化妝品增稠劑是各類化妝品配方的骨架結(jié)構(gòu)和核心基礎(chǔ),對產(chǎn)品的外觀、流變性質(zhì)、穩(wěn)定性、膚感等都至關(guān)重要。選擇常用和具有代表性的不同類型增稠劑,配制成不同濃度水溶液,測試其黏度、PH等理化性質(zhì),并采用定量描述分析法對其外觀、透明度以及使用時(shí)、使用后的多項(xiàng)膚感指標(biāo)進(jìn)行感官測試,查找文獻(xiàn)對各種類增稠劑進(jìn)行總結(jié)和概括,可為化妝品配方設(shè)計(jì)提供一定的參考。

一、增稠劑分述

      能夠作為增稠劑的物質(zhì)很多，從相對分子質(zhì)量看有低分子增稠劑，也有高分子增稠劑；從功能團(tuán)來看有電解質(zhì)類、醇類、酰胺類、羧酸類和酯類等等。下面按化妝品原料的分類方法對增稠劑進(jìn)行分類。

1.低分子增稠劑

• ①無機(jī)鹽類：

  用無機(jī)鹽來做增稠劑的體系一般是表面活性劑水溶液體系，最常用的無機(jī)鹽增稠劑是氯化鈉，增稠效果明顯。表面活性劑在水溶液中形成膠束，電解質(zhì)的存在使膠束的締合數(shù)增加，導(dǎo)致球形膠束向棒狀膠束轉(zhuǎn)化，使運(yùn)動(dòng)阻力增大，從而使體系的黏稠度增加。但當(dāng)電解質(zhì)過量時(shí)會(huì)影響膠束結(jié)構(gòu)，降低運(yùn)動(dòng)阻力，從而使體系黏稠度降低，這就是所說的“鹽析”。因此電解質(zhì)加入量一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％-2％，而且和其他類型的增稠劑共同作用，使體系更加穩(wěn)定。

• ②脂肪醇、脂肪酸類：

  脂肪醇、脂肪酸是帶極性的有機(jī)物，有文章把它們看成為非離子表面活性劑，因?yàn)樗鼈兗扔杏H油基團(tuán)，又有親水基團(tuán)。少量的該類有機(jī)物的存在對表面活性劑的表面張力、omc及其他性質(zhì)有顯著影響，其作用大小是隨碳鏈加長而增大，一般來說呈線性變化關(guān)系。其作用原理是脂肪醇、脂肪酸能插入(參加)表面活性劑膠團(tuán)，促進(jìn)膠團(tuán)的形成，同時(shí)由于該極性有機(jī)物與表面活性劑的分子間有強(qiáng)烈的相互作用(碳?xì)滏滈g的疏水作用加極性頭間的氫鍵結(jié)合)，使兩分子在表面上定向排列得很緊密，大大改變了表面活性劑膠束性質(zhì)，達(dá)到增稠的效果。

二、增稠劑的分類

1.非離子SAA

• ①無機(jī)鹽
  氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、單乙醇胺氯化物、二乙醇胺氯化物、硫酸鈉、磷酸鈉、磷酸二鈉和三磷酸五鈉等。

• ②脂肪醇和脂肪酸
  月桂醇、肉豆蔻醇、C12-15醇、C12-16醇、癸醇、己醇、辛醇、鯨蠟醇、硬脂醇、山崳醇、月桂酸、C18-36酸、亞油酸、亞麻酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、山崳酸等。

• ③烷醇酰胺類
  椰油二乙醇酰胺、椰油單乙醇酰胺、椰油單異丙醇酰胺、椰油酰胺、月桂酰-亞油酰二乙醇酰胺、月桂酰-豆蔻酰二乙醇酰胺、異硬脂二乙醇酰胺、亞油二乙醇酰胺、豆蔻二乙醇酰胺、豆蔻單乙醇酰胺、油二乙醇酰胺、棕櫚單乙醇酰胺、蓖麻油單乙醇酰胺、芝麻二乙醇酰胺、大豆二乙醇酰胺、硬脂二乙醇酰胺、硬脂單乙醇酰胺、硬脂單乙醇酰胺硬脂酸酯、硬脂酰胺、牛脂單乙醇酰胺、小麥胚芽二乙醇酰胺、PEG(聚乙二醇)-3月桂酰胺、PEG-4油酰胺、PEG-50牛脂酰胺等。

