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在《揭秘洗護(hù)類(lèi)產(chǎn)品的核心成分》一文中，我們簡(jiǎn)單介紹了表面活性劑的定義和特點(diǎn)，并了解到表面活性劑的很多應(yīng)用均與膠束有關(guān)，接下來(lái)就讓我們一起來(lái)看看表面活性劑具體有哪些功能與應(yīng)用。

表面活性劑能夠顯著降低體系的表面或表面張力，當(dāng)濃度超過(guò)臨界膠束濃度（CMC）時(shí)，在溶液內(nèi)部形成膠束，從而產(chǎn)生增溶、潤(rùn)濕、乳化、分散、起泡和洗滌等多方面的功能。

①、增溶作用

所謂增溶作用是指由于表面活性劑膠束的存在，使得在溶劑中難溶乃至不溶的物質(zhì)溶解度顯著增加的作用。它的基礎(chǔ)是膠束的形成，表面活性劑濃度越大，形成的膠束越多，難溶物或不溶物溶解得越多，增溶量越大。增溶作用可使被增溶物的化學(xué)勢(shì)降低，使體系更加穩(wěn)定，是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。

1.1 增溶作用的方式


增溶作用是與膠束密切相關(guān)的現(xiàn)象，主要有四種方式。


非極性分子在膠束內(nèi)核的增溶：飽和脂肪烴、苯等不易極化的非極性有機(jī)化合物，通常被增溶于膠束內(nèi)核中，如圖1（a）所示，該方式增溶后膠束體積變大。


表面活性劑分子間的增溶：對(duì)于分子結(jié)構(gòu)與表面活性劑相似的有機(jī)化合物，則是增溶于膠束的“柵欄”之間，如圖1（b）所示，這種方式增溶后膠束并不變大。


膠束表面的吸附增溶：既不溶于水、也不溶于油的小分子極性有機(jī)化合物在膠束表面的增溶，如圖1（c）所示

聚氧乙烯鏈間的增溶：以聚氧乙烯基為親水基團(tuán)的非離子表面活性劑，通常被增溶物包藏在膠束外層的聚氧乙烯鏈中，如圖1（d）所示

圖1 表面活性劑的增溶方式

1.2增溶能力

表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，增溶能力不同。具有相同親油基的表面活性劑，對(duì)烴類(lèi)及極性有機(jī)物的增溶作用大小順序一般為：非離子型＞陽(yáng)離子型＞陰離子型。這是由于非離子表面活性劑臨界膠束濃度較小，膠束易生成，因此膠束聚集數(shù)較大，增溶作用較強(qiáng)。陽(yáng)離子表面活性劑的膠束比陰離子表面活性劑有較為疏松的結(jié)構(gòu)，因此增溶作用比后者強(qiáng)。

1.3增溶作用的應(yīng)用


目前表面活性劑的增溶作用主要應(yīng)用在乳液聚合、石油開(kāi)采、膠片生產(chǎn)及洗滌等方面。


1.4增溶作用對(duì)化妝品配方的影響

增溶使將某些難溶物質(zhì)加入溶液中變得容易，例如防腐劑。但配方的復(fù)雜性可能引起防腐劑和其他組分的相互作用，如與表面活性劑的相互作用。已知某些陰離子、陽(yáng)離子、非離子表面活性劑通過(guò)影響防腐劑的抗菌活性，或與防腐劑結(jié)合使防腐劑失活。陽(yáng)離子和非離子表活能使氯二甲酚失活。季銨化合物防腐劑與陰離子表面活性劑和皂類(lèi)不配伍。陰離子表活能降低一些防腐劑的抗菌活性，如氯己定、二氯苯甲醇、羥苯酯類(lèi)、聚氨丙基雙胍。與陽(yáng)離子和陰離子表活相比，非離子表活可能對(duì)較多類(lèi)型防腐劑產(chǎn)生干擾作用。已知非離子表活干擾下列防腐劑的活性，如乙醇、三氯叔丁醇、苯甲酸、苯甲醇、芐氯酚、三氯卡班等等。對(duì)于非離子表活，臨界膠束濃度是影響防腐劑活性的重要因素。CMC是表面活性劑形成膠束的濃度。非離子表活一般有很低的CMC值和使用量遠(yuǎn)超過(guò)CMC值。如果濃度在CMC值以上，非離子表活通過(guò)吸附，或增溶包裹在內(nèi)，可抑制防腐劑的抗菌活性。除增溶作用外，還可能使聚氧乙烯鏈的醚基和酚的羥基形成復(fù)合物。例如，聚山梨醇酯-80是一種非離子表活，如果濃度在CMC值以上，會(huì)干擾羥苯酯類(lèi)的抗菌活性。為了克服此問(wèn)題，在含有非離子表活的配方中，一般需要加入較高濃度的防腐劑，或添加增加它們?cè)谒腥芙舛鹊奈镔|(zhì)（例如丙二醇、丁二醇、己二醇等）補(bǔ)償由于增溶作用的損失，才有足夠的防腐作用。

