增稠劑是各類化妝品配方的骨架結構和核心基礎,對產品的外觀、流變性質、穩定性、膚感等都至關重要。選擇常用和具有代表性的不同類型增稠劑,配制成不同濃度水溶液,測試其黏度、PH等理化性質,并采用定量描述分析法對其外觀、透明度以及使用時、使用后的多項膚感指標進行感官測試,查找文獻對各種類增稠劑進行總結和概括,可為化妝品配方設計提供一定的參考。
一、增稠劑分述
低分子增稠劑
非離子SAA
椰油二乙醇酰胺、椰油單乙醇酰胺、椰油單異丙醇酰胺、椰油酰胺、月桂酰-亞油酰二乙醇酰胺、月桂酰-豆蔻酰二乙醇酰胺、異硬脂二乙醇酰胺、亞油二乙醇酰胺、豆蔻二乙醇酰胺、豆蔻單乙醇酰胺、油二乙醇酰胺、棕櫚單乙醇酰胺、蓖麻油單乙醇酰胺、芝麻二乙醇酰胺、大豆二乙醇酰胺、硬脂二乙醇酰胺、硬脂單乙醇酰胺、硬脂單乙醇酰胺硬脂酸酯、硬脂酰胺、牛脂單乙醇酰胺、小麥胚芽二乙醇酰胺、PEG(聚乙二醇)-3月桂酰胺、PEG-4油酰胺、PEG-50牛脂酰胺等
兩性SAA
鯨蠟甜菜堿、椰油氨基羥磺基甜菜堿等
陰離子SAA
水溶性高分子
PVM/MA癸二烯交聯聚合物(聚乙烯甲基醚/丙烯酸甲酯與癸二烯的交聯聚合物)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)等
表面活性劑類
1.烷醇酰胺類氧化胺是一種有極性的非離子表面活性劑,其特征表現為:在水溶液中,由于溶液的pH值的不同,它顯示出非離子性,也可以顯示強離子性質。在中性或堿性條件下,即pH大于或等于7時,氧化胺在水溶液中以不電離的水化物存在,顯示非離子性。在酸性溶液中,它顯示弱的陽離子性,當溶液pH小于3時,氧化胺的陽離子性尤為明顯,因此它可以在不同的條件下與陽離子、陰離子、非離子和兩性離子等表面活性劑很好配伍并顯示協同效應。氧化胺是有效的增稠劑,當pH為6.4-7.5時,烷基二甲基氧化胺可使復配物黏度達13.5Pa.s-18Pa.s,而烷基酰胺丙基二甲基氧化胺可使復配物黏度達34Pa.s-49Pa.s,后者加入食鹽也不會降低黏度。
水溶性高分子增稠劑
纖維素類在水基體系中是一類非常有效的增稠劑,廣泛應用于化妝品的各種領域。纖維素是天然有機物,它含有重復的葡萄糖苷單元,每個葡萄糖苷單元含有3個羥基,通過這些羥基可以形成各種各樣的衍生物。纖維素類增稠劑通過水合膨脹的長鏈而增稠,纖維素增稠的體系表現明顯的假塑性流變形態。使用量一般質量分數為1%左右。
7.聚丙烯酸類
聚丙烯酸類增稠劑自1953年Coodrich公司將Carbomer934引入市場至今已有40年的歷史了,現在這系列增稠劑已經有了更多的選擇(見表1)。聚丙烯酸類增稠劑的增稠機理有2種,即中和增稠與氫鍵結合增稠。中和增稠是將酸性的聚丙烯酸類增稠劑中和,使其分子離子化并沿著聚合物的主鏈產生負電荷,同性電荷之間的相斥促使分子伸直張開形成網狀結構達到增稠效果;氫鍵結合增稠是聚丙烯酸類增稠劑先與水結合形成水合分子,再與質量分數為10%—20%的羥基給予體(如具有5個或以上乙氧基的非離子表面活性劑)結合,使其卷曲的分子在含水系統中解開形成網狀結構達到增稠效果。不同的pH值、不同的中和劑以及可溶性鹽的存在對該增稠體系的黏度有較大影響,pH值小于5時,pH值增大黏度升高;pH值在5-10,黏度幾乎不變;但隨著pH值繼續升高,增稠效率又要下降。一價離子只降低體系的增稠效率,二價或三價離子不但能使體系變稀,而且當含量足夠時會產生不溶性沉淀物。
天然膠主要有膠原蛋白類和聚多糖類,但是作為增稠劑的天然膠主要是聚多糖類(見表1)。增稠機理是通過聚多糖中糖單元含有3個羥基與水分子相互作用形成三維水化網絡結構,從而達到增稠的效果。它們的水溶液的流變形態大部分是非牛頓流體,但也有些稀溶液的流變特性接近牛頓流體。它們的增稠效果一般與體系的pH值、溫度、濃度和其他溶質的存在有較大關系,這是一類非常有效的增稠劑,一般用量為0.1%-1.0%。
無機高分子類增稠劑一般具有三層的層狀結構或—個擴張的格子結構,最有商業用途的兩類是蒙脫土和水輝石。其增稠機理是無機高分子在水中分散時,其中的金屬離子從晶片往外擴散,隨著水合作用的進行,它發生溶脹,到最后片晶完全分離,其結果形成陰離子層狀結構片晶和金屬離子的透明膠體懸浮液。在這種情況下,片晶帶有表面負電荷,它的邊角由于出現晶格斷裂面而帶有少量的正電荷。在稀溶液中,其表面的負電荷比邊角的正電荷大,粒子之間發生相互排斥,故不會產生增稠作用。隨著電解質的加入和濃度增加,溶液中離子濃度的增加,片晶表面電荷減少。這時,主要的相互作用由片晶間的排斥力轉變為片晶表面的負電荷與邊角正電荷之間的吸引力,平行的片晶相互垂直地交聯在一起形成所謂“紙盒式間格”的結構,引起溶脹產生膠凝從而達到增稠的效果。離子濃度進一步加大又會破壞結構發生絮凝導致降低稠度。這類增稠劑主要用于牙膏、香波、護發素、膏霜、乳液和止汗劑等的增稠。稠度一般隨著濃度的增加而迅速增大隨后趨于平緩,流變形態為觸變性。除具增稠性能外,在體系中還有穩定乳液、懸浮作用。其改性物主要是季銨鹽化,改性后具有親油性,可用于含油量多的體系。