表面活性剂是对人类有着重要意义的一类化学物质, 它的产生与相应的具体应用使人们解决了许多生活中的烦恼, 其使用过程中虽然具体需要的量较小, 但它的实际应用价值却是不可估量的。化妆品的发展就是依赖它的研发与应用, 一款好的化妆品就必须由一种或多种表面活性剂为其必须的组成成分[1]。
化妆品一般是用涂抹的方式作用于人的皮肤表面和手足指的甲;以及以喷雾形式作用于皮肤、头发和身体上其他毛发;再次就是用其他物理方法作用于口腔、牙齿的一类产品[2]。因为化妆品直接作用于人身体的皮肤表面, 对皮肤的生理组织有重要的影响, 所以化妆品的安全性是必需确保的, 因此, 绿色环保型表面活性剂在化妆品行业中越加受到人们的重视与喜爱, 所以绿色环保型表面活性剂在化妆品行业中必然有着广阔的发展空间。文中将对一些绿色环保型表面活性剂进行简单的介绍, 并对其发展前景进行展望。
1 表面活性剂的功能和分类特点
表面活性剂是在极低浓度下就能显著地降低溶剂表面张力的一类物质[3]。它的应用历史可以追寻到上个世纪20-30年代, 与化妆品行业息息相关, 它的种类非常多, 分类方式也是多种多样, 一般地, 表面活性剂都按照其溶于水后是否能够离解出离子和其溶于水时离解离子所带电性来分类的。如按安全性来分类的话就还有天然性和生物性最健康的两大类表面活性剂。其分类具体介绍如下:
1.1 阴离子的表面活性剂
阴离子表面活性剂溶于水时, 能解离出发挥表面活性部分的带负电集团, 阴离子表面活性剂一般具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能, 去污能力强[4]。常用于洗面奶, 幼儿洗涤品和洗发香波中, 在好的洗发香波中必然有着阴离子表活性剂的存在, 主要是它对头发有良好的保养作用, 并对毛发、头皮、眼睛的刺激较小, 安全性强。其种类有:LAS、AES、AS、AESA、LSA、AOS、MES、FMES、AEC等[5]。其中AESA、LSA主要是应用于档次比较高端的香波系列、洗衣液系列, 在我国从事生产加工的公司有主打洗衣液和洗手液的湖南丽臣实业股份有限公司以及中轻化工股份有限公司等, 具体有马头洁净洗衣粉, 光辉炫白洗衣粉等一系列产品。
1.2 阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂是疏水基通过共价键与带正电荷的亲水基相连的表面活性剂, 它的反离子通常是无表面活性的简单负离子[6]。它在化妆品中主要作用是能够减少或避免生活中毛发和皮肤上的物理静电反应, 也能改观硬质发质的柔软度和降低头发的干燥度, 从而使皮肤和毛发健康保湿。因它本身的亲水性、温和性等优异的性质能满足上述要求, 则顾客可以根据自身情况来进行化妆品的合理选用。其主要分类为高碳烷基的伯、仲、叔和季铵盐, 如十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化钠等[7]。其中壳聚糖类季铵盐用于头发造型设计的化妆品中, 我们国家季铵盐类生产量最大的是安徽思又朴化工科技有限公司。
1.3 两性离子表面活性剂
两性表面活性剂是指在同一分子结构中有可能同时存在被桥链 (碳氢链、碳氟链等) 连接的一个或多个正、负电荷中心 (或偶极中心) 的表面活性剂[8]。由于其可以得到电子也可以失去电子的性质, 所以与其他类型的表面活性剂兼容性就相对比较好, 这也是它区分于其他表面活性剂的一大特点。然而其优异的溶解特点是来源于它分子结构中具有水溶解度极好的亲水基团, 以及它本身拥有的两偶极中心也是两性表面活性剂在水溶剂中溶解度优异的原因之一。除了上述的特点它还具有良好的生物降解性, 也具有极强的耐硬水性和耐高浓度电解质性, 通常与前面介绍的两种活性剂搭配使用, 其在化妆品的运用中产生的副作用较小或者无副作用, 以及其自身与人体协和作用较强的特点使其对毛发、体表皮肤、眼部器官的作用过程中无不良反应或不良反应较小[9]。常用的两性表面活性剂主要有:2-十二胺乙基磺酸钠、烷基甘氨酸型、磺基甜菜碱等, 上海诺颂实业有限公司便是我国从事其生产的公司之一。
