增稠剂

摘要：综述了使用于化妆品的增稠剂：无机盐类、表面活性剂类、水溶性高分子类和脂肪醇脂肪酸类等共200多种。增稠剂通过与表面活性剂形成棒状胶束、与水作用形成三维水化网络结构、或利用自身的大分子长链结构等使体系达到增稠的目的。详细介绍了增稠剂的配伍性能、使用范围、影响因素和增稠机理分类。在产品配方开发过程中根据配方的pH值、稳定性、刺激性、泡沫、配方成本、是否透明、流变形态、外观颜色、电解质稳定性和法规等方面的要求综合进行考虑，才能有效地选用恰当的增稠剂。只有不断在实际中总结经验，才能真正懂得如何有效地选用增稠剂。 　　关键词：化妆品；增稠剂；水溶性高分子；表面活性剂 　　配方师在进行配方设计时通常要考虑配方最终产品的流变形态，适当的流变形态能给产品带来美感，便于使用和生产，对配方的稳定性也有一定的影响。有些产品的流变形态甚至对产品的使用起很大作用，比如牙膏，要求产品的触变性好，因为在挤出时要求保持较好的形态，在刷牙时要求牙膏在外力作用下能够迅速变稀分散开来。流体的流变形态分为牛顿流体和非牛顿流体，牛顿流体为剪切应力与剪切速率成正比的流体；非牛顿流体又有假塑性流体、塑性流体和胀流体。假塑性流体和塑性流体都属于剪切变稀的流体，但塑性流体具有屈服值。胀流体属于剪切变稠的流体。要调节产品的流变形态，配方师是在配方中加入增稠剂达到目的。增稠剂简单地说就是提高配方产品黏度或稠度的一类物质，增稠剂加入量不大，但是能够大幅提高产品的黏度或稠度。配方师在选择增稠剂时需要考虑的因素较多：配方主体是选择增稠剂的首要考虑因素，什么样的体系决定采用什么样的增稠剂；其次是产品形态，产品形态要求不同类型的增稠剂，有些要求牛顿流体，有些要求塑性流体，根据不同的需要采用不同的增稠剂；在最终产品中增稠剂的比例、配方的成本也是增稠剂选择的重要因素，如果配方的成本让生产商和消费者都难于承受，那么这配方是没有应用价值的，平衡增稠剂的效果及其成本是非常重要的。另外配方的理化指标也是选择增稠剂必须考虑的，比如配方的稳定性、泡沫等，这些都是配方所关注的一些重要指标，有些增稠剂虽然增稠效果理想，但稳定性差或是消泡太厉害也是没有价值的。一般情况下几种增稠剂的协调增稠比用单一增稠剂对产品的最终流变形态有更好的效果。 　　1 增稠剂分述 　　能够作为增稠剂的物质很多，从相对分子质量看有低分子增稠剂，也有高分子增稠剂；从功能团来看有电解质类、醇类、酰胺类、羧酸类和酯类等等。下面按化妆品原料的分类方法对增稠剂进行分类，表l列出了目前使用的增稠剂。 　　1.1 低分子增稠剂 　　1.1.1 无机盐类 　　用无机盐来做增稠剂的体系一般是表面活性剂水溶液体系，最常用的无机盐增稠剂是氯化钠，增稠效果明显。表面活性剂在水溶液中形成胶束，电解质的存在使胶束的缔合数增加，导致球形胶束向棒状胶束转化，使运动阻力增大，从而使体系的黏稠度增加。但当电解质过量时会影响胶束结构，降低运动阻力，从而使体系黏稠度降低，这就是所说的“盐析”。因此电解质加入量一般质量分数为1％-2％，而且和其他类型的增稠剂共同作用，使体系更加稳定。 　　1.1.2 脂肪醇、脂肪酸类 　　脂肪醇、脂肪酸是带极性的有机物，有文章把它们看成为非离子表面活性剂，因为它们既有亲油基团，又有亲水基团。少量的该类有机物的存在对表面活性剂的表面张力、omc及其他性质有显著影响，其作用大小 是随碳链加长而增大，一般来说呈线，陛变化关系。其作用原理是脂肪醇、脂肪酸能插入(参加)表面活性剂胶团，促进胶团的形成，同时由于该极性有机物与表面活性剂的分子间有强烈的相互作用(碳氢链间的疏水作用加极性头间的氢键结合)，使两分子在表面上定向排列得很紧密，大大改变了表面活性剂胶束性质，达到增稠的效果。 　　