入高价正离子,表面电荷被中和,使微小液珠易发生聚集。

    ② 聚集一起的液珠,可将水相(外相)在局部被包围起来,形成不规则的水珠。

    ③ 液珠如发生破裂,则油相变成连续相,而水相变成了分散相,由油/水型乳状液变成水/油型乳状液。



    3.破乳是指乳状液完全破坏,造成油-水两相分离。其中分层、变型和破乳也可以同时发生。 

    一般认为,乳状液的破乳可分为絮凝聚结两步过程

    从另外添加表面活性剂的作用可知,即使在较稀的乳状液中,也可以使聚结速度成为决定因素,因为表面活性剂对絮凝影响较小,能防止聚结过程的发生

    加入高价电解质,如 MgCl、CaCl等,会加速聚结速度而使破乳易于发生,这是高价正离子中和液珠表面负电荷的作用所致。

    温度对破乳作用也是明显的。温度升高,使液珠运动速度加快,导致絮凝速度增加,而使破乳易发生。从温度对连续相黏度的影响来看,温度升高,连续相的黏度明显降低,使界面膜易于破坏,也易发生破乳。

    四、防腐剂在乳化稳定中的作用

    化妆品中的原料、添加剂中含有大量的营养物质和水分,含有微生物生长、繁殖所必需的碳源、氮和水。微生物中的酶(如脱羧酶),可使化妆品中的脂类、蛋白质等水解,使乳状液破乳,出现分层、变稀、渗水等现象,液状化妆品则易出现混浊等多种结构性的变化;微生物的代谢产物还会影响化妆品的pH值,且可通过侵蚀化妆品中的物质,削弱甚至破坏乳化体系中的界面膜强度,使得乳化体系不稳定,造成降粘或者破乳现象。


    因此,在化妆品中合理地添加具有防腐作用的原料,选择合适的防腐体系去抑制或杀死有害微生物、阻碍其繁殖,可以有效保护乳化体系的稳定,同时也避免化妆品腐败变质,是保证产品质量是非常关键的一步。


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    参考文献



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