②、潤(rùn)濕功能

所謂潤(rùn)濕是指一種流體被另一種流體從固體表面或固-液潔面所取代的過(guò)程。潤(rùn)濕是廣泛存在于自然界的一種現(xiàn)象。表面活性劑具有雙親分子結(jié)構(gòu)，能夠在潔面發(fā)生定向吸附，降低液體的表面張力，因此常被用來(lái)改變體系的潤(rùn)濕性質(zhì)，以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需要。表面活性劑的潤(rùn)濕作用具體表現(xiàn)在兩方面，一是在固體表面發(fā)生定向吸附，二是提高液體的潤(rùn)濕能力。

2.1表面活性劑在潤(rùn)濕方面的應(yīng)用


可應(yīng)用于礦物的泡沫浮選、金屬的防銹與緩蝕、織物的防水防油處理以及在農(nóng)藥中的應(yīng)用。


③、乳化作用


乳狀液是指一種或多種液體以液珠形式分散在與它不相混溶的液體構(gòu)成的分散體系，由于體系呈現(xiàn)白色而被稱(chēng)為乳狀液，形成乳狀液的過(guò)程叫做乳化。

在乳狀液體系中，以液珠形式存在的一相稱(chēng)為內(nèi)相，由于其不連續(xù)性又被稱(chēng)為不連續(xù)相或分散相。另一相連成一片，叫做外相或連續(xù)相或分散介質(zhì)。由于大部分乳狀液有一相是水或水溶液，另一相是與水不互溶的有機(jī)相，故乳液的兩相也分別被稱(chēng)為水相和油相。

乳狀液主要有水包油（O/W）、油包水（W/O）、套圈型（O/W/O和W/O/W）三種類(lèi)型。通常易溶于水的乳化劑有助于形成O/W型乳狀液，易溶于油的乳化劑有助于形成W/O型乳狀液。乳化劑在某相中的溶解度越大，表示二者的相容性越好，表面張力越低，體系的穩(wěn)定性也越好。

3.1 在化妝品中的應(yīng)用


化妝品有多種劑型，但以乳狀液為主。這主要是因?yàn)椋?br />

（1）將油性原料與水性原料混合使用，在感覺(jué)和外觀上優(yōu)于單獨(dú)使用油性原料；


（2）可以將互不混溶的原料用于同一配方中；


（3）可以調(diào)節(jié)對(duì)皮膚作用的成分；


（4）可以改變?nèi)榛癄顟B(tài)，制成滿(mǎn)足要求的制品；

（5）可使微量成分在皮膚上均勻涂敷。

④、分散作用


將固體以微小粒子形式分布于分散介質(zhì)中，形成具有相對(duì)穩(wěn)定性體系的過(guò)程叫做分散。

表面活性劑在固體微粒表面的吸附能增加防止微粒重新聚集的能障，降低了粒子聚集的傾向，提高了分散體系的穩(wěn)定性。在水介質(zhì)中，表面活性劑主要通過(guò)范德華力以疏水基吸附于粒子表面，而以親水基伸向水介質(zhì)，以靜電斥力或空間熵效應(yīng)使分散體系穩(wěn)定。在有機(jī)介質(zhì)中，表面活性劑則以極性的親水基團(tuán)與粒子通過(guò)氫鍵、離子鍵等結(jié)合，而非極性碳?xì)滏溕煜蚪橘|(zhì)中，其分散作用主要是靠空間位阻產(chǎn)生熵斥力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。表面活性劑在粒子分散過(guò)程中的穩(wěn)定作用可由圖2表示。