表1 增稠剂的分类 　　一、非离子SAA 　　1、无机盐 　　 氯化钠、氯化钾、氯化铵、单乙醇胺氯化物、二乙醇胺氯化物、硫酸钠、磷酸钠、磷酸二钠和三磷酸五钠等 　　2、脂肪醇和脂肪酸 　　月桂醇、肉豆蔻醇、C12-15醇、C12-16醇、癸醇、己醇、辛醇、鲸蜡醇、硬脂醇、山嵛醇、月桂酸、C18-36酸、亚油酸、亚麻酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、山嵛酸等 　　3、烷醇酰胺类 　　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 　　4、醚类 　　鲸蜡醇聚氧乙烯(3)醚、异鲸蜡醇聚氧乙烯(10)醚、月桂醇聚氧乙烯(3)醚、月桂醇聚氧乙烯(10)醚、Poloxamer-n(乙氧基化聚氧丙烯醚)(n=105、124、185、237、238、338、407)等 　　5、酯类 　　 PEG-80甘油基牛油酯、PEC-8PPG(聚丙二醇)-3二异硬脂酸酯、PEG-200氢化甘油基棕榈酸酯、PEG-n(n=6、8、12)蜂蜡、PEG-4异硬脂酸酯、PEG-n(n=3、4、8、150)二硬脂酸酯、PEG-18甘油基油酸酯/椰油酸酯、PEG-8二油酸酯、PEG-200甘油基硬脂酸酯、PEG-n(n=28、200)甘油基牛油酯、PEG-7氢化蓖麻油、PEG-40霍霍巴油、PEG-2月桂酸酯、PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯、PEG-150季戊四硬脂酸酯、PEG-55丙二醇油酸酯、PEG-160山梨聚糖三异硬脂酸酯、PEG-n(n=8、75、100)硬脂酸酯、PEG-150/癸基/SMDI共聚物(聚乙二醇-150/癸基/甲基丙烯酸酯共聚物)、PEG-150/硬脂基/SMDI共聚物、PEG-90。异硬脂酸酯、PEG-8PPG-3二月桂酸酯、鲸蜡豆蔻酯、鲸蜡棕榈酯、C18—36酸乙二醇酯、季戊四硬脂酸酯、季戊四山嵛酸酯、丙二醇硬脂酸酯、山嵛酯、鲸蜡酯、三山嵛酸甘油酯、三羟基硬脂酸甘油酯等 　　6、氧化胺 　　肉豆蔻氧化胺、异硬脂氨基丙基氧化胺、椰油氨基丙基氧化胺、小麦胚芽氨基丙基氧化胺、大豆氨基丙基氧化胺、PEG—3月桂氧化胺等 　　二、两性SAA 　　鲸蜡甜菜碱、椰油氨基羟磺基甜菜碱等 　　三、阴离子SAA 　　油酸钾、硬脂酸钾等 　　四、水溶性高分子 　　1、纤维素类 　　纤维素、纤维素胶、羧甲基羟乙基纤维素、鲸蜡羟乙基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素等 　　2、聚氧乙烯类 　　PEG-n(n=5M、9M、23M、45M、90M、160M)等

化妆品用增稠剂刘 义，广州市浪奇实业股份有限公司，广东 广州510660高 俊，汽巴精化(中国)有阳公司广州公司，广东 广州510095 摘要：综述了使用于化妆品的增稠剂：无机盐类、表面活性剂类、水溶性高分子类和脂肪醇脂肪酸类等共200多种。增稠剂通过与表面活性剂形成棒状胶束、与水作用形成三维水化网络结构、或利用自身的大分子长链结构等使体系达到增稠的目的。详细介绍了增稠剂的配伍性能、使用范围、影响因素和增稠机理分类。在产品配方开发过程中根据配方的pH值、稳定性、刺激性、泡沫、配方成本、是否透明、流变形态、外观颜色、电解质稳定性和法规等方面的要求综合进行考虑，才能有效地选用恰当的增稠剂。只有不断在实际中总结经验，才能真正懂得如何有效地选用增稠剂。 关键词：化妆品；增稠剂；水溶性高分子；表面活性剂 中图分类号：TQ658 文献标识码：A 文章编号：1001-1803(2003)01-0044-05 配方师在进行配方设计时通常要考虑配方最终产品的流变形态，适当的流变形态能给产品带来美感，便于使用和生产，对配方的稳定性也有一定的影响。