• ④醚類
  鯨蠟醇聚氧乙烯(3)醚、異鯨蠟醇聚氧乙烯(10)醚、月桂醇聚氧乙烯(3)醚、月桂醇聚氧乙烯(10)醚、Poloxamer-n(乙氧基化聚氧丙烯醚)(n=105、124、185、237、238、338、407)等。

• ⑤酯類
  PEG-80甘油基牛油酯、PEC-8PPG(聚丙二醇)-3二異硬脂酸酯、PEG-200氫化甘油基棕櫚酸酯、PEG-n(n=6、8、12)蜂蠟、PEG-4異硬脂酸酯、PEG-n(n=3、4、8、150)二硬脂酸酯、PEG-18甘油基油酸酯/椰油酸酯、PEG-8二油酸酯、PEG-200甘油基硬脂酸酯、PEG-n(n=28、200)甘油基牛油酯、PEG-7氫化蓖麻油、PEG-40霍霍巴油、PEG-2月桂酸酯、PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯、PEG-150季戊四硬脂酸酯、PEG-55丙二醇油酸酯、PEG-160山梨聚糖三異硬脂酸酯、PEG-n(n=8、75、100)硬脂酸酯、PEG-150/癸基/SMDI共聚物(聚乙二醇-150/癸基/甲基丙烯酸酯共聚物)、PEG-150/硬脂基/SMDI共聚物、PEG-90。異硬脂酸酯、PEG-8PPG-3二月桂酸酯、鯨蠟豆蔻酯、鯨蠟棕櫚酯、C18—36酸乙二醇酯、季戊四硬脂酸酯、季戊四山崳酸酯、丙二醇硬脂酸酯、山崳酯、鯨蠟酯、三山崳酸甘油酯、三羥基硬脂酸甘油酯等。

• ⑥氧化胺
  肉豆蔻氧化胺、異硬脂氨基丙基氧化胺、椰油氨基丙基氧化胺、小麥胚芽氨基丙基氧化胺、大豆氨基丙基氧化胺、PEG—3月桂氧化胺等。

2.兩性SAA

• 鯨蠟甜菜堿、椰油氨基羥磺基甜菜堿等

3.陰離子SAA

• 油酸鉀、硬脂酸鉀等

4.水溶性高分子

• ①纖維素類
  纖維素、纖維素膠、羧甲基羥乙基纖維素、鯨蠟羥乙基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素等。

• ②聚氧乙烯類
  PEG-n(n=5M、9M、23M、45M、90M、160M)等。

• ③聚丙烯酸類
  丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交聯(lián)聚合物、丙烯酸酯／十六烷基乙氧基(20)衣康酸酯共聚物、丙烯酸酯/十六烷基乙氧基(20)甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/十四烷基乙氧基(25)丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/十八烷基乙氧基(20)衣康酸酯共聚物、丙烯酯酯/十八烷基乙氧基(20)甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/十八烷基乙氧基(50)丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/VA交聯(lián)聚合物、PAA(聚丙烯酸)、丙烯酸鈉/乙烯異癸酸酯交聯(lián)聚合物、Carbomer(聚丙烯酸)及其鈉鹽等。

• ④天然膠及其改性物
  海藻酸及其(銨、鈣、鉀)鹽、果膠、透明質(zhì)酸鈉、瓜爾膠、陽離子瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、黃蓍膠、鹿角菜膠及其(鈣、鈉)鹽、漢生膠、菌核膠等。

• ⑤無機(jī)高分子及其改性物
  硅酸鋁鎂、二氧化硅、硅酸鎂鈉、水合二氧化硅、蒙脫土、硅酸鋰鎂鈉、水輝石、硬脂銨蒙脫土、硬脂銨水輝石、季銨鹽-90蒙脫土、季銨鹽-18蒙脫土、季銨鹽-18水輝石等。

• ⑥其他
  PVM/MA癸二烯交聯(lián)聚合物(聚乙烯甲基醚/丙烯酸甲酯與癸二烯的交聯(lián)聚合物)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)等。

5.表面活性劑類

• ①烷醇酰胺類
  最常用的是椰油二乙醇酰胺。烷醇酰胺能與電解質(zhì)相容共同進(jìn)行增稠并且能達(dá)到最佳效果。烷醇酰胺
  增稠的機(jī)理是與陰離子表面活性劑膠束相互作用，形成非牛頓流體。各種不同的烷醇酰胺在性能上有很大差異，而且單獨(dú)使用與復(fù)配使用其效果也不同，有文章報(bào)道了不同烷醇酰胺的增稠及泡沫性能。近來報(bào)道烷醇酰胺制成化妝品時(shí)有產(chǎn)生致癌物質(zhì)亞硝胺的潛在危害。烷醇酰胺的雜質(zhì)中有游離胺，它是亞硝胺的潛在來源。目前個(gè)人護(hù)理品工業(yè)對是否在化妝品中禁用烷醇酰胺還沒有官方意見。