1.4 非离子表面活性剂
非离子表面活性剂具有优异的润湿和洗涤功能, 有一定的耐硬水能力又可与其它离子型表面活性剂共同使用, 是净洗剂、乳化剂配方中不可或缺的成分[10]。其在化妆品中具体应用的特性有:对皮肤亲近以及不刺激皮肤, 还可以和阴离子表面活性剂相互作用从而减少其应用过程中对身体部位的不良反应, 其种类有烷基甜菜碱、α-烷基甜菜碱、烷基丙氨酸、烷基胺二乙酸、聚氨酯类、氟碳类等。现今国内主要从事其生产的公司有浙江皇马股份有限公司、湖南丽臣实业股份有限公司等。
1.5 天然表面活性剂
主要是以大自然中的各种特殊植物为原料载体, 然后从中提取相关的物质来作为原材料的一类表面活性剂, 所以它的出现解决了传统种类生产过程中的多种弊端, 如:能源消耗、生态污染、表面活性剂的安全性不可控等, 然而促使天然表面活性剂诞生的因素不仅只有能源等问题也依赖于当时生物性技术、油脂分离技术、植物品种的改良技术、增产技术等多种高端技术的快速发展与应用, 以及新抗氧化剂的研发和天然油脂的易腐败等问题的解决。化妆品所用的天然表面活性剂主要包括磷脂类表面活性剂、氨基酸表面活性剂、蔗糖酯和一些生物表面活性剂[11]。其特点是安全性能好, 绿色环保, 是在化妆品应用中极具潜力的一类表面活性剂, 目前, 安阳博奥生物新合成有限公司便是一家我国从事这方面生产的公司。表一便是其在化妆品中应用的实际例子:
1.6 生物表面活性剂
生物表面活性剂与化学合成的表面活性剂相似, 生物表面活性剂也是一种两亲分子, 具有非极性的疏水基团和极性的亲水基团, 其特点有: (1) 生产工艺简便, 常温、常压下即可发生反应, 生成设备要求不高; (2) 生产原料来源广阔且价廉, 可以从工业废料和农副产品中获得[12]。而且它具有一些其它表面活性剂不具备的特殊优点, 即其产品不具有致毒的性质, 对生态自然、人体都是零危害, 它不仅不会对环境破坏相反还可以对环境进行净化以及对一些废物重新加工后再运用, 所以从上诉情况来看生物表面活性剂克服了其它表面活性剂缺陷并将它们的优点更好的集中体现了出来, 由于其具有这些优异的性质才使它在化妆品中的应用发展的非常迅速。其主要分类包括:槐糖脂、海藻糖脂、脂蛋白、脂肽、脂杂多糖、脂多糖复合物、蛋白质-多糖复合物等[13], 我国从事这方面生产的公司主要有:上海圣轩生物化工有限公司、广州盈誉生物科技有限公司、深圳市启扬龙科技有限公司等。
2 表面活性剂在化妆品中的安全应用与要求
由于化妆品在实际的应用中是与人的身体表面大量直接接触的, 所以对化妆品应用的安全性要求是化妆品应用中最重要的一项指标!表面活性剂在化妆品中的具体应用是直接与人们的人身安全有着必然联系的, 下面将简述其在化妆品中应遵循的要求与相应的应用。
2.1 表面活性剂在化妆品中护肤的应用与要求
皮肤是化妆品作用最多的人体表面部位, 而皮肤保养得好坏会直接影响人们的身心利益, 所以能够利用好化妆品便能更好促进人们的心理健康, 如果所用的化妆品对皮肤有过敏、有刺激、有毒性、更或者是致癌性等不良反应的, 那么这种化妆品的研发就是非常失败的[14]。因此, 化妆品用表面活性剂的要求首先就是无毒、无害、健康、无不良反应 (如过敏、刺激等) 即应用安全健康。在安全性得到保障后, 我们就得考虑化妆品在应用中的适宜性, 如果化妆品在皮肤应用中让皮肤感觉紧绷, 不舒适, 不和谐以及在应用过程中产生不和谐气味的也是不符合化妆品应用要求的, 因为这种化妆品的研发虽然保证到了表面活性剂在化妆品中应用的安全性却没保证到他对皮肤的适宜性[15]。