有些产品的流变形态甚至对产品的使用起很大作用，比如牙膏，要求产品的触变性好，因为在挤出时要求保持较好的形态，在刷牙时要求牙膏在外力作用下能够迅速变稀分散开来。流体的流变形态分为牛顿流体和非牛顿流体，牛顿流体为剪切应力与剪切速率成正比的流体；非牛顿流体又有假塑性流体、塑性流体和胀流体。假塑性流体和塑性流体都属于剪切变稀的流体，但塑性流体具有屈服值。胀流体属于剪切变稠的流体。要调节产品的流变形态，配方师是在配方中加入增稠剂达到目的。增稠剂简单地说就是提高配方产品黏度或稠度的一类物质，增稠剂加入量不大，但是能够大幅提高产品的黏度或稠度。配方师在选择增稠剂时需要考虑的因素较多：配方主体是选择增稠剂的首要考虑因素，什么样的体系决定采用什么样的增稠剂；其次是产品形态，产品形态要求不同类型的增稠剂，有些要求牛顿流体，有些要求塑性流体，根据不同的需要采用不同的增稠剂；在最终产品中增稠剂的比例、配方的成本也是增稠剂选择的重要因素，如果配方的成本让生产商和消费者都难于承受，那么这配方是没有应用价值的，平衡增稠剂的效果及其成本是非常重要的。另外配方的理化指标也是选择增稠剂必须考虑的，比如配方的稳定性、泡沫等，这些都是配方所关注的一些重要指标，有些增稠剂虽然增稠效果理想，但稳定性差或是消泡太厉害也是没有价值的。一般情况下几种增稠剂的协调增稠比用单一增稠剂对产品的最终流变形态有更好的效果。1 增稠剂分述 能够作为增稠剂的物质很多，从相对分子质量看有低分子增稠剂，也有高分子增稠剂；从功能团来看有电解质类、醇类、酰胺类、羧酸类和酯类等等。下面按化妆品原料的分类方法对增稠剂进行分类，表l列出了目前使用的增稠剂。1.1 低分子增稠剂1.1.1 无机盐类 用无机盐来做增稠剂的体系一般是表面活性剂水溶液体系，最常用的无机盐增稠剂是氯化钠，增稠效果明显。表面活性剂在水溶液中形成胶束，电解质的存在使胶束的缔合数增加，导致球形胶束向棒状胶束转化，使运动阻力增大，从而使体系的黏稠度增加。但当电解质过量时会影响胶束结构，降低运动阻力，从而使体系黏稠度降低，这就是所说的“盐析”。因此电解质加入量一般质量分数为1％-2％，而且和其他类型的增稠剂共同作用，使体系更加稳定。1.1.2 脂肪醇、脂肪酸类 脂肪醇、脂肪酸是带极性的有机物，有文章把它们看成为非离子表面活性剂，因为它们既有亲油基团，又有亲水基团。少量的该类有机物的存在对表面活性剂的表面张力、omc及其他性质有显著影响，其作用大小是随碳链加长而增大，一般来说呈线，陛变化关系。其作用原理是脂肪醇、脂肪酸能插入(参加)表面活性剂胶团，促进胶团的形成，同时由于该极性有机物与表面活性剂的分子间有强烈的相互作用(碳氢链间的疏水作用加极性头间的氢键结合)，使两分子在表面上定向排列得很紧密，大大改变了表面活性剂胶束性质，达到增稠的效果。表1 增稠剂的分类一、非离子SAA 1、无机盐 氯化钠、氯化钾、氯化铵、单乙醇胺氯化物、二乙醇胺氯化物、硫酸钠、磷酸钠、磷酸二钠和三磷酸五钠等2、脂肪醇和脂肪酸 月桂醇、肉豆蔻醇、C12-15醇、C12-16醇、癸醇、己醇、辛醇、鲸蜡醇、硬脂醇、山嵛醇、月桂酸、C18-36酸、亚油酸、亚麻酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、山嵛酸等3、烷醇酰胺类 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4、醚类 鲸蜡醇聚氧乙烯(3)醚、异鲸蜡醇聚氧乙烯(10)醚、月桂醇聚氧乙烯(3)醚、月桂醇聚氧乙烯(10)醚、Poloxamer-n(乙氧基化聚氧丙烯醚)(n=105、124、185、237、238、338、407)等5、酯类 