长链表面活性剂在个人护理品中正发挥越来越重要的作用。其结构的脂肪部分一般基于Ｃ22而不是Ｃ12～18,水溶性不如传统的月桂基、硬脂基类化合物,但它们用于护发品中可产生较强的调理作用和增稠作用。这种作用特性与这类表面活性剂的低刺激性及低水溶性有关。
本篇文章研究了两种基于Ｃ22长链脂肪的表面活性剂的化学性质。Ｃ22烷基三甲基硫酸甲酯季铵盐是一种温和的表面活性剂,具有调理性和乳化性。Ｃ22烯酰胺丙基羟基磺基甜菜碱可增大产品稠度,并具有调理性和低刺激性。由于其温和性特点,两种表面活性剂均适用于护发、护肤品中。
1阳离子表面活性剂
1.1 低刺激性
山萮醇(Ｃ22)衍生物及其季铵盐(图1)比相应的硬脂基(Ｃ18)季铵盐对眼睛的刺激要小得多(图2)。硬脂基二甲基芐基氯化铵在调理剂和润肤液中是一种应用很广的起调理作用的阳离子季铵盐表面活性剂。
皮肤刺激实验结果显示:Ｃ18季铵盐刺激性较强(两种表面活性剂活性物含量均为25%),不适宜做护肤品原料。Ｃ22季铵盐对皮肤基本上无刺激,适用于各种护肤品(图3)。它们在结构上的区别仅在于其脂肪链的长度不同。
Ｃ22季铵盐的微弱刺激性不仅与Ｃ22的低溶解性有关,还与其高分子量的“稀释”作用有关(分子中季铵盐只占分子很少一部分)。Ｃ22烷基三甲基硫酸甲酯季铵盐和硬脂基二甲基艹卡基氯化铵在烷基(甲基～苯基)、阴离子(ＳＯ42-～Ｃｌ-)和链长上有所不同。ＭＴＴ试验表明:体内皮肤细胞的寿命与细胞中的线粒体活性有关,细胞的寿命越长,表明表面活性剂潜在的刺激越小。山艹俞醇季铵盐对细胞寿命微不足道的影响,图4表明它对皮肤的刺激极其微弱。
通过ＭＴＴ试验可以确定细胞寿命与表皮细胞刺激分率的关系。一般,细胞刺激分率上升一个单位,细胞寿命下降30%(图5)。
1.2 阳离子自乳化蜡
由于Ｃ22替代了Ｃ18脂肪链,导致了这种季铵盐衍生物熔点的升高。活性物含量为25%的Ｃ22季铵盐制品一般呈片状,并以硬脂醇作稀释剂。这种片状物质称为阳离子自乳化蜡。将它加入到水中,可制成多功能阳离子乳化剂。山萮醇季铵盐既可作乳化剂又可作调理剂,对热稳定,加入到热水中既可制成一种稳定、温和、高效的速溶乳化调理品。
1.3 应用
:山萮醇季铵盐在化妆品中的应用领域很广,包括头发调理剂、香波、染发剂、烫发剂、头发松驰剂/矫直剂、胭脂、眼部化妆品等。其温和特性使它还能适用于护肤化妆品,如配方1、2。由山萮醇季铵盐作乳化剂的聚硅氧烷乳化液显示了它的强乳化性能(聚硅氧烷一般不易被乳化)。山醇萮季铵盐在低浓度时就能形成稳定的乳化液,并产生较好的润肤效果。
2长链两性表面活性剂
羟基磺基甜菜碱和甜菜碱的结构如图6,它们结构上最大的不同是阴离子基团,前者的-ＳＯ-3是比后者的-ＣＯＯ-离子性较强的阴离子。这表明羟基磺基甜菜碱在较宽的ｐＨ值范围内既有阴离子性,也有阳离子性。相反,甜菜碱一般都保持它的阳离子性,其阴离子性的强弱与外部环境的ｐＨ值有关。
2.1 与其它调理剂的结合作用
由于羟基磺基甜菜碱带有较强的正电性和负电性,因此它既能与头发结合,又能与其它调理剂形成络合物,很可能,磺基甜菜碱的阳离子部分与头发上带负电的部分结合,阴离子部分络合一些其它调理剂的带正电的阳离子基团。图7比较了季化蛋白质衍生物在羟基磺基甜菜碱和普通甜菜碱中的沉积速率。通过Ｒｕｂｉｎ Ｄｙｅ Ｓｔａｉｎ方法可以测定这种季化蛋白质衍生物的沉积速率。颜色较深的表明基本上沉积了较多量的阳离子表面活性剂。试验表明,季化蛋白质衍生物在羟基磺基甜菜碱中比在椰油甜菜碱中的沉积速率要大。
配方1聚硅氧烷乳化液
Ａ、去离子水 72.00%
Ｃ22烷基三甲基硫酸甲酯季铵盐与硬脂醇的混合
物 7.00
聚硅氧烷液体(200厘泊) 20.00
Ｂ、防腐剂 1.00
