增稠剂是各类化妆品配方的骨架结构和核心基础,对产品的外观、流变性质、稳定性、肤感等都至关重要。选择常用和具有代表性的不同类型增稠剂,配制成不同浓度水溶液,测试其黏度、PH等理化性质,并采用定量描述分析法对其外观、透明度以及使用时、使用后的多项肤感指标进行感官测试,查找文献对各种类增稠剂进行总结和概括,可为化妆品配方设计提供一定的参考。
一、增稠剂分述
低分子增稠剂
非离子SAA
椰油二乙醇酰胺、椰油单乙醇酰胺、椰油单异丙醇酰胺、椰油酰胺、月桂酰-亚油酰二乙醇酰胺、月桂酰-豆蔻酰二乙醇酰胺、异硬脂二乙醇酰胺、亚油二乙醇酰胺、豆蔻二乙醇酰胺、豆蔻单乙醇酰胺、油二乙醇酰胺、棕榈单乙醇酰胺、蓖麻油单乙醇酰胺、芝麻二乙醇酰胺、大豆二乙醇酰胺、硬脂二乙醇酰胺、硬脂单乙醇酰胺、硬脂单乙醇酰胺硬脂酸酯、硬脂酰胺、牛脂单乙醇酰胺、小麦胚芽二乙醇酰胺、PEG(聚乙二醇)-3月桂酰胺、PEG-4油酰胺、PEG-50牛脂酰胺等
两性SAA
鲸蜡甜菜碱、椰油氨基羟磺基甜菜碱等
阴离子SAA
水溶性高分子
PVM/MA癸二烯交联聚合物(聚乙烯甲基醚/丙烯酸甲酯与癸二烯的交联聚合物)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)等
表面活性剂类
1.烷醇酰胺类氧化胺是一种有极性的非离子表面活性剂,其特征表现为:在水溶液中,由于溶液的pH值的不同,它显示出非离子性,也可以显示强离子性质。在中性或碱性条件下,即pH大于或等于7时,氧化胺在水溶液中以不电离的水化物存在,显示非离子性。在酸性溶液中,它显示弱的阳离子性,当溶液pH小于3时,氧化胺的阳离子性尤为明显,因此它可以在不同的条件下与阳离子、阴离子、非离子和两性离子等表面活性剂很好配伍并显示协同效应。氧化胺是有效的增稠剂,当pH为6.4-7.5时,烷基二甲基氧化胺可使复配物黏度达13.5Pa.s-18Pa.s,而烷基酰胺丙基二甲基氧化胺可使复配物黏度达34Pa.s-49Pa.s,后者加入食盐也不会降低黏度。
水溶性高分子增稠剂
纤维素类在水基体系中是一类非常有效的增稠剂,广泛应用于化妆品的各种领域。纤维素是天然有机物,它含有重复的葡萄糖苷单元,每个葡萄糖苷单元含有3个羟基,通过这些羟基可以形成各种各样的衍生物。纤维素类增稠剂通过水合膨胀的长链而增稠,纤维素增稠的体系表现明显的假塑性流变形态。使用量一般质量分数为1%左右。
7.聚丙烯酸类
聚丙烯酸类增稠剂自1953年Coodrich公司将Carbomer934引入市场至今已有40年的历史了,现在这系列增稠剂已经有了更多的选择(见表1)。聚丙烯酸类增稠剂的增稠机理有2种,即中和增稠与氢键结合增稠。中和增稠是将酸性的聚丙烯酸类增稠剂中和,使其分子离子化并沿着聚合物的主链产生负电荷,同性电荷之间的相斥促使分子伸直张开形成网状结构达到增稠效果;氢键结合增稠是聚丙烯酸类增稠剂先与水结合形成水合分子,再与质量分数为10%—20%的羟基给予体(如具有5个或以上乙氧基的非离子表面活性剂)结合,使其卷曲的分子在含水系统中解开形成网状结构达到增稠效果。不同的pH值、不同的中和剂以及可溶性盐的存在对该增稠体系的黏度有较大影响,pH值小于5时,pH值增大黏度升高;pH值在5-10,黏度几乎不变;但随着pH值继续升高,增稠效率又要下降。一价离子只降低体系的增稠效率,二价或三价离子不但能使体系变稀,而且当含量足够时会产生不溶性沉淀物。
天然胶主要有胶原蛋白类和聚多糖类,但是作为增稠剂的天然胶主要是聚多糖类(见表1)。增稠机理是通过聚多糖中糖单元含有3个羟基与水分子相互作用形成三维水化网络结构,从而达到增稠的效果。它们的水溶液的流变形态大部分是非牛顿流体,但也有些稀溶液的流变特性接近牛顿流体。它们的增稠效果一般与体系的pH值、温度、浓度和其他溶质的存在有较大关系,这是一类非常有效的增稠剂,一般用量为0.1%-1.0%。
无机高分子类增稠剂一般具有三层的层状结构或—个扩张的格子结构,最有商业用途的两类是蒙脱土和水辉石。其增稠机理是无机高分子在水中分散时,其中的金属离子从晶片往外扩散,随着水合作用的进行,它发生溶胀,到最后片晶完全分离,其结果形成阴离子层状结构片晶和金属离子的透明胶体悬浮液。在这种情况下,片晶带有表面负电荷,它的边角由于出现晶格断裂面而带有少量的正电荷。在稀溶液中,其表面的负电荷比边角的正电荷大,粒子之间发生相互排斥,故不会产生增稠作用。随着电解质的加入和浓度增加,溶液中离子浓度的增加,片晶表面电荷减少。这时,主要的相互作用由片晶间的排斥力转变为片晶表面的负电荷与边角正电荷之间的吸引力,平行的片晶相互垂直地交联在一起形成所谓“纸盒式间格”的结构,引起溶胀产生胶凝从而达到增稠的效果。离子浓度进一步加大又会破坏结构发生絮凝导致降低稠度。这类增稠剂主要用于牙膏、香波、护发素、膏霜、乳液和止汗剂等的增稠。稠度一般随着浓度的增加而迅速增大随后趋于平缓,流变形态为触变性。除具增稠性能外,在体系中还有稳定乳液、悬浮作用。其改性物主要是季铵盐化,改性后具有亲油性,可用于含油量多的体系。