黄山的飞来石介绍:化妆品对表面活性剂的安全性要求

类  别：

化妆品工业

作  者：

关键词：

化妆品,表面活性剂

【内容】

    化妆品是直接与人体皮肤接触的产品，而且是大面积地发生接触还有，为了增加其功效性，在产品中往往都加入皮肤渗透剂，使有效成分能够直达皮肤深层。在这种情况下，如果出现安全性问题，效果可想而知。轻则皮肤过敏，严重者损害皮肤，个别甚至导致毁容!

    特别是现代人的生活水平提高了，生活质量上了档次，对美容护肤产品的要求自然越来越高，不但要能够满足特定的使用功能，比如除油去污、滋润皮肤、美白去斑和减肥瘦身等，同时还要求产品十分安全可靠。这种对安全性的要求已经不仅仅停留在不伤害皮肤和头发、不产生皮肤过敏等“表观”方面，还进一步发展到要求不能够产生比较长远的“慢性”伤害方面。不能有毒素积累、不能有色素沉着、不能让皮肤变粗、不能让发质变坏，这些都成了消费者的普遍要求，也成为选择化妆品品牌的重要因素。

    对于产品安全质量出现的问题不单单是要求退货和医疗补偿那么简单，不少消费者已经懂得拿起法律武器或者利用新闻媒体的公众影响力维护自己的合法权益，向不良产品的生产商和销售商讨“说法”，追究其法律责任。所以化妆品产品的安全性是一个很大的问题，必须引起足够的重视。

    对化妆品安全性产生比较大影响的因素包括：原材料的品种、原材料的用量、原材料的纯度、原材料的搭配等方面。

1  原材料的品种对安全性的影响

    在化妆品的配方里，尤其是个人皮肤与头发洗涤用品的配方里大量使用到各种各样的表面活性剂。从宏观的角度来说，任何一类表面活性剂都可以在化妆品和洗涤用品中发挥作用，因为它们或多或少地都具有降低表面张力、界面吸附、胶团化等物理化学特性以及润湿、加溶、乳化、渗透、去油、去污等应用性能，能够满足制造各种膏霜、乳液产品的一般需要，所以理论上都可以考虑选择使用。可是站在安全性的角度来考虑问题，配方设计人员在选择使用表面活性剂的时候其实是要受到很多限制的。

    以烷基磺酸盐为例。烷基磺酸盐的通式为RS0₃M，其中R可以是直链烃、支链烃基或烷基苯；M—Na、K、Ca、HN(CH₂CH₂0H)₂。这是应用得最多的一类阴离子表面活性剂，比较典型的产品是烷基磺酸钠和烷基苯磺酸钠。它的化学稳定性很好，表面活性也很强，在水中的溶解度大，有良好的发泡性和非凡的洗涤力，成为配制各类纺织品用合成洗涤剂的主要活性物质。同时由于来源于石油原料，生产规模大，是一种廉价的洗涤剂原料，可以降低产品生产成本，性价比非常之高。特别是当烷基磺酸盐的疏水基不同时，可以表现出不同的表面活性，可分别作为乳化剂、润湿剂、发泡剂、洗涤剂等使用。这类表面活性剂应该是很优秀的原料，但恰好在对人体的安全性方面存在明显的缺陷。大量的医学研究报告显示，烷基磺酸盐对人的皮肤有较强的脱脂和刺激作用，单独使用来配制洗发香波会损害发质，令头发过分干燥而变脆，容易发生断裂，用来配制沐浴液会引起对皮肤的刺激并且产生皮肤绷紧、发痒等不舒服的感觉。由于有这些安全问题，这类优秀的表面活性剂不适合用作化妆品的原料。

    在烷基磺酸盐的分子结构中插入聚氧乙烯链后得到的烷基聚氧乙烯硫酸盐[-R(OCH₂CH₂)_nOS0₃H]的安全性得到改善。这类阴离子表面活性剂的亲水基团除了硫酸盐基OS0₃^-Na⁺以外，还带有非离子表面活性剂的聚氧乙烯醚链<0CH₂CH₂b，水溶性更好并且同时兼有两类表面活性剂的特性。泡沫丰富，有良好的去油去污性能，对皮肤的刺激性小，可以用于配制液洗类化妆品。典型的化合物是月桂醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠(MES)，其化学结构是：