步骤:将Ａ中原料混和均匀,同时使温度升高至80～85℃。在搅拌下使温度慢慢降至40℃,加入Ｂ;冷却至需要的灌装温度。
配方2:低固体温和型阳离子润肤露
Ａ、Ｃ22烷基三甲基硫酸甲酯季铵盐与硬脂醇混合物 1.17%
乳化蜡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
矿物油(70厘泊) 1.00
凡士林 2.00
聚二甲基硅氧烷(350厘泊) 0.50
Ｂ、去离子水 83.33
甘油 8.00
防腐剂 1.00
步骤:将Ａ中原料混和均匀,同时使温度升高至75℃;将Ｂ中原料混和均匀,同时使温度升高至75℃,慢慢将Ｂ加入到Ａ中混和均匀;慢慢冷却至需要的灌装温度,最终ｐＨ为5.7,固体含量为7.7%。
羟基磺基甜菜碱不仅具有甜菜碱的许多功能,而且在酸、碱中都很稳定,能增进泡沫、粘度、配伍性、具有调理作用并能增进其它调理剂的沉积能力。
2.2 芥酸衍生物
从图8可看出,芥酸比月桂酸有更长的脂肪链,是一种不饱和酸。与饱和Ｃ22:0(山萮酸)衍生物比较,尽管这种分子的脂肪链增加了将近一倍,其流动性仍主要取决于不饱和键的增加量。虽然芥酸衍生物的泡沫不是很好,但从这种表面活性剂的结构可以预测,Ｃ22:0烯酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱比椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱的调理性更好。
对山萮酸衍生物来说,增加脂肪链的长度可以降低刺激性。图9表明了通过ＭＴＴ试验所反映的不同脂肪链羟基磺基甜菜碱对皮肤刺激的结果,细胞寿命越长,刺激性越低。
2.3 泡沫和粘度
图10给出了泡沫比较结果,图11给出了粘度比较结果。从其分子结构也可以预测:椰油羟基磺基甜菜碱比Ｃ22烯酸胺丙基羟基磺基甜菜碱的泡沫要好。芥酸衍生物作为表面活性剂应用时能产生较大的粘度,因此,把这两种两性表面活性剂混配时可产生更好的协同效果。
2.4 调理性能
可通过一束头发来比较对头发的静电控制效果。5分代表控制较好,1分代表控制较差。从图12可知,芥酸对头发的静电控制较好,这与其它工业用的芥酸衍生物的功能相同。比如,芥酸酰胺作为一种抗静电剂和润滑剂而被广泛应用于塑料工业。
图13比较了头发用每种两性表面活性剂处理后的柔滑感。从图中可知,头发经芥酸表面活性剂处理后可产生较好的柔滑感。
3配方前景
图 15 椰油酰胺基丙基羟基磺甜菜碱与C22烯酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱复配后的粘度
通过上述的粘度和泡沫比较,如果把椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱与Ｃ22烯酰胺丙基羟基磺基甜菜碱复配,将产生更好的协同效果。配方3所示的香波给出了这两种两性离子表面活性剂复配的应用实例。图14和图15显示了这种香波的泡沫和粘度特征。图14所示曲线的第一个峰表明最大的泡沫高度发生在椰油羟基磺基甜菜碱的浓度为50%处。尽管随着椰油羟基磺基甜菜碱的浓度增加粘度不断下降,但在每种衍生物浓度各为50%时曲线上出现一点弯曲。因此,如按重量计算,相同重量的活性物含量为50%的椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱与活性物含量为30%的Ｃ22烯酰胺丙基羟基磺基甜菜碱混配,可产生最佳的泡沫和粘度。
配方 3、 香波（活性含量为7%的羟基磺基甜菜碱）
月桂硫酸钠 20.00%去
离子水 加至100.00
防腐剂 1.00
肌氨栈衍生物 2.00
十三碳烯酸 4.00
羟基磺甜菜碱混合物 14.00-221.00