圖2表面活性劑在粒子分散過(guò)程中的穩(wěn)定作用

⑤、起泡作用


泡沫是氣體分散于液體中的分散體系，氣體是分散相，液體是分散介質(zhì)。由于泡沫是氣體分散在液體中的粗分散體系，其內(nèi)部存在巨大的氣-液界面，界面能很高，因此是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。影響泡沫穩(wěn)定性的主要因素有液體的表面張力、界面膜的性質(zhì)、表面張力的修復(fù)作用、表面電荷、泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散以及添加的表面活性劑的結(jié)構(gòu)等。

在某些情況下，泡沫的產(chǎn)生是有利的，如礦物的浮選、泡沫滅火器等。在洗滌劑和化妝品工業(yè)中，泡沫在改善產(chǎn)品的感官性質(zhì)，增加商品價(jià)值和消費(fèi)者的可接受性方面都起著很大的作用。

⑥、洗滌作用

自浸在某種介質(zhì)（一般為水）中的待洗物體表面去除污垢的過(guò)程稱(chēng)為洗滌。一般情況下，洗滌的過(guò)程可表示為:

可見(jiàn)，洗滌劑在洗滌過(guò)程中是不可缺少的，它有兩方面的作用。一方面，降低水的表面張力，改善水對(duì)洗滌物表面的潤(rùn)濕性，從而去除固體表面的污垢。另一方面是對(duì)油污的分散和懸浮作用，使已經(jīng)從固體表面脫離下來(lái)的污垢能很好的分散和懸浮在洗滌介質(zhì)中，不再沉積在固體表面。

⑦、表面活性劑的其它功能


除了增溶、潤(rùn)濕、乳化、分散、起泡和洗滌這6種功能外，表面活性劑還有柔軟平滑作用、抗靜電作用和殺菌功能等。

殺菌抑霉作用是表面活性劑的派生性質(zhì)。陽(yáng)離子表活在這方面的作用比較顯著。表面活性劑殺菌抑霉機(jī)理目前尚不完全清楚，有人提出這種作用是由于表面活性劑的陽(yáng)離子電荷吸附于微生物的細(xì)胞壁，破壞細(xì)胞壁內(nèi)的某種酶；與蛋白質(zhì)發(fā)生某種反應(yīng)并影響微生物正常的代謝過(guò)程，最終導(dǎo)致微生物死亡。一般情況下，陽(yáng)離子表活，特別是分子結(jié)構(gòu)中帶有芐基的季銨鹽具有較強(qiáng)的殺菌性。例如潔爾滅，即十二烷基二甲基芐基氯化銨，其10%的水溶液殺菌能力相當(dāng)于苯酚殺菌能力的50-60倍，因此被廣泛用作外科手術(shù)和醫(yī)療器械等的消毒殺菌劑。


⑧、表面活性劑與防腐的小關(guān)聯(lián)


綜上可得，表面活性劑具有多種功能，且不同表面活性劑之間的功能差別較大。某些陽(yáng)離子表活由于結(jié)構(gòu)上的特性，具有較好的殺菌效果，因此常被用作殺菌劑。但其與陰離子表活不配伍，所以常避免用在洗護(hù)體系中。非離子表活由于其與其他類(lèi)型表活的相容性好和良好的溶解性、溫和性，因此在洗護(hù)配方中常受到工程師的青睞。但又因?yàn)榉请x子表活的臨界膠束濃度較低，增溶能力較強(qiáng)，會(huì)包裹或干擾防腐劑，造成一定的防腐難度。

所以，一般需要加入較高濃度的防腐劑，才有足夠的防腐作用。而對(duì)于表內(nèi)傳統(tǒng)防腐劑來(lái)說(shuō)，都有限制添加用量，當(dāng)提高用量時(shí)會(huì)有超出限用含量，產(chǎn)品無(wú)法通過(guò)備案和刺激性增大的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這個(gè)難題，我們一直在尋找和研發(fā)新的防腐劑，最終發(fā)現(xiàn)植物抑菌劑有望解決這個(gè)難題，其在建議添加用量范圍內(nèi)能有較好的防腐能力，且性能溫和，也不會(huì)有限用含量的問(wèn)題。

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復(fù)制