長鏈表面活性劑在個人護理品中正發(fā)揮越來越重要的作用。其結(jié)構(gòu)的脂肪部分一般基于Ｃ22而不是Ｃ12～18,水溶性不如傳統(tǒng)的月桂基、硬脂基類化合物,但它們用于護發(fā)品中可產(chǎn)生較強的調(diào)理作用和增稠作用。這種作用特性與這類表面活性劑的低刺激性及低水溶性有關(guān)。
本篇文章研究了兩種基于Ｃ22長鏈脂肪的表面活性劑的化學(xué)性質(zhì)。Ｃ22烷基三甲基硫酸甲酯季銨鹽是一種溫和的表面活性劑,具有調(diào)理性和乳化性。Ｃ22烯酰胺丙基羥基磺基甜菜堿可增大產(chǎn)品稠度,并具有調(diào)理性和低刺激性。由于其溫和性特點,兩種表面活性劑均適用于護發(fā)、護膚品中。
1陽離子表面活性劑
1.1 低刺激性
山萮醇(Ｃ22)衍生物及其季銨鹽(圖1)比相應(yīng)的硬脂基(Ｃ18)季銨鹽對眼睛的刺激要小得多(圖2)。硬脂基二甲基芐基氯化銨在調(diào)理劑和潤膚液中是一種應(yīng)用很廣的起調(diào)理作用的陽離子季銨鹽表面活性劑。
皮膚刺激實驗結(jié)果顯示:Ｃ18季銨鹽刺激性較強(兩種表面活性劑活性物含量均為25%),不適宜做護膚品原料。Ｃ22季銨鹽對皮膚基本上無刺激,適用于各種護膚品(圖3)。它們在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別僅在于其脂肪鏈的長度不同。
Ｃ22季銨鹽的微弱刺激性不僅與Ｃ22的低溶解性有關(guān),還與其高分子量的“稀釋”作用有關(guān)(分子中季銨鹽只占分子很少一部分)。Ｃ22烷基三甲基硫酸甲酯季銨鹽和硬脂基二甲基艸卡基氯化銨在烷基(甲基～苯基)、陰離子(ＳＯ42-～Ｃｌ-)和鏈長上有所不同。ＭＴＴ試驗表明:體內(nèi)皮膚細胞的壽命與細胞中的線粒體活性有關(guān),細胞的壽命越長,表明表面活性劑潛在的刺激越小。山艸俞醇季銨鹽對細胞壽命微不足道的影響,圖4表明它對皮膚的刺激極其微弱。
通過ＭＴＴ試驗可以確定細胞壽命與表皮細胞刺激分率的關(guān)系。一般,細胞刺激分率上升一個單位,細胞壽命下降30%(圖5)。
1.2 陽離子自乳化蠟
由于Ｃ22替代了Ｃ18脂肪鏈,導(dǎo)致了這種季銨鹽衍生物熔點的升高。活性物含量為25%的Ｃ22季銨鹽制品一般呈片狀,并以硬脂醇作稀釋劑。這種片狀物質(zhì)稱為陽離子自乳化蠟。將它加入到水中,可制成多功能陽離子乳化劑。山萮醇季銨鹽既可作乳化劑又可作調(diào)理劑,對熱穩(wěn)定,加入到熱水中既可制成一種穩(wěn)定、溫和、高效的速溶乳化調(diào)理品。
1.3 應(yīng)用
:山萮醇季銨鹽在化妝品中的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,包括頭發(fā)調(diào)理劑、香波、染發(fā)劑、燙發(fā)劑、頭發(fā)松馳劑/矯直劑、胭脂、眼部化妝品等。其溫和特性使它還能適用于護膚化妝品,如配方1、2。由山萮醇季銨鹽作乳化劑的聚硅氧烷乳化液顯示了它的強乳化性能(聚硅氧烷一般不易被乳化)。山醇萮季銨鹽在低濃度時就能形成穩(wěn)定的乳化液,并產(chǎn)生較好的潤膚效果。
2長鏈兩性表面活性劑
羥基磺基甜菜堿和甜菜堿的結(jié)構(gòu)如圖6,它們結(jié)構(gòu)上最大的不同是陰離子基團,前者的-ＳＯ-3是比后者的-ＣＯＯ-離子性較強的陰離子。這表明羥基磺基甜菜堿在較寬的ｐＨ值范圍內(nèi)既有陰離子性,也有陽離子性。相反,甜菜堿一般都保持它的陽離子性,其陰離子性的強弱與外部環(huán)境的ｐＨ值有關(guān)。
2.1 與其它調(diào)理劑的結(jié)合作用
由于羥基磺基甜菜堿帶有較強的正電性和負電性,因此它既能與頭發(fā)結(jié)合,又能與其它調(diào)理劑形成絡(luò)合物,很可能,磺基甜菜堿的陽離子部分與頭發(fā)上帶負電的部分結(jié)合,陰離子部分絡(luò)合一些其它調(diào)理劑的帶正電的陽離子基團。圖7比較了季化蛋白質(zhì)衍生物在羥基磺基甜菜堿和普通甜菜堿中的沉積速率。通過Ｒｕｂｉｎ Ｄｙｅ Ｓｔａｉｎ方法可以測定這種季化蛋白質(zhì)衍生物的沉積速率。顏色較深的表明基本上沉積了較多量的陽離子表面活性劑。試驗表明,季化蛋白質(zhì)衍生物在羥基磺基甜菜堿中比在椰油甜菜堿中的沉積速率要大。