PEG-80甘油基牛油酯、PEC-8PPG(聚丙二醇)-3二异硬脂酸酯、PEG-200氢化甘油基棕榈酸酯、PEG-n(n=6、8、12)蜂蜡、PEG-4异硬脂酸酯、PEG-n(n=3、4、8、150)二硬脂酸酯、PEG-18甘油基油酸酯/椰油酸酯、PEG-8二油酸酯、PEG-200甘油基硬脂酸酯、PEG-n(n=28、200)甘油基牛油酯、PEG-7氢化蓖麻油、PEG-40霍霍巴油、PEG-2月桂酸酯、PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯、PEG-150季戊四硬脂酸酯、PEG-55丙二醇油酸酯、PEG-160山梨聚糖三异硬脂酸酯、PEG-n(n=8、75、100)硬脂酸酯、PEG-150/癸基/SMDI共聚物(聚乙二醇-150/癸基/甲基丙烯酸酯共聚物)、PEG-150/硬脂基/SMDI共聚物、PEG-90。异硬脂酸酯、PEG-8PPG-3二月桂酸酯、鲸蜡豆蔻酯、鲸蜡棕榈酯、C18—36酸乙二醇酯、季戊四硬脂酸酯、季戊四山嵛酸酯、丙二醇硬脂酸酯、山嵛酯、鲸蜡酯、三山嵛酸甘油酯、三羟基硬脂酸甘油酯等6、氧化胺 肉豆蔻氧化胺、异硬脂氨基丙基氧化胺、椰油氨基丙基氧化胺、小麦胚芽氨基丙基氧化胺、大豆氨基丙基氧化胺、PEG—3月桂氧化胺等二、两性SAA 鲸蜡甜菜碱、椰油氨基羟磺基甜菜碱等三、阴离子SAA 油酸钾、硬脂酸钾等四、水溶性高分子 1、纤维素类 纤维素、纤维素胶、羧甲基羟乙基纤维素、鲸蜡羟乙基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素等2、聚氧乙烯类 PEG-n(n=5M、9M、23M、45M、90M、160M)等3、聚丙烯酸类 丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交联聚合物、丙烯酸酯／十六烷基乙氧基(20)衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/十六烷基乙氧基(20)甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/十四烷基乙氧基(25)丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/十八烷基乙氧基(20)衣康酸酯共聚物、丙烯酯酯/十八烷基乙氧基(20)甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/十八烷基乙氧基(50)丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/VA交联聚合物、PAA(聚丙烯酸)、丙烯酸钠/乙烯异癸酸酯交联聚合物、Carbomer(聚丙烯酸)及其钠盐等 4、天然胶及其改性物 海藻酸及其(铵、钙、钾)盐、果胶、透明质酸钠、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、黄蓍胶、鹿角菜胶及其(钙、钠)盐、汉生胶、菌核胶等5、无机高分子及其改性物 硅酸铝镁、二氧化硅、硅酸镁钠、水合二氧化硅、蒙脱土、硅酸锂镁钠、水辉石、硬脂铵蒙脱土、硬脂铵水辉石、季铵盐-90蒙脱土、季铵盐-18蒙脱土、季铵盐-18水辉石等6、其他 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1.1.4 表面活性剂类1.1.4.1 烷醇酰胺类 最常用的是椰油二乙醇酰胺。烷醇酰胺能与电解质相容共同进行增稠并且能达到最佳效果。烷醇酰胺增稠的机理是与阴离子表面活性剂胶束相互作用，形成非牛顿流体。各种不同的烷醇酰胺在性能上有很大差异，而且单独使用与复配使用其效果也不同，有文章报道了不同烷醇酰胺的增稠及泡沫性能。近来报道烷醇酰胺制成化妆品时有产生致癌物质亚硝胺的潜在危害。烷醇酰胺的杂质中有游离胺，它是亚硝胺的潜在来源。目前个人护理品工业对是否在化妆品中禁用烷醇酰胺还没有官方意见。1.1.4.2 醚类 在以脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)为主活性物的配方中，一般仅用无机盐即能调成合适的黏度。研究表明这是由于

