精细品化学表面活性剂论文

表面活性剂在化妆品中的应用摘要：论述了表面活性剂的功能，如润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等功能，以及在化妆品中的作用。介绍了表面活性剂和化妆品的分类情况，化妆品的原料以及化妆品对表面活性剂的要求。详细介绍了化妆品中常用的几种表面活性剂。对化妆品中用的表面活性剂的发展趋势进行了阐述。关键词：表面活性剂；化妆品；功能；应用表面活性剂在化妆品中的主要功能包括乳化、分散、增溶、起泡、清洗、润滑和柔软等。表面活性剂在化妆品中具有广泛的用途，起着重要的作用。化妆品中所利用的表面活性剂的性能不仅仅是其单一的性能，而是利用其多种性能，因此，表面活性剂是化妆品生产中不可缺少的原料，广泛应用于化妆品中。化妆品是指以涂抹、喷、洒或者其他类似方法，施于人体（皮肤、毛发、指趾甲和口唇齿等），以达到清洁、保养、美化、修饰和改变外观，或者修正人体气味，保持良好状态为目的的产品。目前，化妆品的发展趋势是向疗效性、功能性和天然性方向发展。1表面活性剂的分类表面活性剂的分类方法有很多种，根据表面活性剂的来源进行分类，通常把表面活性剂分为合成表面活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂三大类。1.1合成表面活性剂合成表面活性剂是指以石油、天然气为原料，通过化学方法合成制备的表面活性剂。表面活性剂在性质上的差异，除与烃基的大小和形状有关外，主要与亲水基团类型有关。一般以亲水基团的结构为依据来分类，按亲水基团是否带电可将表面活性剂分为离子型和非离子型两大类，其中离子型表面活性剂又分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。1.2天然表面活性剂20世纪70年代的石油危机对以石油为基本原料的表面活性剂工业产生了巨大的冲击，引起人们对能源消耗、工艺生产过程、生态学和石油制品安全性等一系列问题的思考，从而引发了以天然油脂为原料生产表面活性剂的重大变革。由于生物新技术的应用，油脂分离精制技术的发展，植物油脂品种的改良及增产，使得大量获得价格较低的高纯度的天然油脂成为可能，新的抗氧化剂的开发成功，解决了天然油脂腐败变质的问题，再加上人们对安全及环保意识的提高，以油脂为原料的天然表面活性剂的开发引起人们的高度重视。目前在天然油脂中最受重视的要数棕榈油和棕榈仁油。1.3生物表面活性剂生物表面活性剂是指由细菌、酵母和真菌等多种微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物。用微生物生产表面活性剂是20世纪70年代后期国际生物工程领域中研究的新课题。用微生物制取生物表面活性剂可以得到许多难以用化学方法合成的产物，在结构中引进了新的化学基团，而制得的产物易于被生物完全降解，无毒性，在生态学上是安全的。生物表面活性剂根据其亲水基的不同可分为糖脂系、酰基缩氨酸系、磷脂系、脂肪酸系和高分子表面活性剂五类。2表面活性剂的功能表面活性剂是一类具有多种功能的精细化学品，表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等多种功能。当液体与固体表面接触时，气体被排斥，原来的固-气界面消失，代之以固-液界面，这种现象称为润湿。从普遍意义而言，润湿是一种流体被另一种流体自表面取代的过程。通常把一种物质的颗粒或液滴以及微小的形态分散到另一介质中的过程叫分散。所得到的均匀、稳定的体系叫分散体。乳化是一种液体以微小液滴或液晶形式均匀分散到另一种不相混溶的液体介质中形成的具有相当稳定性的多相分散体系的过程。表面活性剂在水溶液中形成胶束后，具有能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状，这种作用称为增溶作用。由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫，可分为液体泡沫和固体泡沫。在液体泡沫中，液体和气体的界面起主要作用。一般地说，当表面张力低，膜的强度高时，不论是稳定泡沫还是不稳定泡沫，起泡力都较好。溶液的黏度对泡沫稳定在两方面起作用：一方面是增强泡沫液膜的强度；另外，表面黏度大，膜液体不易流动排出，延缓了液膜破裂，而增强了泡沫的稳定性。消泡作用分为破泡和抑泡两种。具有破泡能力的物质称为破泡剂。有效的消泡剂既要能迅速破泡，又要能在相当长的时间内防止泡沫生成。洗涤去污作用是表面活性剂应用最广泛、最具有实用意义的基本特性。洗涤去污过程是极为复杂的，与污垢种类、基本性能、表面活性剂和助剂的种类和结构密切相关，而其过程又是多种表面现象，如吸附、润湿、渗透、乳化、分散、泡沫和增溶等在不同情况下的综合效应。3化妆品的分类化妆品能对人体面部、皮肤表面、毛发和口腔起清洁保护和美化作用。化妆品的品种多种多样，分类方式也各不相同。按使用部位可分为：皮肤用化妆品、毛发用化妆品、指甲用化妆品和口腔用化妆品。按使用目的可分为：洁净用化妆品、基础保护化妆品、美容化妆品和芳香制品，还可根据化妆品本身的剂型分类。4化妆品的原料制造化妆品所用的原料有很多种，据统计大概有3 000多种。根据化妆品原料在化妆品中所含比例的大小，可分为基质原料和配合原料。基质原料是调配各种化妆品的主体，也成为基础原料。膏霜类的油脂，香粉类的滑石粉等均属基质原料；配合原料是用来改善化妆品的某些性质和赋予色、香等的辅助原料，如膏霜中的乳化剂、抗氧化剂和防腐剂等均属配合原料。配合原料在化妆品中的比例虽小，但对化妆品的质量影响却很大。它们之间没有绝对的界限，某一种原料在化妆品中起着基质原料的作用，而在另一化妆品中可能仅起着辅助原料的作用。4.1基质原料1）油脂类油脂是组成膏霜类化妆品的基本原料，主要起护肤、柔滑和滋润等作用。脂肪酸甘油酯是组成动植物油脂的主要成分，在常温下呈液态的称为油，呈固态的称为脂。