洗發水用表面活性劑的性能研究

龍致科，胡永志，王 韌，李秋芳，海慧清，周傳檢

（柳州兩面針股份有限公司，廣西柳州，545006）

洗發水用表面活性劑的性能研究

龍致科，胡永志，王 韌，李秋芳，海慧清，周傳檢

（柳州兩面針股份有限公司，廣西柳州，545006）

研究分析了目前洗發水配方中常用陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和氨基酸表面活性劑的泡沫性能、去污能力、洗后頭發的柔軟性。結果表明：氨基酸表面活性劑的泡沫粘度較大，其次是陰離子表面活性劑；AESA作為洗發水原料，性價比較高；多數氨基酸類原料有比較豐富和穩定的泡沫，洗后頭發的柔軟順滑度較好，但是去污力較差；洗后頭發的柔軟順滑度受洗發水配方中的表面活性劑的影響非常大，其次才是調理劑。

洗發水；表面活性劑；去污力；柔軟

洗發水是洗發用化妝洗滌用品，是一種以表面活性劑為主的產品。在洗發過程中，不但要求洗發產品能夠去除油垢和頭皮屑，而且不能損傷頭發和刺激頭皮，同時洗后頭發應柔軟易梳理[1]。表面活性劑是洗發水的基礎，具有起泡和清潔作用，一般要求泡沫高、脫脂力低[2]。以往洗發水的配方主表面活性劑是AES（月桂醇聚醚硫酸酯鈉）、AESA（月桂醇聚醚硫酸酯銨）、K12（月桂醇硫酸酯鈉）、K12A（月桂醇硫酸酯銨）等陰離子硫酸鹽型表面活性劑，但隨著人們生活水平的提高，溫和、安全、多功能的產品越來越受到人們的青睞[3-5]。現在市場上逐漸出現了以氨基酸表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑為主表面活性劑的洗發產品。在國內，對陰離子硫酸鹽以外的表面活性劑作主表面活性劑的洗發水體系的研究起步較晚，且相對落后，而主表面活性劑在配方中占比很大，它們的性能直接影響洗發產品的綜合使用效果評價。文章通過對比各類表面活性劑的泡沫、去污、對頭發柔軟等性能，可以更進一步了解發用表面活性劑，為更好適應市場需求開發新體系的洗發產品選擇表面活性劑提供參考。

1 實驗

1.1 主要原料

1.1.1 表面活性劑

陰離子表面活性劑：AES（月桂醇聚醚硫酸酯鈉），AESA（月桂醇聚醚硫酸酯銨），K12（月桂醇硫酸酯鈉），K12A（月桂醇硫酸酯銨）。

氨基酸表面活性劑：月桂基氨基酸鈉，椰油酰基谷氨酸鈉，椰油酰基谷氨酸二鈉，椰油酰基谷氨酸TEA鹽，甲基椰油酰基牛磺酸鈉，椰油酰基丙氨酸 TEA 鹽，椰油酰氨基丙酸鈉。

兩性離子表面活性劑：CAB（椰油酰胺丙基甜菜堿）和CHSB（椰油酰胺丙基羥基磺基甜菜堿）。

非離子表面活性劑：月桂基葡糖苷。

1.1.2 材料

JB-02標準皮脂污布，真人發束（18 cm，約5 g）。

1.2 儀器

攪拌器，立式去污機，WSD-3型全自動白度儀，MXD-02摩擦系數儀，NDJ-5數字轉子粘度計，恒溫恒濕實驗室等。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

10%表面活性劑溶液制備：將A E S、AESA、K12、K12A、月桂基氨酸鈉、椰油酰谷氨酸鈉、椰油酰谷氨酸二鈉、椰油酰谷氨酸TEA鹽、甲基椰油酰基牛磺酸鈉、椰油酰基丙氨酸 TEA 鹽、椰油酰氨基丙酸鈉、CAB（椰油酰胺丙基甜菜堿）、CHSB（椰油酰胺丙基羥基磺基甜菜堿）和月桂基葡糖苷分別配成10%的水溶液備用。

1500 mg/kg硬水制備：稱取無水硫酸鎂3.7 g和無水氯化鈣5.0 g，充分溶解于5000 mL蒸餾水中。

1.4 泡沫粘度測試

用泡沫泵將1.3.1制備的表面活性劑溶液制成泡沫，稱取20 g（精確至0.001 g）放入300 mL燒杯，用轉子粘度計（25 ℃，3#轉子，轉速30 r/min，測定時間120 s）測試泡沫粘度。粘度越大，泡沫彈力越好。

1.5 泡沫穩定性測試

用泡沫泵將1.3.1制備的表面活性劑溶液制成泡沫，稱取10 g（精確至0.001g）放入125 mL的錐形分液漏斗中，然后將其放置于30 ℃恒溫箱中，15 min后排出下方泡沫變成的液體并稱重，計算排液量。排液量越小，泡沫越穩定。

