化妝品乳化劑的選擇方法
乳狀化妝品是化妝品中**廣的一種劑型,從稀薄的流體到粘稠的膏霜。因此,乳狀化妝品的乳化劑的選用對(duì)于化妝品的研究與生產(chǎn)以及保存和使用都有著極其重要的意義。
兩個(gè)不相混溶的純液體不能形成穩(wěn)定的乳狀液,必須要加入第三組分(起穩(wěn)定作用),才能形成乳狀液。例如,將菜籽油和水放在燒杯里,無(wú)論怎樣用力搖蕩,靜止后菜籽油和水很快就會(huì)分離。但是,如果將燒杯里加一點(diǎn)洗潔精,再搖蕩時(shí)就會(huì)形成象牛奶一樣的乳白液體,而且這種乳狀液可在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。這里稱(chēng)形成乳狀液的過(guò)程為乳化。而制備穩(wěn)定的乳狀液(乳狀化妝品)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是如何選擇一種合適的乳化劑,使產(chǎn)品(化妝品)符合要求,這是本文所要討論的問(wèn)題。
制備乳狀液時(shí),通常乳狀液的一相是水,另一相是極性小的有機(jī)液體,習(xí)慣上統(tǒng)稱(chēng)為“油”。根據(jù)內(nèi)相外相的性質(zhì),乳狀液主要有兩種類(lèi)型,一類(lèi)是油分散在水中,簡(jiǎn)稱(chēng)為水包油型乳狀液,用O/W 表示;另一類(lèi)是水分散在油中,簡(jiǎn)稱(chēng)為油包水型乳狀液,用W/O 表示。這里要指出的是,上述的油、水兩相不一定是單一的組分,經(jīng)常是每一相都可能包含有多種成分。除了上述兩種基本乳狀液外,還有兩種復(fù)合乳狀液,其分散相本身就是乳狀液,如將一個(gè)O/W 的乳狀液分散到連續(xù)的油相中,形成一種復(fù)合(O/W)/O 型的乳狀液;或者將一個(gè)W/O 的乳狀液分散到連續(xù)的水相中,形成一種復(fù)合的(W/O)/W 的乳狀液。
在油相、水相的性質(zhì)確定后,制備較穩(wěn)定(比如放置三年)的乳狀液**重要的條件是乳化劑的選擇。在諸多類(lèi)型的乳化劑中,以表面活性劑的應(yīng)用**為廣泛。
一、乳化劑選擇的一般原則
因油、水相成分的諸多變化性(如賦予不同功效訴求),以及要求形成乳狀液的類(lèi)型的多樣性和特殊性[如是透明啫喱型(油水兩相折光率相同時(shí))還是白色乳霜型,是油包水型還是水包油型等],實(shí)際上不可能找到一種通用的“**”乳化劑。因此,只能在指定油相、水相組成與性質(zhì)及所要求的乳狀液類(lèi)型后通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇相對(duì)**優(yōu)良的乳化劑。具體選擇原則如下:
(1)界面張力越大,兩種液體越
不相溶,所以乳化劑要具有良好的表面活性和降低表面張力的能力。
(2)乳化劑分子或與其他添加物
在界面上能形成緊密排列的凝聚膜,在這種膜中分子有強(qiáng)烈的定向吸附性。
(3)乳化劑的乳化能力與其和油
相或水相的親合能力有關(guān)。親油性越強(qiáng)的乳化劑越易得到W/O 型乳狀液,親水性越強(qiáng)的乳化劑越易得到O/W 型乳狀液。親油性強(qiáng)的乳化劑和親水性強(qiáng)的乳化劑混合使用時(shí)可以達(dá)到更佳的乳化效果。與此相應(yīng),油相極性越大,要求乳化劑的親水性越大;油相極性越小,要求乳化劑的疏水性越強(qiáng)。
(4)適當(dāng)?shù)耐庀嗾扯纫詼p小液滴
的聚集速度。V=2r2(ρ1 - ρ2)g/9η這里v 為液滴的沉降速度,r 為分散相液滴的半徑,ρ1 、ρ2 為分散相和分散介質(zhì)(連續(xù)相)的密度,η 為分散介質(zhì)(連續(xù)相)的粘度。由此公式可以得出,乳狀液分散相和分散介質(zhì)(連續(xù)相)的粘度越大,則分散相液滴運(yùn)動(dòng)的速度愈慢,這有利于乳液的穩(wěn)定。因此往往在連續(xù)相中加入增稠劑(一般常以能溶于分散介質(zhì)的高分子物質(zhì)),以此來(lái)提高乳狀液的穩(wěn)定性。
二、選擇乳化劑常用的方法
目前,用于乳化劑選擇的方法主要有兩種:HLB 值的方法( 親水親油平衡法) 和PIT 法( 相轉(zhuǎn)變溫度法)。HLB值法適用于各種類(lèi)型表面活性劑,PIT法是對(duì)HLB 法的補(bǔ)充,主要是對(duì)于非離子表面活性劑。
(1)HLB 值的方法
表面活性劑是一種兩親分子,具有又親水又親油得兩親性質(zhì),在制備乳狀液時(shí)應(yīng)根據(jù)欲得乳狀液的類(lèi)型選擇乳化劑,所用油相不同對(duì)乳化劑的HLB 值的要求也不相同,乳化劑的HLB 值應(yīng)與被乳化的油相所需一致。要選擇**佳的乳化劑shou先要確定該體系乳化所需的