涂料助剂在涂料中的用量很少，但能显著提高涂料性能,已成为涂料不可缺少的组成部分。水性涂料常用的助剂有成膜助剂、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增塑剂、防霉杀菌剂等。增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。对于黏度较低的水性涂料来说，是非常重要的一类助剂。　　水性涂料用增稠剂的分类　　目前市场上可选用的增稠剂品种很多，主要有无机增稠剂、纤维素类、聚丙烯酸酯和缔合型聚氨酯增稠剂四类。纤维素类增稠剂的使用历史较长、品种很多，有甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等，曾是增稠剂的主流，其中最常用的是羟乙基纤维素。聚丙烯酸酯增稠剂基本上可分为两种：一种是水溶性的聚丙烯酸盐；另一种是丙烯酸、甲基丙烯酸的均聚物或共聚物乳液增稠剂，这种增稠剂本身是酸性的，须用碱或氨水中和至pH8~9才能达到增稠效果，也称为丙烯酸碱溶胀增稠剂。聚氨酯类增稠剂是近年来新开发的缔合型增稠剂。无机增稠剂是一类吸水膨胀而形成触变性的凝胶矿物。主要有膨润土、凹凸棒土、硅酸铝等，其中膨润土最为常用。　　增稠机理　　纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑动，所以体系黏度下降。　　聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中，通过羧酸根离子的同性静电斥力，分子链由螺旋状伸展为棒状，从而提高了水相的黏度。另外它还通过在乳胶粒与颜料之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度。　　缔合型聚氨酯类增稠剂A.J. Reuvers对缔合型聚氨酯类增稠剂的增稠机理作了详细的研究。这类增稠剂的分子结构中引入了亲水基团和疏水基团，使其呈现出一定的表面活性剂的性质。当它的水溶液浓度超过某一特定浓度时，形成胶束，胶束和聚合物粒子缔合形成网状结构，使体系黏度增加。另一方面一个分子带几个胶束，降低了水分子的迁移性，使水相黏度也提高。这类增稠剂不仅对涂料的流变性产生影响，而且与相邻的乳胶粒子间存在相互作用，如果这个作用太强的话，容易引起乳胶分层。　　无机增稠剂膨润土是一种层状硅酸盐，吸水后膨胀形成絮状物质，具有良好的悬浮性和分散性，与适量的水结合成胶状体，在水中能释放出带电微粒，增大体系黏度。　　各类增稠剂的特点及其选择　　纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠效率高，尤其是对水相的增稠；对涂料配方的限制少，应用广泛；可使用的pH范围大。但存在流平性较差，辊涂时飞溅现象较多、稳定性不好，易受微生物降解等缺点。由于其在高剪切下为低黏度，在静态和低剪切有高黏度，所以涂布完成后，黏度迅速增加，可以防止流挂，但另一方面造成流平性较差。有研究表明，增稠剂的相对分子质量增加，乳胶涂料的飞溅性也增加。纤维素类增稠剂由于相对分子质量很大，所以易产生飞溅。此类增稠剂是通过“固定水”达到增稠效果，对颜料和乳胶粒子极少吸附，增稠剂的体积膨胀充满整个水相，把悬浮的颜料和乳胶粒子挤到一边，容易产生絮凝，因而稳定性不佳。由于是天然高分子，易受微生物攻击。 聚丙烯酸类增稠剂聚丙烯酸类增稠剂具有较强的增稠性和较好的流平性，生物稳定性好，但对pH值敏感、耐水性不佳。