配方1聚硅氧烷乳化液
Ａ、去離子水 72.00%
Ｃ22烷基三甲基硫酸甲酯季銨鹽與硬脂醇的混合
物 7.00
聚硅氧烷液體(200厘泊) 20.00
Ｂ、防腐劑 1.00
步驟:將Ａ中原料混和均勻,同時使溫度升高至80～85℃。在攪拌下使溫度慢慢降至40℃,加入Ｂ;冷卻至需要的灌裝溫度。
配方2:低固體溫和型陽離子潤膚露
Ａ、Ｃ22烷基三甲基硫酸甲酯季銨鹽與硬脂醇混合物 1.17%
乳化蠟ＮＦ 1.00
硬脂醇 0.33
ＰＰＧ-2肉豆蔻聚氧丙烯酸酯 1.00
季戊四醇四癸酸酯 0.67
礦物油(70厘泊) 1.00
凡士林 2.00
聚二甲基硅氧烷(350厘泊) 0.50
Ｂ、去離子水 83.33
甘油 8.00
防腐劑 1.00
步驟:將Ａ中原料混和均勻,同時使溫度升高至75℃;將Ｂ中原料混和均勻,同時使溫度升高至75℃,慢慢將Ｂ加入到Ａ中混和均勻;慢慢冷卻至需要的灌裝溫度,最終ｐＨ為5.7,固體含量為7.7%。
羥基磺基甜菜堿不僅具有甜菜堿的許多功能,而且在酸、堿中都很穩(wěn)定,能增進泡沫、粘度、配伍性、具有調(diào)理作用并能增進其它調(diào)理劑的沉積能力。
2.2 芥酸衍生物
從圖8可看出,芥酸比月桂酸有更長的脂肪鏈,是一種不飽和酸。與飽和Ｃ22:0(山萮酸)衍生物比較,盡管這種分子的脂肪鏈增加了將近一倍,其流動性仍主要取決于不飽和鍵的增加量。雖然芥酸衍生物的泡沫不是很好,但從這種表面活性劑的結(jié)構(gòu)可以預(yù)測,Ｃ22:0烯酰胺基丙基羥基磺基甜菜堿比椰油酰胺基丙基羥基磺基甜菜堿的調(diào)理性更好。
對山萮酸衍生物來說,增加脂肪鏈的長度可以降低刺激性。圖9表明了通過ＭＴＴ試驗所反映的不同脂肪鏈羥基磺基甜菜堿對皮膚刺激的結(jié)果,細胞壽命越長,刺激性越低。
2.3 泡沫和粘度
圖10給出了泡沫比較結(jié)果,圖11給出了粘度比較結(jié)果。從其分子結(jié)構(gòu)也可以預(yù)測:椰油羥基磺基甜菜堿比Ｃ22烯酸胺丙基羥基磺基甜菜堿的泡沫要好。芥酸衍生物作為表面活性劑應(yīng)用時能產(chǎn)生較大的粘度,因此,把這兩種兩性表面活性劑混配時可產(chǎn)生更好的協(xié)同效果。
2.4 調(diào)理性能
可通過一束頭發(fā)來比較對頭發(fā)的靜電控制效果。5分代表控制較好,1分代表控制較差。從圖12可知,芥酸對頭發(fā)的靜電控制較好,這與其它工業(yè)用的芥酸衍生物的功能相同。比如,芥酸酰胺作為一種抗靜電劑和潤滑劑而被廣泛應(yīng)用于塑料工業(yè)。
圖13比較了頭發(fā)用每種兩性表面活性劑處理后的柔滑感。從圖中可知,頭發(fā)經(jīng)芥酸表面活性劑處理后可產(chǎn)生較好的柔滑感。
3配方前景
圖 15 椰油酰胺基丙基羥基磺甜菜堿與C22烯酰胺基丙基羥基磺基甜菜堿復(fù)配后的粘度
通過上述的粘度和泡沫比較,如果把椰油酰胺基丙基羥基磺基甜菜堿與Ｃ22烯酰胺丙基羥基磺基甜菜堿復(fù)配,將產(chǎn)生更好的協(xié)同效果。配方3所示的香波給出了這兩種兩性離子表面活性劑復(fù)配的應(yīng)用實例。圖14和圖15顯示了這種香波的泡沫和粘度特征。圖14所示曲線的第一個峰表明最大的泡沫高度發(fā)生在椰油羥基磺基甜菜堿的濃度為50%處。盡管隨著椰油羥基磺基甜菜堿的濃度增加粘度不斷下降,但在每種衍生物濃度各為50%時曲線上出現(xiàn)一點彎曲。因此,如按重量計算,相同重量的活性物含量為50%的椰油酰胺基丙基羥基磺基甜菜堿與活性物含量為30%的Ｃ22烯酰胺丙基羥基磺基甜菜堿混配,可產(chǎn)生最佳的泡沫和粘度。
配方 3、 香波（活性含量為7%的羥基磺基甜菜堿）
月桂硫酸鈉 20.00%去
離子水 加至100.00
防腐劑 1.00
肌氨棧衍生物 2.00
十三碳烯酸 4.00
羥基磺甜菜堿混合物 14.00-221.00