• ②醚類
  在以脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)為主活性物的配方中，一般僅用無機(jī)鹽即能調(diào)成合適的黏度。研究表明這是由于AES中含有未硫酸化的脂肪醇乙氧基化物，對表面活性劑溶液的增稠作出了顯著的貢獻(xiàn)。深入研究發(fā)現(xiàn)：對平均乙氧基化度約為3EO或10EO時(shí)起最佳作用。另外脂肪醇乙氧基化物的增稠效果與其產(chǎn)物中所含未反應(yīng)的醇及同系物的分布寬窄有很大關(guān)系。同系物的分布較寬時(shí)產(chǎn)品增稠效果較差，愈是窄的同系物分布，可得到愈大的增稠效果。

• ③酯類
  最普通使用的增稠劑是酯類。最近國外又報(bào)道了PEG-8PPG-3二異硬脂酸酯、PEG-90二異硬脂酸酯和PEG-8PPG-3二月桂酸酯。這類增稠劑屬于非離子增稠劑，主要用于表面活性劑水溶液體系中。這類增稠劑不容易水解，在寬的pH和溫度范圍內(nèi)黏度穩(wěn)定。目前最常用的是PEG-150二硬脂酸酯。用來作為增稠劑的酯類，一般相對分子質(zhì)量都較大，因此具有一些高分子化合物的性能。增稠機(jī)理是由于在水相中形成三維水化網(wǎng)絡(luò)，從而將表面活性劑膠束包含進(jìn)去造成的。此類化合物除了在化妝品中用作增稠劑外，還可以作為潤膚劑和保濕劑。

• ④氧化胺
  氧化胺是一種有極性的非離子表面活性劑，其特征表現(xiàn)為：在水溶液中，由于溶液的pH值的不同，它顯示出非離子性，也可以顯示強(qiáng)離子性質(zhì)。在中性或堿性條件下，即pH大于或等于7時(shí)，氧化胺在水溶液中以不電離的水化物存在，顯示非離子性。在酸性溶液中，它顯示弱的陽離子性，當(dāng)溶液pH小于3時(shí)，氧化胺的陽離子性尤為明顯，因此它可以在不同的條件下與陽離子、陰離子、非離子和兩性離子等表面活性劑很好配伍并顯示協(xié)同效應(yīng)。氧化胺是有效的增稠劑，當(dāng)pH為6.4-7.5時(shí)，烷基二甲基氧化胺可使復(fù)配物黏度達(dá)13.5Pa.s-18Pa.s，而烷基酰胺丙基二甲基氧化胺可使復(fù)配物黏度達(dá)34Pa.s-49Pa.s，后者加入食鹽也不會(huì)降低黏度。

• ⑤其他
  少數(shù)甜菜堿和皂類也能作增稠劑(見表1)，其增稠機(jī)理和其他小分子的作用類似，都是通過與表面活性膠束相互作用達(dá)到增稠的效果。皂類可用于棒狀化妝品中的增稠，甜菜堿主要用于表面活性劑水體系中。

6.水溶性高分子增稠

許多高分子增稠劑增稠的體系不受溶液的pH值或電解質(zhì)濃度的影響。另外，高分子增稠劑需較少的量就能達(dá)到所需要的黏稠度，比如一個(gè)產(chǎn)品需要表面活性劑增稠劑如椰油二乙醇酰胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0％，達(dá)到同樣的效果僅需纖維素聚合物0.5％即可。大部分水溶性高分子化合物在化妝品工業(yè)不但用來作增稠劑，而且用來作懸浮劑、分散劑和定型劑等。

• ①纖維素類
  纖維素類在水基體系中是一類非常有效的增稠劑，廣泛應(yīng)用于化妝品的各種領(lǐng)域。纖維素是天然有機(jī)物，它含有重復(fù)的葡萄糖苷單元，每個(gè)葡萄糖苷單元含有3個(gè)羥基，通過這些羥基可以形成各種各樣的衍生物。纖維素類增稠劑通過水合膨脹的長鏈而增稠，纖維素增稠的體系表現(xiàn)明顯的假塑性流變形態(tài)。使用量一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％左右。