护肤, 顾名思义就是要求化妆品对皮肤要有保护的作用, 随着环境的污染越来越严重, 人们的皮肤也表现的越来越脆弱化, 皮肤也受到环境中的多种不利因素的考验, 如天气的因素使皮肤常常干裂, 紫外线的辐射使皮肤发生病变, 还有由于皮肤的老化导致的炎症等[16]。因此要想解决上述难题, 化妆品的应用对于护肤就显得极其重要了, 所以护肤化妆品的主要功能就是要消除上诉问题, 即应有保湿护肤的作用;以及屏蔽紫外线或削弱紫外线对皮肤组织细胞的辐射作用;再次, 就是要具有药理作用对皮肤进行保养和消除炎症和弥补缺陷的作用。目前应用于化妆品中的甘油脂肪酸和卵磷脂等非离子表面活性剂就能较好的解决上述问题, 因其种类的来源是甘油酯中的一类, 所以主要作用是协调皮肤吸收具有护肤药性物质的功能, 以及使皮肤长时间润滑和长期保持皮肤的湿度的功能。硅油中的二甲基聚硅氧烷是属于应用于护肤品中的阴离子表面活性剂, 在化护肤品中作为油剂使用[17]。目前, 应用于护肤品中的表面活性剂主要是复合搭配型, 主要是为了汲取各种表面活性剂的特点进行优势互补。表二是表面活性剂在护肤品中应用的实际例子:
2.2 表面活性剂在化妆品中的护发应用和要求
在形象越来越来重要的日常生活中, 人们对表面活性剂在化妆品的护发作用也是非常重视的。对于要解决头发最常见的干燥、分叉、发红、易掉发和易带静电等问题, 除了积极的就医外还可以利用化妆品进行护发处理[18]。这些问题时常影响着人们的心理健康和生活情绪, 所以选择用化妆品来解决此类问题是很有必要和意义的。因此, 表面活性剂在化妆品中的应用要求应不伤头皮, 能对头发长时间的保湿和对脸、眼睛无刺激或刺激小, 还有就是具有抗静电性, 柔润等作用。其常用的表面活性剂有:一些醇类、水解蛋白、脂肪酸酯类以及非离子表面活性剂等, 其中水解蛋白在护发香波中起调理作用, 而醇类中的丙二醇和丁二醇则是应用于改善头发脱落症状的护法剂中[19]。
2.3 表面活性剂在洗涤剂中的应用和要求
表面活性剂在洗涤剂中的应用对于我们来说一点都不陌生的, 几乎是我们每天都会接触和使用的, 如生活中的洗碗精, 以及清洁生活用品的各种洗涤类产品都离不开表面活性剂的运用, 可以说它已经成为了人们生活所必需的一部分, 对于洗涤产品的要求是在洗涤过程中对洗涤物安全, 对环境环保, 现今市场上生产的大部分洗涤剂的原料都取用于阴离子、非离子两大类, LAS是洗衣粉系列中应用最多的一类阴离子表面活性剂, 而液体系列的则是AES铵盐系列。
3 新型表面活性剂在化妆品中应用前景的展望
因为新世纪中各种研究手段先进性的提高与发展以及人们对环境保护的思考, 其中绿色天然性表面活性剂越来越受到了人们的青睐, 而绿色健康性表面活性剂则主要有天然型和生物型两类。其中生物表面活性剂又是最新且具有很大潜力的一种绿色环保型表面活性剂。
生物表面活性剂以其生产原料来源广阔、价廉、表面活性高、乳化能力强、起泡性好、无毒、环境友好、能被生物完全降解、生物相容性好、不致敏、可消化等优点备受工业者的青睐[20]。但是当下其生产过程中的经济成本较高, 与合成表面活性剂的经济成本有着4到5陪的差距, 大量生产不符合经济性原则, 生物表面活性剂在未来需要讨论的难题就是如何在其生产成本上解决经济效益的问题。目前要解决经济成本问题的主要研究方向应从培养基的培养技术、废物的高效利用技术、菌种的改良技术等多方面进行。
生物表面活性剂的研发顺应了时代的发展, 响应了绿色环保的号召, 更满足了人们对化妆品绿色健康的期许, 它将是未来兴起化妆品行业变革的主要表面活性剂之一。当生物研究中的干细胞处理技术以及核酸技术等新兴技术突破研发难关, 从而解决市场销售价格高昂问题后, 化妆品行业就会迎来一个全新的时代。
4 结语
在当今社会中健康, 绿色环保的生活是人们所期待的生活。绿色环保的生态观念也是人们的主流思想观, 因此, 表面活性剂在化妆品中发展方向就应跟从用户的选择, 顺势而为的大力发展对环境无污染破坏的和符合自然科学发展观的绿色表面活性剂。
摘要：介绍了化妆品中通常使用的表面活性剂的具体分类, 以及诠释了它们在化妆品中的具体应用以及要求, 然后简要的分析了天然表面活性剂、生物表面活性剂的最新现状和发展前景。
关键词：表面活性剂,化妆品,应用,前景
参考文献
[1] 张利丹, 赵莉, 韩富, 徐宝财.表面活性剂的性能与应用 (XV) ____表面活性剂的洗涤作用及其应用[J].日用化学工业, 2015, 45 (3) :132-142.