1.6 不同pH條件下起泡量測試

把1.3.1中10%的表面活性劑溶液稀釋成1%的溶液，將稀釋液分別配制成pH值為4-5、5-6、6-7、7-8的溶液備用。用量筒取50 mL配制好的各溶液放入攪拌器的專用杯子（帶刻度），倒扣接入攪拌器后攪拌（約10000 r/min）10 s，停機，等待1min后讀取刻度。

1.7 去皮脂性能測試

稱取10%的表面活性劑20g（精確至0.001g）和用量筒取1500mg/kg的硬水100 mL混合稀釋到1000 mL后，放入立式去污機的洗缸中，再放入3塊直徑6 cm的圓形標準皮脂污布。在30℃，轉速120 r/min下，洗滌20 min，取出晾干測試白度值。對比洗前和洗后污布的白度差值，差值越大，去皮脂和油污能力越強。

1.8 頭發柔軟性測試

發束處理：調節水溫40℃，分別用10%的表面活性劑溶液和10%表面活性劑+2%乳化硅油（聚二甲基硅氧烷）的混合溶液2 mL搓洗發束2 min，沖洗3 min后，在恒溫恒濕實驗室（25℃，RH30%）自然晾干24h后待測。

處理好的發束放在摩擦系數儀上，啟動儀器測試梳理頭發過程的動摩擦系數，數值越小，表示頭發越順滑柔軟，從而觀察各表面活性劑對頭發梳理效果的影響[6-7]。

2 結果和分析

2.1 泡沫粘度實驗結果

由圖1可知，25℃各種10%的表面活性劑泡沫粘度依次是：椰油酰基谷氨酸二鈉＞椰油酰基谷氨酸鈉＞A E S＞月桂基氨酸鈉＞椰油酰基丙氨酸 TEA 鹽＞K12A＞椰油酰基丙氨酸＞AESA＞月桂基葡糖苷＞K12＞CAB＞CHSB＞椰油酰基谷氨酸TEA＞甲基椰油酰基牛磺酸鈉，泡沫粘度越大，代表彈力越好。總體上看，氨基酸表面活性劑的泡沫粘度較大，其次是陰離子表面活性劑。

圖1 各種10%表面活性劑泡沫粘度

2.2 泡沫穩定性測試結果

由圖2可知，甲基椰油酰基牛磺酸鈉泡沫轉變為液體的量最大，消泡速度最快，它形成的泡沫最不穩定。椰油酰基谷氨酸鈉泡沫轉變為液體的量最小，消泡速度慢，它的泡沫最穩定。其次椰油酰基谷氨酸二鈉、椰油酰基丙氨酸 TEA 鹽、椰油酰基谷氨酸TEA、AESA、CHSB、椰油酰基丙氨酸、CAB、月桂基氨酸鈉泡沫排液量相差不大，穩定性相當；而K12、AES、月桂基葡糖苷泡沫排液量也相當，穩定性相對差一些。整體分析這些原料，帶有“-NH2”或者“NH4+”基團的表面活性劑泡沫穩定性較好。

圖2 各種10%表面活性劑泡沫排液量

2.3 不同pH條件下的起泡量

實驗表明：在pH4-7條件下，所測試的表面活性劑，pH值越高，起泡量就越大，其中K12起泡量最大，椰油酰基丙氨酸 TEA 鹽起泡量最小；椰油酰基丙氨酸、椰油酰基谷氨酸二鈉、椰油酰基谷氨酸TEA、椰油酰基谷氨酸鈉、甲基椰油酰基牛磺酸鈉、月桂基氨酸鈉等氨基酸表面活性劑的起泡量與K12A、AES、AESA等陰離子表面活性劑差別不大。

圖3 各種10%表面活性劑在pH值4-7范圍的起泡量

2.3 去皮脂性能測試結果

表1的結果顯示：椰油酰基谷氨酸TEA對皮脂污布的去污力最弱，月桂基葡糖苷的去污力最強。通過實驗，我們可以了解目前洗發水主要的陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和氨基酸表面活性劑對皮脂的去污能力。從整體上看：氨基酸表面活性劑的皮脂去污力較弱，兩性離子表面活性劑去污力居中，陰離子表面活性劑去污力較強，月桂基葡糖苷非離子表面活性劑去污力最強。

表1 JB-02皮脂污布白度差值

2.4 頭發柔軟性測試結果

表2 為頭發動摩擦參數值。

表2 頭發動摩擦系數值

由表2可以看出：用甲基椰油酰基牛磺酸鈉洗滌頭發后，測試的動摩擦系數值最小，表示頭發最柔軟順滑；K12處理頭發后的動摩擦系數值最大，表示頭發最粗糙，柔軟度最差。椰油酰基谷氨酸二鈉、椰油酰基谷氨酸鈉、椰油酰基丙氨酸 TEA鹽、椰油酰基丙氨酸、椰油酰基谷氨酸TEA等能讓頭發獲得較好的柔軟度。另外，AESA和CHSB也能讓頭發獲得較好的柔軟度。

