部队车辆事故心得体会:固体颗粒乳化剂 网易博客

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/03/29 09:09:23

固体颗粒乳化剂 网易博客  

固体颗粒乳化剂是指固体颗粒代替传统的化学乳化剂,固体颗粒在分散相液滴表面形成一层薄膜,阻止了液滴之间的聚集,制得稳定的油/水分散相。固体颗粒乳化剂引起独特的稳定性能,被广泛应用于化妆品、食品、医药及沥青中。上世纪80年代初,固体颗粒乳化剂开始应用于护肤品配方中,主要应用于无化学乳化剂的抗过敏配方及防晒产品配方中。   

固体颗粒乳化体系的特征 

在无表面活性剂的前提下,能有效乳化液滴的固体颗粒乳化剂主要是纳米颗粒,如表面活性剂一样,固体颗粒也具有两亲性。表面活性剂的两亲性(亲水性、亲油性)是其能稳定的吸附于油水界面,并有效阻止液滴积聚的决定因素;固体颗粒的表面润湿性是其能否作为乳化剂的最重要的影响因素,当固体颗粒表面具有两亲性,即接触角为90°左右时,可以在油/水界面形成结构比较稳定的薄膜,有较佳的乳化性能。 

  固体颗粒乳化的作用机理与乳化方式均不同于表面活性剂,表面活性剂乳化体系是亚稳体系,属于热力学不稳定体系。表面活性剂在油/水界面上的吸附是一种动态平衡,在一定的条件下,可以快速吸附与脱附;以表面活性剂为乳化剂时,油相的不同会影响形成乳液的类型;在某些条件下,表面活性剂乳化体系还容易发生转相;HLB值是表面活性剂乳化特性的衡量指标,不同HLB值的表面活性剂适合于乳化不同性质的油/水相。而运用固体颗粒乳化是可以制得动力学、热力学均非常稳定的油/水分散体系;固体颗粒在油/水界面可以形成一种稳定的膜;在体系中不会与其它组分相互作用,有良好的配伍性能;在固体颗粒乳化体系中,油相的性质不影响形成乳液的类型,但颗粒在体系中的初始分散位置却会影响形成乳状液的类型;固体颗粒初始存在相一般为连续相,在乳化过程中,可以通过调整油、水比例来改变体系的乳化类型;表面润湿性是固体颗粒可以作为乳化剂的决定因素。         

  固体颗粒乳化剂的作用机理及影响因素 

  目前对于固体颗粒乳化剂的作用机理尚不太明确,经研究表明,可能有以下两种机理:一种是固体颗粒吸附于油水两相界面,形成一层膜阻止了被分散液滴之间的聚集,表面改性了的固体颗粒之间的静电斥力有效地阻止了液滴之间的碰撞、聚集,如形成W/O乳化体系的固体颗粒黏附在油/水界面,油/固界面的电荷在油介质中产生了一个长程斥力,促进了固体颗粒在油水界面的单层排列,同样的斥力也存在于相邻两个水滴界面上的固体颗粒之间,使得体系达到一个动力学平衡状态。另一种是颗粒与颗粒之间的相互斥力使得固体颗粒在体系中形成一个颗粒—颗粒或颗粒—液滴的三维网络状结构。同时固体颗粒乳化体系可以形成一个热力学稳定体系,固体颗粒在乳化过程中,会产生乳化自由能,通过固体颗粒表面润湿性、颗粒半径、液滴的大小及油/水界面张力计算而得的乳化自由能,经研究结果表明固体颗粒表面的三相线性界面张力大大影响了乳化自由能,尤其对于微细固体颗粒。 

  固体颗粒替代传统表面活性剂乳化油/水分散体系时,有着不同的作用原理,因此,影响固体颗粒乳化性能的因素也不同于表面活性剂乳化性能的影响因素。固体颗粒必须在适合的粒径、表面润湿性及作用浓度下,才有较佳的乳化能力,同时乳化体系的稳定性也受到体系中其它因素的影响,如pH值、离子浓度及表面活性剂乳化剂等。          

