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乳状液化妆品

2009-05-11贾艳梅

中国化妆品 2009年4期
关键词:乳化剂硅油粉体

贾艳梅

以膏霜和乳液为代表的乳化体化妆品颇受人们喜爱,它在化妆品家族中占有重要地位。乳化体是最佳的功能性成分的载体,能够将功能性组分迅速而有效地输送给皮肤和毛发,同时,乳化体在配方时不受原料水溶性的限制,不论水溶油溶,在乳化剂作用下形成乳化体后都会成为稳定有效的有机整体,共同发挥滋润保湿、美容护肤的作用。乳状液的配制技术是化妆品行业的基础技术,也是决定化妆品优劣的关键技术,本文将介绍乳状液的基本知识及几种常见乳状液化妆品的配制要点。

1 乳状液基本知识

1.1 乳状液的概念及性质

乳状液化妆品又称乳化体化妆品,通常将常温下呈半固态的称为膏霜,称流体状态的称为奶液或乳液。乳状液(emulsion)是互不相溶的两种液体, 其中一相以微小液滴分散于另一相中所形成的体系,通常把以液珠形式存在的一相称为分散相或内相,另外一相称为分散介质或外相。化妆品乳化体中的内相和外相一般都不是单一物质,而是多种水溶性组分和油溶性组分的混合物,如水相可以是由水、甘油、水溶性高分子聚合物等组成,油相可以是由白油、凡士林、脂肪酸、蜡类、合成油脂等组成,这样在一定程度上增加了化妆品的配方与制备难度。

为形成稳定的乳状液,乳化剂的加入是必须的,众所周知,油和水是两种不互相容的物质, 即使通过振摇或搅拌, 能将油相分散成无数小滴而分散于水相, 但机械作用一旦停止, 分散了的油滴又会重新结合, 从水中分离出,为了避免发生此现象,需要在油水体系中加入乳化剂。乳状液是热力学不稳定体系,最终是要破坏的,乳状液的不稳定性有几种可能的表现形式: 分层或沉降(creaming or sedimentation)、絮凝(flocculation)、聚结(coalescence)、破乳(deemulsification or breakdown)、变型或相转变(inversion or phaseinversion)、陈化(Ostwald)。这些过程代表着乳状液不稳定性不同的表现形式或阶段。某些情况下, 这些过程可能是相互关连的,例如乳状液在完全破乳以前可能经历絮凝聚结和分层。而作为化妆品也并非要求体系永远稳定,只要在保质期内(3-5年)不发生变化就可以了。

1.2 乳状液类型

从乳化体的类型看,化妆品主要有水包油型(O/W)和油包水型(W/O)两种,此外多重乳液W/O/W也有采用。O/W型产品具有较好的肤感,容易涂抹,清爽不油腻,是一般的膏霜主要采用的类型,但在滋润、保湿及防水性能方面不及W/O型产品,适宜油性、中性肤质使用;W/O型产品肤感一般较差,油感重,发粘,不易涂展,主要适于干性皮肤制品或眼影膏、按摩膏,防晒霜等。W/O/W型多重乳状液可消除O/W和W/O型的各自缺点,兼具两种乳状液的优点,使用性能优良,它的多重结构使内相添加的有效成分或活性物,要通过两相界面才能释放出来,可延缓有效成分的释放速度,延长有效成分的作用时间,达到控制释放和延时释放的效果。缺点是制作麻烦,工艺技术参数要求严格,需要有专用的乳化器,目前工业化应用很少。

1.3 乳化剂

乳化剂(emulsifier)就是各种类型的表面活性剂,具有两亲的分子结构,在发挥乳化作用时,其亲油基伸向油相,亲水基伸向水相,通过乳化剂将水相和油相联系起来,降低油水界面张力,提高体系的热力学稳定性,并通过形成界面双电层和坚固致密的界面膜,减少内相液珠的碰撞,使制得的乳状液保持较长时间的稳定性。

根据乳化剂在水溶液中是否电离和电离后表面活性基团的离子性,可将乳化剂分为阴离子、非离子、阳离子、两性离子型四大类。作为护肤化妆品常采用阴离子和非离子乳化剂,护发素中常采用阳离子乳化剂,而两性离子型乳化剂在化妆品中应用甚少。阴离子型乳化剂具有乳化能力强,用量少,色泽淡,气味小,制备的乳化体外观洁白细腻水亮,耐热稳定性性好,耐离子能力强,易于防腐等优点,其不足是使用感较差,容易起白条,只能制备中性或碱性体系,耐寒后易返粗等。非离子乳化剂的优点是,适用的pH范围宽,可制备低pH产品(如果酸、乳酸型产品),与各种原料的配伍性好,肤感柔软,易于渗透,涂抹性好,耐热耐寒稳定性均优良,其不足是乳化能力往往没有阴离子型强,用量较大,成本略高,膏体外观不如阴离子型细腻亮泽,容易使某些防腐剂钝化而使其失去活性,造成防腐困难。使用时可根据需要,将二者合理复配,扬长避短,得到外观、稳定性、肤感优异的乳状液化妆品。

