搜索
润肤剂指在化妆品中对人体皮肤具有保湿、滋润、保护、调节及转化作用的一类物质，尽管润肤剂的化学结构已经能够很好的确定，但是在结构与诸多性能特点还必须通过确定基础属性来得到加强。这其中包括接触角、表面张力、摩擦系数以及介电常数都已经能被很好的测量，这些参数与润肤剂的铺展性、易于乳化性、肤感以及极性一一对应相关。自从众多的润肤剂出现后，进一步研究这一关系能使得建立在特殊应用和目标性能的润肤剂选择更容易进行。摘要本研究的目的是测量与润肤剂相关的几个基础参数，通过以酯类为参照基础，用一些常用润肤剂如：硅酮类、碳氢化合物类、合成以及天然油作对比。测量的性质包括：表面张力、介电常数、润滑性能及接触角。与这些数据对应的润肤剂应用性能分别是：易于乳化性、作为溶剂时的极性、肤感和铺展性。大量的结构属性关系已经通过测量得到，一些官能团和结构性元素被证实对润肤剂的应用性质很重要，利用这些关系能帮助配方师更容易进行润肤剂的选择。原料及方法极性的度量单位是介电常数，高的介电常数代表润肤剂极性更高，同时有较高的亲水性能。测量成分的介电常数在多组分彩妆配方中显得尤为重要，因为通过测量配方中油脂、蜡、溶剂以及颜料的极性，配方师能确定该配方各组分是否能稳定配伍。在其中，电解质分析在NovocontrolGmbH实验室通过带有两块金电极块的阻抗及电解的分析器中进行。尽管介电常数在一个频率范围内收集数据，但是常用的是在1MHZ的介电常数。接触角（CA）是在固体表面的液滴在气液固接触点形成的一个夹角。它是液体在固体表面湿润或扩散的一个度量值。接触角零度时表示完全湿润，而180度的接触角则表示完全不能湿润，通过一个DataPhysicsOCA20,润肤剂液体被放置在体外皮肤上（IMS,Milford,CT）。液滴扩散的图像被高速数码相机捕获并由计算机分析计算CA值。因为润肤剂粘度是扩散过程的关键因素，其数据采用ASTM方法D445测量运动粘度来评估，同时用AntonPaarDMA48密度计测量密度。扩散慢的润肤剂非常适合用在有目标需求的转运或粘性薄膜的配方，如防晒产品、唇部护理和眼部产品中。界面张力（IFT）象征乳化体形成难易程度，并对配置防晒、防水、保湿霜等都是关键因素。利用DataPhysicsOCA20，水滴在润肤剂中悬浮。其形状由两个因素决定：重力导致下沉、以及IFT将液滴带入表面。通过了解两相密度，就能由测量液滴的曲率而得知该润肤剂的表面张力值。其中的曲率由图像分析软件计算得出。润滑性，它影响肤感体验，通过测量感兴趣的润肤剂在两个表面的摩擦系数而量化。其中一个表面是固定在轮子上的3Mtm传送带上，另一个聚四氟乙烯树脂桨叶。在室温桨叶以1HZ速度以50N动力搅动表面形成13.5M距离。以下是被研究的润肤剂：凡士林（Penreco,KarnsCity,PA）,蓖麻油（CaschemInc.,Bayonne,NJ）,氢化聚异丁烯（LipoChemicals,Patterson,NJ）,环甲基硅油，二甲基硅油，二甲基硅油/二甲基硅氧烷醇（DowCorning,Midland,MI）,辛酸葵酸三甘油酯（ProtameenChemicals,Totowa,NJ）,异构烷烃（ExxonMobilChemical,Baytown,TX）,异构十六烷（Prespere,Somerset,NJ）,二甲基硅氧烷/聚硅酮-11胶（GrantIndustries,ElmwoodPark,NJ）,矿物油（Crompton,Tarrytown,NY）,异构十二烷（A&EConnock,Fordingbridge,Hampshire,UK）,以及各种酯类润肤剂（TheLubrizolCorporation,Clifton,NJ）.结果：电解质介电常数（表一）取决于烃链分支及链长度，以及芳香烃和含氧基团。因为氧原子增加极性，酯类较碳氢化合物类具有较高介电常数。蓖麻油，一种含有羟基的甘油三苷酯也具有较高的极性。