根据来源又可分为植物性油脂和动物性油脂。植物性油脂包括椰子油、橄榄油、蓖麻籽油、杏仁油、花生油、大豆油和棕榈油等。动物油脂包括牛油、猪油、貂油和海龟油等。这些动植物油脂加氢后的产物称为硬化油。在化妆品中常用的硬化油有：硬化椰子油、硬化牛脂、硬化蓖麻油和硬化大豆油等。2）蜡类蜡是高碳脂肪酸和高碳脂肪醇所组成的酯。在化妆品中主要作为固定剂，增加化妆品的稳定性，调节其黏度，提高液体油的熔点，使用时对皮肤产生柔软的效果。依据来源的不同，蜡类也可分为植物性蜡和动物性蜡。植物性蜡包括巴西棕榈蜡、霍霍巴蜡和小烛树蜡等。动物蜡类包括蜂蜡、羊毛脂蜡、鲸油和虫蜡等。3）高碳烃类用于化妆品原料中的烃类主要包括烷烃和烯烃，它们在化妆品中的主要作用是其溶解作用，净化皮肤表面，还能在皮肤表面形成憎水性油膜，来抑制皮肤表面水分的蒸发，提高化妆品的功效。在化妆品中用的主要包括角鲨烷、凡士林、液体石蜡和固体石蜡等。4）粉类粉类是组成香粉、爽身粉、胭脂、牙粉和牙膏等粉类化妆品的基质原料。一般是不溶于水的固体，经

表面活性剂概述： 1.概念： 表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。 2.组成：分子结构具有两亲性 非极性烃链： 8个碳原子以上烃链 极性基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。 3.吸附性： 溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性 固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附， 极性固体表面可发生多层吸附[编辑本段]表面活性剂的分类 表面活性剂的分类方法很多， 根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等； 根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等； 有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。 按极性基团的解离性质分类 1、阴离子表面活性剂 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠 2、阳离子表面活性剂：季铵化物 3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型 4、非离子表面活性剂： 脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温） 阴离子表面活性剂 1、肥皂类 系高级脂肪酸的盐，通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析 。 碱金属皂：O/W 碱土金属皂：W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂 2、硫酸化物 RO-SO3-M 主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。脂肪烃链R在12~18个碳之间。 硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。 高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠） 乳化性很强，且较稳定，较耐酸和钙、镁盐。在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。 3、磺酸化物 R-SO3 - M 属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。 常用品种有：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT），十二烷基苯磺酸钠，甘胆酸钠 阳离子表面活性剂 该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。 常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。 两性离子表面活性剂 这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。 1、卵磷脂：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料 2、氨基酸型和甜菜碱型： 氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－ 甜菜碱型：R-N+(CH3)2-COO—。 在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。 非离子表面活性剂 1.脂肪酸甘油酯： 单硬脂酸甘油酯； HLB为3~4，主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂。 2.多元醇 蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂 聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化剂 3.聚氧乙烯型：Myrij(长链脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯） 4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物： Poloxamer 能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂[编辑本段]表面活性剂的基本性质 1.