pickering乳化液

pickering 乳化 标签 pickering 乳化 固体颗粒乳化 防晒 护肤 顶 0 分享到 发表评论 0 编辑词条 开心 001 人人网 新浪微博 Pickering 乳化是指用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 以固体颗粒作为乳化剂 时 乳状液的稳定性依赖于固体颗粒的粒径 表面润湿性及固体颗粒之间的相互作用 其 中颗粒表面的润湿性是最重要的影响因素 当固体颗粒表面接触角为 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 cosmowiki 早在上世纪初 Pickering 就认识到微细固体颗粒可以作为乳化剂 他用硫酸铜 硫酸 铁乳化稳定水和石蜡体系 后来 Pickering 乳化被广泛应用于化妆品 食品 医药及沥青 中 上世纪 80 年代初 Pickering 乳化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 cosmowiki 上海应用技术学院 张婉萍博士曾经撰文介绍 pickering 乳化在化妆品中的应用 cosmowiki cosmowiki 固体颗粒乳化体系与表面活性剂乳化体系的不同 cosmowiki 固体颗粒与表面活性剂均具有乳化作用 但其作用机理及乳化方式却不相同 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 同表面活性剂的 HLB 值一样 固体颗粒表面的润湿性是定量确定体 系形成 O W 或 W O 乳化体系的重要依据 虽然固体颗粒不像表面活性剂分子一样具有两 亲性 但它有很强的表面活性 能覆盖在乳液液滴表面 有效阻止液滴之间的聚集 覆盖 了固体颗粒的分散相液滴之间的斥力是阻止液滴之间碰撞并聚集的主要原因 带电液滴之 间存在静电斥力 在 O W 体系中 固 油界面所带的电荷通过油介质产生较强的长程斥力 促进了固体颗粒的定向排列 W O 体系中 同样的斥力产生于固体颗粒之间的水滴之间 在固体颗粒乳化体系中 乳状液的稳定性主要取决于体系中颗粒与颗粒之间 颗粒与液滴 之间形成的网络结构 cosmowiki 固体颗粒乳化体系的作用机理及影响因素 cosmowiki 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 J Thieme 等运用透射扫描电镜 X 射线显微镜研究了蒙脱土乳化油 水体系的作用机理 研究结果表明 蒙脱土固体颗粒在连续相形成的网络状结构阻止了液滴之间的聚集 形成 网络状主框架的是薄层状的固体颗粒 含羟基位的球形颗粒不能单独形成网络状结构 单 一的网络状结构也不能稳定乳化体系 因此 固体颗粒必须能包裹油滴 蒙脱土羟基位通 过增强固体颗粒表面的疏水性而增强了其乳化性能 使得固体颗粒更易分散于油相中 固 体颗粒在体系中网络状结构的形成使得体系粘度增加进而增强了它的稳定性 但只有当液 滴被固体颗粒包裹并嵌于这一网络状结构中才能形成稳定的乳化体系 X 射线显微镜照 片证明了这种胶束负载型 colloid laden model 乳化模型 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 于用表面活性剂作为乳化剂 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 cosmowiki 在固体颗粒乳化过程中 主要影响因素有以下几方面 cosmowiki 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 cosmowiki 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 cosmowiki 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 cosmowiki 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 cosmowiki 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 cosmowiki 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 Bernard P Binks 等人研究了超细硅藻土固 体颗粒乳化水和甲苯的体系 主要内容有硅藻土表面润湿性对乳化性能的影响 结果表明 硅藻土颗粒表面的润湿性和颗粒表面的 SiOH 有关 硅藻土乳化水和甲苯的体系通过加入 一定量的水可以使 