同時通過對比還能發現，各原料處理頭發后的動摩擦系數的規律大致是：月桂基原料＞椰油基原料（如月桂基氨酸鈉＞椰油酰基丙氨酸等）；非磺基原料＞磺基原料（如CAB＞CHSB，椰油酰基谷氨酸鈉＞甲基椰油酰基牛磺酸鈉）；非氨基（銨鹽）原料＞氨基（銨鹽）原料(如AES＞AESA，K12＞K12A）。

在表面活性劑中加入調理劑乳化硅油后，各表面活性劑都能讓頭發的動摩擦系數降低，但是，所復配的不同表面活性劑對降低程度有很大影響。甲基椰油酰基牛磺酸鈉、椰油酰基谷氨酸二鈉、椰油酰基谷氨酸鈉、椰油酰基丙氨酸 TEA 鹽、椰油酰基丙氨酸、椰油酰基谷氨酸TEA等氨基酸表面活性劑能夠讓頭發的動摩擦系數降得較低，能夠很好地柔軟順滑頭發。

3 結論

通過測試AES、AESA、K12、K12A、月桂基氨酸鈉、椰油酰基谷氨酸鈉、椰油酰基谷氨酸二鈉、椰油酰基谷氨酸TEA鹽、甲基椰油酰基牛磺酸鈉、椰油酰基丙氨酸 TEA 鹽、椰油酰氨基丙酸鈉、CAB和CHSB、月桂基葡糖苷等14種洗發水原料發現：

（1）AESA的泡沫粘度較大、泡沫穩定性好、起泡量適中、去污力好、洗后頭發比較柔軟，應用于洗發水配方中，其性價比會比較高。

（2）多數氨基酸類原料洗后頭發的柔軟順滑度較好，泡沫豐富穩定，但是去污力較差。

（3）洗后頭發的柔軟順滑度受洗發水配方中的表面活性劑的影響非常大，其次才是調理劑。通過測試洗后頭發的動摩擦系數發現：原料對頭發的柔軟順滑度的響應有一些規律，洗后頭發柔軟情況分別為：椰油基原料＞月桂基原料；磺基原料＞非磺基原料；氨基（銨鹽）原料＞非氨基（銨鹽）原料。

[1] 羅素瓊. 表面活性劑在洗發香波中的重要作用[J].成才之路，2009(18)：60.

[2] 孟衛華，劉憲俊. 洗發水的成分、配制工藝及市場概況綜述[J].中國洗滌用品工業，2016(4)：71-77.

[3] 張利丹，趙莉，韓富，等. 表面活性劑的性能與應用（XV）——表面活性劑的洗滌作用及其應用[J].日用化學工業，2015(3)：132-136.

[4] 朱衛，藺國敬，張貴民. 個人洗護用品配方原理及應用技術（I）——洗發香波的配方原理及其性能評價[J].日用化學工業，2004(5)：323-326.

[5] 李偉年. 溫和清洗劑配方中表面活性劑的選擇[J].日用化學品科學，2006 (2)：13-18.

[6] 曾茜，龔盛昭，向琴，等. 一種氨基酸型無硅油洗發香波的研制[J].香料香精化妝品，2016(5)：37-39.

[7] 李韶隆，牛麗娟，瞿欣. 頭發表面摩擦力和柔軟度的測試方法及其應用研究[J]. 日用化學品科學, 2015(3)：43-46.

[8] 莫燕華，梁靜文. 頭發梳理性能測試方法的研究[J]. 口腔護理用品工業, 2015(3)：18-20.

Study on the Properties of Surfactant Applied in Shampoo

Long Zhike , Hu Yongzhi , Wang Ren , Hai Huiqing , Li Qiu-ang , Zhou Chuanjian
(Liuzhou LMZ Co., Ltd., Liuzhou 545006, Guangxi, China)

The paper studied and analyzed the foaming properties and detergency of anionic surfactant, nonionic surfactant,zwitterionic surfactant and amino acid surfactant which are commonly applied in the formulation of shampoo as well as the softness of hair after using the shampoo. The results showed that: the foam viscosity of amino acid surfactant is relatively larger, followed by anionic surfactant; AESA has a high cost performance as the raw material of shampoo;most amino acid raw materials produce relatively rich and stable foam, good softness and smoothness of hair after washing, but poor detergency; the softness and smoothness of hair after washing are greatly a ff ected by surfactant in the formulation, followed by conditioner.

shampoo ; surfactant ; detergency ; soft

TQ658.3

A

1672-2701（2017）10-41-05

龍致科先生，高級工程師，產品研發主管，主要從事洗化產品技術研究，E-mail：46967792@qq.com。