  固体颗粒乳化剂在化妆品中的应用 

  用于乳化剂的固体颗粒包括无机固体颗粒、聚合物固体颗粒及固体脂质颗粒,以上固体颗粒通过表面改性而具备乳化性能,如用辛基硅烷醇改性TiO2表面、用疏水剂处理SiO2表面、通过皂化反应改性疏水性聚合物颗粒表面使之亲水等。固体颗粒乳化剂替代传统乳化剂,所研制的配方具有良好的稳定性、皮肤耐受性以及防晒产品具备更好的防晒性能及防水性。因此,固体颗粒乳化剂在化妆产品中的应用主要包括:防晒、低刺激抗过敏以及液态粉底等产品中。 

  防晒产品 纳米TiO2和纳米ZnO作为物理屏蔽剂在防晒产品中应用,被许多专家预测将成为21世纪的主导新技术之一。这种超细的TiO2和ZnO粉体加入到防晒配方中,不但具有较好的防止紫外线对人体皮肤的伤害作用,而且不会对皮肤产生刺激性,同时可以使防晒品在皮肤上的涂抹是透明的,不会出现泛白现象,并具有很好的延展性。 

  纳米TiO2和纳米ZnO具有较强的抗紫外线能力,与同样剂量的一些有机抗紫外剂相比,在紫外区的吸收峰更高。但纳米TiO2和ZnO本身的极性和颗粒细微化,具有极大的比表面积和较高的比表面能,使得它们不易在非极性介质中分散,在极性介质中易凝聚,直接影响它们性能的发挥,在最终使用时失去其纳米特性。如果纳米TiO2和纳米ZnO表面具有两亲性,在防晒产品配方中作为物理防晒剂的同时,又具有优良的乳化性能,配方中可少用或不用化学乳化剂,降低产品的刺激性;与化学防晒剂复配使用,有良好的协同增效作用,提供更佳的防晒效果。 

  德国Beiersdorf AG(妮维雅)公司的Ger-Barlag等学者已做了大量的研究 ,有关固体颗粒乳化的研究所申请的相关专利近四十篇。Ger-Barlag运用平均粒径小于200nm、表面改性了的固体颗粒作为乳化剂,化学乳化剂少于0.5%护肤霜配方,产品具备比传统乳化剂更好的稳定性、极佳的皮肤耐受性、防晒配方具有更好的防晒性能。法国Societe L’Oreal(欧莱雅)公司的Candau等学者运用固体颗粒乳化作用及聚合物的悬浮作用,在不用化学乳化剂的情况下使不溶性的有机防晒微粒稳定地分散于体系中,制备的防晒产品具备很好的稳定性及抗水性 。 

  因此,将纳米TiO2和纳米ZnO粉体表面包覆具有多个亲水基团和亲油基团的表面处理剂,使其具有亲水和亲油的双亲性,这样所得的纳米ZnO粉体可适用极性和非极性体系,具有很强的通用性,是纳米技术在化妆品中应用的一个发展方向。 

  低刺激抗过敏产品 表面活性剂乳化剂用于护肤产品中,长期停留在皮肤上,对皮肤有一定的刺激性,尤其是对过敏性皮肤。在最近的研究报道中,越来越多的表面改性无机固体颗粒作为乳化剂应用于化妆品配方中,如表面吸附了硬脂酸铝或聚二甲基硅氧烷的氧化锌、二氧化钛等。以超细颗粒(粒径小于200nm)作为乳化剂的配方有很好的皮肤耐受性。因此,用固体颗粒乳化剂替代传统的化学乳化剂时,可以开发更好的低刺激抗过敏配方。 