W O 转相为 O W 随固体颗粒表面疏水性的增加水含量在 20 80 之间可以形成一个最稳定的乳化体系 W O 或 O W 而对于稳定性很好的 W O 体系在超 速离心状态下 较低的离心力增强了固体颗粒的沉降而较高的离心力则增强了油滴之间的 聚集 同时还研究了斑脱土乳化水 甲苯和水 IPM 肉豆寇酸异丙脂 体系 W O 型乳状液 的流变性 在水 IPM 体系中乳状液展现出有较低的屈服应力及剪切变稀的非牛顿流体的流 变特性 随着乳化粒子体积的增加体系的粘度也随之增加 具有较高的粘弹性 相反 疏 水性的黏土颗粒在水 甲苯体系中 于油相中可以形成网格状的结构而形成微米级的类晶团 聚体悬浮在甲苯中 体系的粘度将不随乳化粒子体积的增加而增加 57 Emanuele Vignati 等研究了通过研究颗粒表面光滑的球形颗粒及表面粗造硅固体颗粒的乳化性能 研究了的 固体颗粒表面物理性质对乳化性能的影响 研究结果表明固体颗粒单层分散于油 水界面并 不能改变油 水的表面张力 表面粗造的固体颗粒因表面毛细现象降低了它的乳化性能 乳 化体系的稳定性与固体颗粒在分散液滴界面的覆盖程度没有直接的关系 S Arditty 通过研 究固体颗粒乳化体系中乳化粒子的大小 界面张力 弹性系数及流变性 液滴表面屈服应 力等 研究了固体乳化体系乳状液的性质 以推断固体膜的特性及固体颗粒之间的相互作 用 研究结果表明 在固体颗粒乳化体系被乳化液滴界面存在一个坚硬的界面层 并有效 阻止液滴之间的聚集 形成稳定的乳化体系 可以运用表面应力说明渗透阻力 弹性模量 以及破乳所需的剪切应力 同样 有研究证明在 O W 型乳化体系当分散相水蒸发干了油滴 没有渗漏 进一步说明坚硬的界面层保护了油滴 cosmowiki Pickering 乳化在化妆品配方中的应用前景 cosmowiki 在目前已报道的文献中 用于 Pickering 乳化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 cosmowiki 固体颗粒乳化剂在护肤产品中的运用 在国外已有大量研究 cosmowiki 德国 Beiersdorf AG 拜尔斯道夫 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 cosmowiki 法国 Societe L Oreal 欧莱雅 公司的 Candau 等学者运用固体颗粒乳化机理及聚合 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 cosmowiki 美国 Dow Corning 道康宁 公司的 Ziemelis 等研究了表面具有两亲性的有机微粒的 制备方法 而 Braun 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 凝胶因不含化学乳化剂对皮肤没有刺激性 cosmowiki cosmowiki 固体颗粒乳化剂在化妆产品中的应用 cosmowiki Pickering 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 以下几方面 cosmowiki 1 将 Pickering 乳化应用于护肤产品中 可以制得热力学 动力学均稳定的乳化体 系 B P Binks 等研究了疏水性硅固体颗粒乳化硅油 水体系的乳化性能 分别研究了固体 颗粒浓度 油 水比例及乳化时间对固体颗粒乳化性能的影响 研究结果表明随着固体颗粒 浓度的增加 乳化液滴的粒径逐渐减少 直至液滴之间不发生聚集最小粒径 在 O W 体系 中随油相含量的增加 乳化液滴的粒径也随之增加 直至乳化体系发生转相 在转相过程 中有多重乳状液 W O W 的形成 在油相比例较少的体系中 随乳化时间的增加乳化液滴 的粒径随之减少 同时也降低了粒径之间的聚集 cosmowiki 2 固体颗粒乳化剂在电解质存在的条件下也能形成稳定性很好的乳状液 因此可开 发很好的收敛剂及杀菌剂 Gers Barlag 博士开发研究了在电解质存在条件下制备固体颗粒 乳化配方 配方中也包含了活性组分 cosmowiki 3 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 cosmowiki 4 氧化锌 钛白粉本身是很好的物理防晒剂 同时可作为固体颗粒乳化剂应用于防 晒配方中 这样可省去使用化学乳化剂 降低产品的刺激性 同时其本身又可作为防晒剂 与化学防晒剂复配使用 提供更佳的防晒效果 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 主要包括新型防晒配方和低刺激性配方 该类型的配方主要有以下优势 首先由于