该化合物将烷基磺酸盐、脂肪酸盐以及烷基聚氧乙烯醚三荚表面活性剂的结构集于一身，性能十分优异。这是一种性能温和、生物降解好、发泡力强的表面活性剂。它不仅本身刺激性小，而且在配伍时可以降低硫酸酯类表面活性剂的刺激性，可用于配制高档香波和化妆品。   

很有意思的是将烷基磺酸盐(RS0₃M)中的R基由饱和烃换成不饱和烃的时候，原有的安全性问题可以得到很大程度的缓解，变成可以在化妆品中使用的表面活性剂。α-烯基磺酸盐(AOS，RCH—CHCH₂S0₃Na)就是一个很好的例子。AOS和烷基磺酸盐有基本相同的临界胶束浓度(cmc)，同样具有优良的表面活性。AOS的水溶解性能比较优良，润湿能力比很多常用的阴离子表面活性剂好，具有优异的发泡能力和钙皂分散力。AOS的去污力也相当强，而且能够抗硬水。在AOS结构中有C—S连接形式，因而化学稳定性好，它与各种非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂都有良好的配伍性能。AOS与酶也有良好的协同作用，生物降解速度和最终生物降解度均明显高于烷基磺酸盐，不会污染环境。重要的是大量的实验结果表明，AOS无论是对人体还是环境来说都是安全的。AOS的急性毒性LDs0值(半数致死量)比烷基磺酸盐低几倍。在皮肤刺激性方面，通过帖敷实验得出表面活性剂的刺激性顺序一般是LAS>AOS>AES。比较LAS(烷基磺酸盐)、AS(脂肪醇硫酸盐)和AOS(烯基磺酸盐)对眼睛的刺激性，LAS和AS在0．1％VA-k时，对眼睛黏膜有明显的刺激。而AOS在0.1％浓度时，仅有少量充血。所以AOS适合使用在化妆品产品中，用于配制洗发水、沐浴液、液体肥皂、洗手液和其他个人清洁用品。在现代的化妆品配方中使用安全可靠的天然表面活性剂正逐步成为时尚。烷基糖苷(APG)是近年才开发的一类绿色环保型非离子表面活性剂，它采用来自天然油脂的高级脂肪醇与来自天然淀粉的葡萄糖作为原料制备而成，它的亲水基是糖链上的羟基，亲油基是连接在糖苷上的烷基。由于其糖类成分和高级醇都来源于天然产物，APG最显著的特点之一就是毒性很低和对人体皮肤、眼睛刺激性极小。是一类很温和的表面活性剂，有较好的去污和起泡性能，用于配制低刺激性的香波、沐浴液和洁面用品。APG也经常被用作乳化剂，用于制造膏霜、乳液产品。

脂肪酸皂是最古老的表面活性剂之一，化妆品中的香皂，由于原料来源丰富、使用方便、去污效果好、价格便宜、花样品种多等特点，在国内外仍然是重要的皮肤清洁用品。脂肪酸皂作为日用品已经使用了好几个世纪了，但至今仍然还有生命力。除了单独使用以外，还作为添加剂与合成洗涤剂一起复配使用，改善后者的性能。香皂之所以长盛不衰，除了上述因素以外，它对人体皮肤刺激性低是一个不容忽视的原因，它是安全度比较高的表面活性剂。          

2原材料的用量对安全性的影响

    上面提到的很多品种的表面活性剂在正常情况下使用对人体应该是安全的，但并不代表可以无限量地使用，超过了某种限度可能会引起质的变化。

    就一般性质而言，阳离子表面活性剂具有表面活性剂的共同性质，即能够吸附在表面或者界面上并且降低表面张力，在溶液中形成胶团，表现出润湿、增溶、乳化、分散等特性。不过，阳离子表面活性剂最突出的性能是具有抗静电和杀菌能力，所以阳离子表面活性剂，例如单长链烷基季铵盐，常用作柔软剂和抗静电剂，在洗发香波和护发素中作为头发调理剂使用，效果非常好。正因如此，有的人为了增强头发调理效果，片面增加单长链烷基季铵盐的使用量，结果却引起头皮发痒、刺激皮肤和眼睛等现象。不要忘记，季铵盐类阳离子表面活性剂本身是杀菌剂!十二烷基二甲基苄基氯化铵就是公共场所、医院、食品加工厂和化妆品厂经常用来消毒的杀菌剂——“洁尔灭”，带有一定的毒性，超量使用当然容易对人体产生影响。