HLB 值,其次要找到效率**好的乳化劑混合物。具體方法是任意選擇一對(duì)HLB值相差較大的乳化劑在一定范圍內(nèi)改變其HLB 值,求得效率**高的HLB 值后,改變復(fù)配乳化劑的種類(lèi)和比例,但仍需保持此所需HLB 值,直**尋得效率**高的一對(duì)復(fù)配乳化劑。另外一種簡(jiǎn)單的確定被乳化油所需HLB 值的方法是目測(cè)油滴在不同HLB 值乳化劑水溶液表面鋪展情況。當(dāng)乳化劑HLB 值很大時(shí)油完全鋪
展,隨著HLB 值減小,鋪展變得困難,直**在某一HLB 值乳化劑溶液上剛好不展開(kāi)時(shí),此乳化劑的HLB 值近似為乳化油所需的HLB 值。目前,用HLB 值的方法來(lái)確定乳狀液的配方及指導(dǎo)乳狀液的配置,仍是一個(gè)常用而且有效的方法。
(2)PIT 方法(Phase InversionTemperature)
HLB 值的方法雖然有很大實(shí)用價(jià)值,容易掌握,但它仍有許多不足之處,其**主要的不足是只用一個(gè)固定數(shù)值(HLB 值)來(lái)表示乳化劑的親水親油性質(zhì),這HLB 值并沒(méi)有表示乳化劑的乳化效率(所需濃度)與乳化效果(形成乳狀液的穩(wěn)定性)。且HLB 值是固定不變的,但實(shí)際上,乳化劑的HLB 值是與它的濃度及體系的油相成分和溫度等有密切的關(guān)系。特別是溫度對(duì)非離子乳化劑的親水親油性質(zhì)有較大的影響,在低溫時(shí),它們是親水的,形成O/W 型乳狀液;高溫時(shí),則是親油的,形成W/O 型乳狀液。有時(shí),甚**用HLB 值2 到17 的不同乳化劑,皆可制得O/W 型乳狀液。因此,用HLB 值的方法來(lái)確定乳狀液的乳化劑就有不足之處。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
對(duì)于某一油- 水和乳化劑的三相乳狀液體系中,當(dāng)溫度升高(或下降)**某一溫度時(shí),乳狀液將發(fā)生變型,由O/W 型變成為W/O 型(或相反)。將這一溫度稱(chēng)為相轉(zhuǎn)變溫度,以PIT 表示。在此溫度(PIT)乳化劑的親水親油性質(zhì)正為平衡,所以又把它稱(chēng)為親水親油平衡溫度。故對(duì)于一個(gè)確定的體系,可用PIT 來(lái)評(píng)價(jià)其乳化劑的性質(zhì),因此,可用PIT 來(lái)進(jìn)行乳化劑的選擇。
PIT 是針對(duì)一個(gè)特定的體系的,它與體系中的油相成分、乳化劑的性質(zhì)及濃度都有關(guān)系。PIT 與乳化劑的HLB 值有著近似的線性關(guān)系,乳化劑的HLB 值愈高,形成的乳狀液的PIT 值也愈高;乳化劑的親水鏈越長(zhǎng),PIT 值也越高,PIT 值越高,所形成的乳狀液也越穩(wěn)定,親水鏈分布愈窄,則PIT 較低,乳狀液的穩(wěn)定性也較差。對(duì)體系中乳化劑的含量來(lái)說(shuō),乳化劑與油相的比愈小,其PIT 愈高,當(dāng)固定乳化劑的濃度,而使乳化劑中油- 水比例增加時(shí),PIT 也隨之增加,PIT 值也隨油相極性而變化,油相極性降低時(shí),PIT 增加。另乳化劑在水中的溶解度愈大,則它形成的乳狀液的PIT 就愈低。對(duì)于指定的乳化劑,其HLB 是個(gè)固定的數(shù)值,而PIT 值則隨
體系特性而變化,因此,PIT 值較好真實(shí)地反映了乳化劑在指定條件下(某一體系)的親水親油性質(zhì)。
對(duì)于某一體系來(lái)說(shuō),當(dāng)溫度在PIT附近時(shí),原來(lái)的油水相表面張力下降,即降低了乳化它所需要的功,因此,此時(shí)即使不進(jìn)行強(qiáng)烈的攪拌,乳化微粒也可分散得很細(xì),乳化很容易進(jìn)行。利用這一特性,在制備O/W 型乳狀液時(shí),就有相轉(zhuǎn)變的乳化方法。
乳狀液的穩(wěn)定性在相轉(zhuǎn)變溫度時(shí)急劇地變化,一般認(rèn)為當(dāng)乳狀液(O/W型)的PIT 大于儲(chǔ)存溫度30-60℃時(shí),此乳狀液**穩(wěn)定。
利用PIT 選取乳狀液的乳狀劑可以按如下步驟進(jìn)行,用3—5% 的乳化劑乳化等體積的油相與水相,加熱**不同的溫度并同時(shí)進(jìn)行攪拌,不斷地測(cè)量(如用電導(dǎo)法測(cè)量)乳狀液是否轉(zhuǎn)相,直**測(cè)出乳狀液的相轉(zhuǎn)變溫度。若需要配制的是O/W 型乳狀液上述得到的PIT 如比乳狀液儲(chǔ)存溫度高20—60℃時(shí),一般認(rèn)為該乳化劑是合適的。若是需配置W/O 型乳狀液,則要選取乳化劑為使其PIT 比乳狀液儲(chǔ)存溫度還低10-40℃。實(shí)際上,選擇乳狀液的乳化劑,開(kāi)始可以用HLB 方法確定,然后用PIT 方法進(jìn)行檢驗(yàn)。