表二中表示的接触角是润肤剂在体外皮肤基础一秒时的数据。扩散越快的物质接触角越低。因为润肤剂扩散是放置在体外皮肤上进行的，粘度成为影响接触角的主要因素。表三显示在体外皮肤基础一秒后的接触角与25度时粘度的关系。实线是该数据的对数值表示。一个接触角很小的物质可以通过测定粘度来预测其接触角数据。如此的增强的扩散有两个因素可以解释：液体在空气界面的相互作用（界面张力）和液体在固体基质表面的作用。正如预期，含有更多极性氧基团的化学物质在水中表现的IFT更低。（图4）通过氢键和其它极性键作用，极性基团亲水性得到增强，十二烷基乳酸酯由于在水分子与其自身羟基相互作用而使IFT值达到最低。碳氢化合物在与水接触时都有很高的IFT，这事因为它们没有极性基团与水相互作用。摩擦系数（COF,图5）是解释在液体表面及整个液体复杂相互作用的一个参数。并且，COF的数据将取决于所用仪器的类型（转动和滚动表面，ETC）酯类的COF在0.174到0.059之间。这相比其他润肤剂的0.086到0.062相对范围更广。讨论以上是一些结构性能观测数据。向碳氢化合物增加酯基团将在堆积性能有些影响。异构十二烷烃和二异丙基已二酸盐都有类似结构（图6），除了在二异丙基已二酸盐中酯基团外，相比较异构十二烷烃对二异丙基已二酸盐，增加酯基团提高了极性，这反应在高的介电常数和低表面张力上，分子间相互作用来源于酯基团它同时导致粘度增加，这也使得扩散性能得到加强。（在CA方面的增加得到验证）。增加羟基的效应通过Diisostearylfumarate和Diisostearylmalate(图7)增加羟基使得润肤剂和其他极性物质产生氢键作用，在润肤剂分子间同样。这也是为什么Diisostearylmalate相比较Diisostearylfumarate具有更低IFT和更高的粘度。Diisostearylmalate较高的介电常数也表明羟基对极性的影响。酯基团中碳氢化合物的链长也影响该酯结构的性质。对比Diisopropyladipate和Diisopropylsebacate(图8)，在酯基团中更长的碳氢化合物将由于低极性而有更高的IFT和较低的介电常数。当测量的其他指标实质上保持不变时，黏度增加时由于分子量的增加的。另外影响酯类整体行为的是极性由部分碳氢化合物转移的程度。这一点由两个二甲基丙二醇酯来说明（图9），带分支的酯类相对直连同系物有更高的表面活性。直连酯类或许能更好的再酯水表面进行结构成排，将其输水尾远离水。分链酯类分子非常庞大，这妨碍它们的分子运动并且可能导致在疏水尾和水之间形成紧密接触点。这一点也进一步由两种酯类IFT的时间依赖性加以说明。（图10）以上两种酯类具有相似的起始表面活性；然而Neopentylglycoldicaprate随着时间增加IFT出现戏剧性降低说明在界面发生了吸附及分子重排。而Neopentylglycoldiethylhexanoate在10分钟内只降低了1.3mN/m，这意味着较少的吸附和重排。分支碳氢基团在cetylethylhexanoate分子中替代芳香基团导致物质一些特别的差异。首先，芳香基团提高IFT，这一点类似分链与直链。这或许是由于芳香基团阻碍了分子接近酯-水界面。虽然戏剧性的是黏度并没有改变，但接触角确发生重大改变。C12-151alkylbenzoate有很高的表面活性，这使得这一影响得以发生。芳香基团具有更大极性，因此它能增加介电常数（图11）。结论在这项工作中，与扩散性、溶解性以及润肤剂的乳化性能相关的基本属性都被测量。更重要的是，界面张力、表面活性、接触角、介电常数、摩擦系数以及黏度决定了各种酯类、碳氢化合物、硅油、蓖麻油和一切其他常见物质被用于润肤剂。特别是酯类，在润肤剂类型研究中表现更加丰富的相关属性。而且，以上属性都与润肤剂的化学机构相关。这些结构属性关系将使得配方师在选择最适合应用目的润肤剂更加容易。