[2] 谭婷婷, 郝姗姗, 赵莉, 徐宝财.表面活性剂的性能与应用 (XIV) ___表面活性剂的润湿作用及其应用[J].日用化学工业, 2015, 45 (2) :72-89.
[3] 田秋平, 高献英, 李中华.氟碳表面活性剂的应用研究进展[J].化工技术与开发, 2007, 36 (11) :34-37.
[4] 刘美玲.表面活性剂在化妆品中的应用[J].江西化工, 2014, 33 (01) :239-240.
[5] 徐星喜.阴离子表面活性剂的应用与创新[J].中国洗涤用品工业, 2012, 36 (8) :46-50.
[6] 闫国峰.阳离子表面活性剂在油田中的应用[J].新疆石油科技, 2012, 22 (01) :32-34.
[7] 朱雷, 余丽丽, 李仲谨, 广丰 (摄影) .表面活性剂在化妆品中的应用[J].中国化妆品:专业版, 2007, 24 (9) :80-86.
[8] 蒋银峰, 陈洪龄, 顾亚丽.一种高分子两性含氟表面活性剂的合成及其溶液性质[J].日用化学工业, 2008, 38 (5) :282-284.
[9] 赖小娟.两性表面活性剂的合成及其洗涤作用[J].中国洗涤用品工业, 2008, 21 (3) :47-50.
[10] 刘贺.浅谈非离子表面活性剂的特点与应用[J].皮革与化工.2012, 29 (2) :20-30.
[11] 牛晓娜, 王绍军, 王建生, 代红零.表面活性剂在化妆品中的应用与安全研究进展.中国洗涤用品工业[J], 2012, 18 (12) :83-86.
[12] 束影, 周培.生物表面活性剂及其在化妆品中的应用[J].日用化妆品科学, 2010, 33 (3) :26-28.
[13] 向智男, 宁正祥.生物表面活性剂及其在食品工业中的应用[J].粮油食品科技, 2005, 13 (1) :50-52.
[14] 刘江红, 陈逸桐, 贾云鹏, 芦艳.生物表面活性剂应用研究进展[J].化学通报, 2013, 76 (07) :590-593.
[15] 颜晓丽, 卢添泉.非离子表面活性剂的研究进展[J].广州化工, 2014, 42 (10) :49-51.
[16] 施昌松.天然活性化妆品的现状与发展趋势[J].日用化学品科学, 2012, 35 (2) :1-5.
[17] 约翰, 伍德拉夫.个人护理品及化妆品用表面活性剂[J].日用化学品科学, 2012, 35 (5) :43-45.
[18] 李向阳, 杨玉喜.国内非离子表面活性剂现状及发展前景[J].曰用化学品科学, 2014, 37 (2) :1-5.
[19] 赵国文, 张丽萍, 白利涛.生物表面活性剂及其应用[J].日用化学工业, 2010, 40 (4) :293-295.
[20] 王学川, 任龙芳, 强涛涛.表面活性剂在化妆品中的应用[J].日用化学品科学, 2006, 29 (5) :17-21.