2 几种乳状液化妆品

2.1 膏霜

乳化体膏霜的主要组成是油相原料、水相原料及乳化剂。油相是由一些非极性或低极性的, 与水不相溶的物质组成,包括油、脂、蜡类和它们的衍生物, 如脂肪醇、脂肪酸、甘油酯、硅氧烷、高碳烃和合成酯类等,起着赋形、柔软、保湿、滋润、光滑及其他多种作用,一般占O/W配方的15-40%;水相是由水和所有其他亲水性物质组成,如甘油、丙二醇、水溶性聚合物、植物提取液和水溶性活性物等,一般占配方量的60-85%,用量较大。其作用是调节乳状液黏度, 降低油相物质的油腻感, 提供保湿性,增加产品的美容性和降低生产成本等。乳化剂可以是阴离子或非离子型,或是二者的混合物,约占配方量的2-5%,用量虽少,却对化妆品的稳定性和内在质量影响最大。乳化剂的选择可根据HLB值法或PIT法进行初选,最终配方须经过实验验证。

膏霜化妆品除满足要求的安全、稳定及功效性之外,肤感是必须考虑的因素,如涂展性、润滑性、渗透性、清爽性等指标,它在一定程度上决定着消费者对化妆品的喜爱程度,如果不具有消费者能接受的触觉性质,任何最有效的护肤品也无法真正取悦消费者。乳化剂和油相原料对膏霜肤感影响显著,一般非离子乳化剂肤感相对较好,糖酯糖苷系列乳化剂(代表品种见表1)可获得优异肤感,它能形成液晶型乳状液,可提供轻盈、滋润、光滑的肤感和优良的稳定性,还有缓释和长效保湿的优点,而且这类乳化剂大多由天然植物来源的脂肪醇和葡萄糖合成,安全温和,生物降解性好,符合天然绿色化妆品的发展趋势,显示出很好的应用前景,但价格较高。

白油和凡士林的大量使用会增加膏霜油腻、厚重的肤感,IPM、GTCC、异构烷烃、氢化聚异丁烯等则会改善渗透性能,令肤感清爽、滋润、易于涂抹,硅油及其衍生物的使用更会令肤感发生质的飞跃,提供滑爽如丝般的独特触感。硅油产品会在皮肤表面形成连续的防水透气性薄膜,对提高润滑性、渗透性、降低油腻感非常有效,常用的硅油品种有聚二甲基硅氧烷(Dow corning 200 fluid、Wacker Belsil DM)、环甲基硅油(Dow corning DC-244、245、344、345,Wacker Belsil CM),聚醚改性聚硅氧烷、苯基甲基硅油、硅弹性体等。硅油具有很低的界面张力,不易乳化,应注意选择适宜的乳化剂及工艺。

2.2 乳液

乳液的基本组成与膏霜相似,由油相原料、水相原料和乳化剂等组成,但由于乳液粘度低,容易发生分层现象,配方难度更高。Stocks沉降速度公式,反映了沉降(或上浮)速度υ与液珠半径r、介质粘度η、内相与外相密度差ρ1-ρ2的关系。跟据Stocks公式,增加体系黏度、降低两相间的密度差,充分乳化使内相液滴更细小,都可以降低液珠的沉降(或上浮)速度,提高乳液稳定性。所以设计制作乳液时,就应该考虑上述因素,选用高效乳化剂和乳化设备(均质器),使乳化更充分,内相液珠更细小(1-2μm);选择与水相密度更为接近的油脂作油相,减小油水两相的密度差;加入水溶性高聚物增加黏度等,以提高乳液稳定性。

常用的水溶性聚合物有Carbopol树脂、改性纤维素(如CMC、HEC)、汉生胶(Xanthan Gum)、聚丙烯酸13/聚异丁烯/聚山梨酸酯20(SepiplusTM400)等,最常用的是Carbopol树脂,它是松散白色的微酸性粉末,由丙烯酸交联均聚而成,在水中溶胀成透明黏稠溶液,1%水分散体的pH在2.5~3.0之间,使用时往往需要用NaOH、KOH或有机胺类(如三乙醇胺、胺基甲基丙醇)等碱剂进行中和,以达到更高的粘度及悬浮能力。使用时需提前将其分散于水中,使溶胀均匀。使用Carbopol树脂的制品, 其外观细腻、光泽,稳定性好,如控制得当,完全能够达到2000r/min、30min不分层(GB/T2286-1997)的离心考验,制得稳定性合格的奶液产品。