    表面活性剂的急性毒性一般由大白鼠之类小动物的急性LD。。值(半数致死量)来表示，表1中列出了若干种表面活性剂对大白鼠的口服毒性数据。

表1若干种表面活性剂对大白鼠的口服毒性

试样

肥皂

AS

AES

AOS

LAS

AEO

LD₅₀／(g／kg)

>10

5～15

1.7～5

2.5～4

0.65～2

1.6～2.5

    当然，这些数据是表面活性剂经过口直接进入人体消化系统所产生的毒害，而化妆品是经过皮肤向人体内部渗透的，摄入渠道不同，毒性要低得多，一般情况下还是安全的。这里引用这组数据的目的是想给读者灌输一个概念：表面活性剂的毒性是与使用量有关联的，超过一定量还是有毒性的。一般阴离子表面活性剂的毒性高于肥皂5～10倍。非离子表面活性剂的毒性和阴离子表面活性剂的毒性大体相同。

    其实，不管程度如何，表面活性剂对人体皮肤和眼睛都是有刺激的。通过表面活性剂的皮肤帖敷实验，得出表面活性剂的刺激性顺序一般是：阳离子>阴离子>两性离子≈非离子。在同系物中按C₁₂>C₁₄>C₁₆≈C₁₈顺序减弱。刺激的强弱存在定量关系。以相对比较安全的a-烯基磺酸盐(AOS)为例，比较LAS、AS和AOS对眼睛的刺激性，LAS和AS在0．1％以上时，对眼睛黏膜有明显的刺激。而AOS在0．1％浓度时，仅有少量充血，AOS在0．5％浓度时对眼黏膜有明显的刺激。在低浓度时3种表面活性剂均不刺激眼黏膜，经漂洗后可使刺激性全部消失。

3原材料的纯度对安全性的影响

    上面提到，就一般情况而言，目前市场上大多数正在使用的表面活性剂品种对人体来说基本上都是安全的。要留意的是这句话的前提是表面活性剂必须是纯净的物质，也就是说成分要单一，不能有其他杂质掺和在内。问题在于在各种表面活性剂的工业化生产的过程中，由于工艺技术的差异，产品的纯度会产生比较大的变化，化学成分是不尽相同的，有可能影响到产品的安全性。

    烷基酰醇胺(6501)具有稳定泡沫、显著增加液体产品的稠度等功能，是在香波、沐浴液等洗涤类化妆品产品中使用最广泛的一类非离子表面活性剂。工业生产上有3种工艺可以采用，虽然产物的主要成分都是烷基酰醇胺[分子结构式为RCON(CH₂CH₂OH)₂]，但是采用不同工艺技术生产的产品，其他成分差别巨大，有些可以护肤，而另外一些却是损肤的!下面对此做简单的介绍。

    (1)酯交换法

    最具代表性的品种月桂酰二乙醇胺是由天然椰子油或棕榈仁油经甲酯交换去除甘油后再与二乙醇胺反应制备的，工艺原理如下。

    在生产过程中副产物甘油和甲醇比较容易被去除，产物纯度可以达到95％以上。就算有少量残留的甘油和甲醇，对人体的皮肤也不会有什么大影响。显然，采用该工艺生产的月桂酰二乙醇胺(6501)是安全的。

  (2)直接酯化法

  月桂酰二乙醇胺也有用合成十二碳酸与二乙醇胺直接酯化制取的，工艺原理如下。

    由于所使用的原料都是化学合成出来的，本身的纯度可以做得很高，反应过程是简单的一步反应，酸性物质和碱性物质反应比较完全，产品的纯度更高。副产物是水，残留物也只有少量的月桂酸和二乙醇胺，对人体的皮肤也不会有什么大影响。所以，采用该工艺生产的月桂酰二乙醇胺(6501)也是安全的。

(3)直接胺化法

    将椰子油和二乙醇胺混合，加入氢氧化钾做催化剂，直接加热反应制造月桂酰二乙醇胺。

    这是一种最简单、最廉价的生产方法，成本很低，经常被小规模的化工厂使用。该工艺最大的问题是作为催化剂的氢氧化钾在反应后很难分离出来。氢氧化钾属强碱性物质，留在月桂酰二乙醇胺中会对娇嫩的皮肤造成伤害。用这种工艺生产的产品对人体是不安全的，只能用作纺织助剂使用。

    表面活性剂之间的合理搭配可以减轻对皮肤和眼睛的刺激性，对提高表面活性剂的安全性也有一定的影响。