临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。 2.亲水亲油平衡值（HLB）：表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。根据经验，将表面活性剂的HLB值范围限定在0-40，非离子型的HLB值在0-20。 混合加和性：HLB=（HLBa Wa+HLBb /Wb） / （Wa+Wb） 理论计算：HLB=∑（亲水基团HLB值）+∑（亲油基团HLB）-7 表面活性剂的基本性质 3、增溶作用 1）胶束增溶：水不溶性、微溶性药物在胶束溶液中溶解度显著增加 非洛地平-----0.025%吐温-----10倍 （表）亲水基团---亲油基团， （药）极性基团---非极性基团 cmc，“表”的量，胶束，增溶量，最大增溶浓度（MAC）[编辑本段]表面活性剂的应用 1.增溶：C>CMC （ HLB13~18） 增溶体系为热力学平衡体系 CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高 温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度 Krafft点：离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点， Krafft点越高，其临界胶束浓度越小 昙点：对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。 2.乳化： HLB：3-8 W /O型乳化剂：Tween；一价皂 HLB：8-16 O/W型乳化剂：Span；二价皂 3.润湿：（HLB：7-9） 4.助悬： 5.起炮和消泡 6.消毒、杀菌 7.去污剂[编辑本段]表面活性剂的结构 传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入，目前一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。 无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”（amphiphilic structure），表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。 根据所需要的性质和具体应用场合不同，有时要求表面活性剂具有不同的亲水亲油结构和相对密度。通过变换亲水基或亲油基种类、所占份额及在分子结构中的位置，可以达到所需亲水亲油平衡的目的。经过多年研究和生产，已派生出许多表面活性剂种类，每一种类又包含众多品种，给识别和挑选某个具体品种带来困难。因此，必须对成千上万种表面活性剂作一科学分类，才有利于进一步研究和生产新品种，并为筛选、应用表面活性剂提供便利。[编辑本段]表面活性剂的历史发展 表面活性剂和合成洗涤剂形成一门工业得追溯到本世纪30年代，以石油化工原料衍生的合成表面活性剂和洗涤剂打破了肥皂一统天下的局面。经过60余年的发展，1995年世界洗涤剂总产量达到4300万吨，其中肥皂900万吨。据专家预测，全世界人口从2000年到2050年将翻一番，洗涤剂总量将从5000万吨增加到12000万吨，净增1.4培，这是一个令人鼓舞的数字。 中国的表面活性剂和合成洗涤剂工业起始于50年代，尽管起步较晚，但发展较快。1995年洗涤用品总量已达到310万吨，仅次于美国，排名世界第二位。其中合成洗涤剂的生产量从1980年的40万吨上升到1995年的230万吨，净增4.7倍，并以年平均增长率大于10%的速度增长。据中国权威部门预测，2000年洗涤用品总量将达到360万吨，其中合成洗涤剂将达到65.5万吨。其中产量超万吨的表面活性剂品种计有：直链烷基苯磺酸钠（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵（AESA）、月桂醇硫酸钠（K12或SDS）、壬基酚聚氧乙烯（10）醚（TX-10）、平平加O、二乙醇酰胺（6501）硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐（石油磺酸盐）、扩散剂NNO、扩散剂MF、烷基聚醚（PO-EO共聚物）、脂肪醇聚氧乙烯（3）醚（AEO-3）等。 表面活性剂的化学结构与性能的关系 1．亲疏平衡值与性能之间的关系 H·L·B值：表示表面活性剂的亲水疏水性能 （Hydrophile-Lipophile Balance） 表面活性剂要呈现特有的界面活性，必须使疏水基和亲水基之间有一定的平衡。 石蜡HLB值=0（无亲水基） 聚乙二醇HLB值=20（完全亲水） 对阴离子表面活性剂，可通过乳化标准油来确定HLB值。 HLB值 15~18 13~15 8~8 7~9 3.5~6 1.5~3 用途 增溶剂 洗涤剂 油/水型乳化剂 润湿剂 水/油乳化剂 消泡剂 HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。 3． 疏水基种类与性能 疏水基按应用分四种 （1） 脂肪烃： （2） 芳烃： （3） 混合烃： （4） 带有弱亲水性基 （5） 其他：全氟烃基 疏水性大小：（5）>（1）>（3）>（2）>（4） 3．亲水基的位置与性能 末端：净洗作用强，润湿性差；中间：相反。 4．分子量与性能 HLB值、亲水基、疏水基相同，分子量小，润湿作用好，去污力差； 分子量大，润湿作用差，去污力好。 5．浊点 对非离子表面活性剂来说，亲水性取决于醚键的多少，醚与水分子的结合是放热反应。 当温度↑，水分子逐渐脱离醚建，而出现混浊现象，刚刚出现混浊时的温度称浊点。此时表面活性剂失去作用。浊点越高，使用的温度范围广。