2.3 乳化体粉底

粉底是用来修饰皮肤色调,使皮肤表面光滑、修整皮肤表面质感、遮盖色斑等面部瑕疵的化妆品。乳化型粉底是目前市售粉底的主要类型,它是将粉料均匀分散悬浮于乳化体中制得的化妆品,配方中既含有水溶性和油溶性的营养护肤组分,又含有钛白粉、滑石粉、颜料等具遮盖及修饰肤色作用的粉料及颜料,具有美容护肤双重功效,很受消费者欢迎,由于粉底含有水、油、粉体三个相界面,所以乳化体更为复杂和难于制作。

粉底霜的主要组成是水相原料、油相原料、粉体和乳化剂等。粉料是粉底的重要组分之一,约占配方量的5-20%,粉料的种类、用量、粒度、表面处理情况对产品性能及稳定性影响很大,粉料包括基质粉体和颜料,主要有钛白粉、滑石粉、高岭土、氧化铁、云母等,现在一些有机的粉体应用广泛,如尼龙粉、聚甲基丙烯酸酯粉(PMMA)、淀粉改性物、珍珠粉、丝素粉等,有机粉体遮盖力差,但具有很好的亲肤、润滑、营养、透气等功能,配伍性能好,密度低,不易沉降,稳定性好。粉体的粒度小有利于粉底稳定,通常要求粉体粒度小于10μm。粉体经过表面处理,如经过油脂、金属皂或硅酮处理后,密度降低,疏水性增加,易于悬浮分散于体系中,不产生团聚和粗粒,赋予粉底稳定性和抗凝聚性,色调均匀,使用时肤感润滑,亲和力好,与皮肤附着力提高。

制备粉底时,未经过表面处理的粉料,可先用甘油或丙二醇分散后加入水相,经表面处理的粉体,由于表面疏水,往往分散在油相,再进行均质乳化。由于粉底中含有大量粉体,离子含量提高,因此,乳化剂应选用耐离子性能好的品种,同时配合悬浮稳定剂,以减小粉体沉降的趋势,延长货架寿命。汉生胶、胶性硅酸镁铝(Veegum)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)的加入,都会对体系稳定性有所帮助,但聚丙烯酸树脂类耐电解质性能差,在粉底配方中效果不明显。

2.4 硅油包水乳状液

硅油包水体系(W/Si)是一种独特的乳化体系,它同时拥有油包水型产品的高保湿、滋润、防水性能和水包油体系的清爽滋润的涂敷感,易于涂抹,不粘不腻,具有天鹅绒般的触感,主要用于保湿、润肤、防晒、粉底、彩妆、止汗类等产品。

常用的硅油包水乳化剂品种,如环状二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷共聚多元醇(DC 3225C Dow Corning,SF 1328,SF 1228,GE),二-聚乙二醇/聚丙二醇-14/14二甲基硅氧烷醇(ABIL EM97)、环戊硅氧烷&PEG/PPG-20/16二甲基硅氧烷聚醚共聚物(SF1540,GE)等,他们大多是(环状)二甲基硅氧烷聚醚共聚物,属有机硅系非离子表面活性剂,具有较低的HLB值,与环甲基硅油或二甲基硅油能很好相溶,并对硅油、水体系有稳定的乳化作用。

硅油包水乳状液的内相是水相,一般由水、无机盐(MgCl2或NaCl)、多元醇、水溶性添加剂等组成,外相主要是聚二甲基硅氧烷或环状二甲基硅氧烷。W/Si化妆品的耐寒稳定性往往不理想,为降低冻点,提高耐寒稳定性,可调整无机盐和多元醇的用量,并减小膏体的硬度,尽量不用或少用地蜡、微晶蜡等硬质蜡,通过加入油溶性的增稠剂来达到要求的稠度。制备时一般不需加热,常温下搅拌或均质乳化即可。硅油包水体系配方和工艺控制须十分严格,且乳化剂和外相硅油的价格较贵,这在一定程度上限制了它的广泛应用。

3 配方示例

4 结语

乳化体化妆品中即含有水又含有油,它可以给皮肤补充水分,也可在皮肤表面形成油膜,防止水分蒸发,维持皮肤适宜含水量,还可给皮肤提供营养,使皮肤光泽、柔软、富有弹性;在缓解外部刺激,气候变化、环境影响方面,在防止延缓皮肤老化,增进皮肤美观与健康方面,乳化体都有着不同于其他剂型的独到之处。可以说,乳化体能够将化妆品的功能发挥得淋漓尽致,满足人们对化妆品的一切使用诉求,更可以使化妆品在稳定性、舒适感、功效性方面达到一个理想的平衡。

目前化妆品行业对乳化技术的应用已经非常娴熟,乳化型产品的优势已日渐凸显,尤其是一些天然来源的绿色乳化剂的问世,乳化技术和设备的日臻完善,都将进一步推进乳状液化妆品的迅猛发展,使研制和生产更加安全、高效、环保的纯绿化妆品成为可能,我们期待着化妆品行业更加光辉灿烂的明天。

编辑/胡迎春

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