  美国Dow Corning公司的Ziemelis等人研究了表面具有两亲性的有机微粒的制备方法;而Braun等又运用表面具有两亲性的有机微粒制备了含活性组分的透明凝胶,此配方中不含可能对皮肤有刺激作用的表面活性剂乳化剂,所包含的活性组分主要包括性能温和的油脂、润肤剂、保湿剂以及防晒剂等,此凝胶体系主要是由粒径小于1μm 的有机微粒形成的一种晶格网格状结构,具有良好的皮肤耐受性、肤感,该产品因不含化学乳化剂对皮肤没有刺激性。 

  液态粉底产品 在液态粉底产品中含有大量的固体颗粒,粉质原料占15%~25%,如滑石粉、高岭土、亮红色淀、氧化锌、二氧化钛、碳酸钙等粉体原料。在配方中,这类粉体原料一般悬浮在甘油、亲水性溶胶、或低酒精溶液中,为制备具有良好流动性的浆状物,一般粘度不是很高,这些粉质原料很难稳定悬浮于体系中,静止时,粉质会沉降分层,使用时需“摇匀”。 

  如果将这些粉体材料进行表面改性,使其自身具有一定的乳化性能,可以在粉底霜配方中少加或不加表面活性剂乳化剂,能够稳定的分散于油水界面,而制得均匀稳定的固体颗粒乳状液,同时对皮肤没有刺激性,使得产品具有愉悦的肤感、高的皮肤亲和性。         

  小结 

  通过以上综合分析,以固体颗粒为乳化剂的乳化体系性质不同于传统乳化剂的护肤品配方,主要适用于防晒配方、低刺激性配方以及液态粉底配方中,该类型的配方主要有以下优势:首先由于用固体颗粒乳化剂替代了传统的表面活性剂乳化剂而使配方的刺激性大大降低;其次固体颗粒乳化剂本身可作为防晒剂使用,并与其它防晒剂有协同增效作用,降低配方中防晒剂的总用量,进而降低产品的刺激性并使产品更加清爽;第三,固体颗粒乳化剂的使用可改善产品的肤感和涂抹性,开发消费者更满意的产品,提高产品市场占有率;第四,由于固体乳化剂和许多活性组分的相容性更好,所以在选择活性组分时的范围会更广,配方的功能性也会体现的更明显;另外,固体颗粒乳化体系的稳定性不受油脂性质的影响,针对不同的护肤产品,可以更宽范围的选择油脂,以制备出性能更佳、更稳定的产品。          

  在固体颗粒乳化过程中,主要影响因素有以下几方面:1)固体颗粒的粒径:这是非常重要的一个因素,显然,固体颗粒的粒径应远远小于被乳化液滴的粒径(一般是被乳化液滴的0.1倍,粒径一般小于200nm)。一般情况下,随着粒径的降低,被乳化体系的稳定性增强。但当粒径小于0.5nm时,固体颗粒极易离开油/水界面,分散于体系中而使乳液不稳定。 

  2)固体颗粒表面的润湿性:这是固体颗粒可以作为乳化剂最重要的一个因素,当所有的固体颗粒吸附于油/水界面时,其颗粒表面必须是两亲性的,但亲水性略强的固体颗粒倾向于形成O/W型乳状液,反之较易形成W/O型乳状液。 

  3)固体颗粒的浓度:固体颗粒在界面上的分布越密,乳化稳定性越高,但一般不超过体系总量的30%。 

  4)固体颗粒之间的相互作用:固体颗粒之间不能凝聚,但颗粒之间要有一定的絮凝作用,才能形成稳定的膜,颗粒之间完全的絮凝与不絮凝都不能形成稳定的乳液。在有的体系中,带电颗粒可以增强分散相液滴之间的斥力,从而增强乳液的稳定性。 

  固体颗粒所形成乳状液的乳化类型主要受以下几种因素的影响:固体颗粒初始分散相、油水比例、固体颗粒表面疏水/亲水性比例、水相pH值、固体颗粒的浓度等。 

  在制备乳化体系过程中,可以通过改变固体颗粒初始分散体系而制备不同的乳化体系,即如果固体颗粒先分散于水相,体系则形成O/W型乳状液;反之,如固体颗粒先分散于油相,体系则形成W/O型乳状液。