• ②聚丙烯酸類
  聚丙烯酸類增稠劑自1953年Coodrich公司將Carbomer934引入市場至今已有40年的歷史了，現(xiàn)在這系列增稠劑已經(jīng)有了更多的選擇(見表1)。聚丙烯酸類增稠劑的增稠機(jī)理有2種，即中和增稠與氫鍵結(jié)合增稠。中和增稠是將酸性的聚丙烯酸類增稠劑中和，使其分子離子化并沿著聚合物的主鏈產(chǎn)生負(fù)電荷，同性電荷之間的相斥促使分子伸直張開形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)達(dá)到增稠效果；氫鍵結(jié)合增稠是聚丙烯酸類增稠劑先與水結(jié)合形成水合分子，再與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％—20％的羥基給予體(如具有5個(gè)或以上乙氧基的非離子表面活性劑)結(jié)合，使其卷曲的分子在含水系統(tǒng)中解開形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)達(dá)到增稠效果。不同的pH值、不同的中和劑以及可溶性鹽的存在對該增稠體系的黏度有較大影響，pH值小于5時(shí)，pH值增大黏度升高；pH值在5-10，黏度幾乎不變；但隨著pH值繼續(xù)升高，增稠效率又要下降。一價(jià)離子只降低體系的增稠效率，二價(jià)或三價(jià)離子不但能使體系變稀，而且當(dāng)含量足夠時(shí)會(huì)產(chǎn)生不溶性沉淀物。

• ③天然膠及其改性物
  天然膠主要有膠原蛋白類和聚多糖類，但是作為增稠劑的天然膠主要是聚多糖類(見表1)。增稠機(jī)理是通過聚多糖中糖單元含有3個(gè)羥基與水分子相互作用形成三維水化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到增稠的效果。它們的水溶液的流變形態(tài)大部分是非牛頓流體，但也有些稀溶液的流變特性接近牛頓流體。它們的增稠效果一般與體系的pH值、溫度、濃度和其他溶質(zhì)的存在有較大關(guān)系，這是一類非常有效的增稠劑，一般用量為0.1％-1.0％。

• ④無機(jī)高分子及其改性物
  無機(jī)高分子類增稠劑一般具有三層的層狀結(jié)構(gòu)或—個(gè)擴(kuò)張的格子結(jié)構(gòu)，最有商業(yè)用途的兩類是蒙脫土和水輝石。其增稠機(jī)理是無機(jī)高分子在水中分散時(shí)，其中的金屬離子從晶片往外擴(kuò)散，隨著水合作用的進(jìn)行，它發(fā)生溶脹，到最后片晶完全分離，其結(jié)果形成陰離子層狀結(jié)構(gòu)片晶和金屬離子的透明膠體懸浮液。在這種情況下，片晶帶有表面負(fù)電荷，它的邊角由于出現(xiàn)晶格斷裂面而帶有少量的正電荷。在稀溶液中，其表面的負(fù)電荷比邊角的正電荷大，粒子之間發(fā)生相互排斥，故不會(huì)產(chǎn)生增稠作用。隨著電解質(zhì)的加入和濃度增加，溶液中離子濃度的增加，片晶表面電荷減少。這時(shí)，主要的相互作用由片晶間的排斥力轉(zhuǎn)變?yōu)槠П砻娴呢?fù)電荷與邊角正電荷之間的吸引力，平行的片晶相互垂直地交聯(lián)在一起形成所謂“紙盒式間格”的結(jié)構(gòu)，引起溶脹產(chǎn)生膠凝從而達(dá)到增稠的效果。離子濃度進(jìn)一步加大又會(huì)破壞結(jié)構(gòu)發(fā)生絮凝導(dǎo)致降低稠度。這類增稠劑主要用于牙膏、香波、護(hù)發(fā)素、膏霜、乳液和止汗劑等的增稠。稠度一般隨著濃度的增加而迅速增大隨后趨于平緩，流變形態(tài)為觸變性。除具增稠性能外，在體系中還有穩(wěn)定乳液、懸浮作用。其改性物主要是季銨鹽化(見表1)，改性后具有親油性，可用于含油量多的體系。

• ⑤聚氧乙烯類
  一般把相對分子質(zhì)量大于25 000的產(chǎn)品稱作聚氧乙烯，而小于25 000的稱作聚乙二醇。聚氧乙烯的水溶液在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為百分之幾時(shí)為假塑性流體，其水溶液傾向呈黏稠狀。如將浸入其中的物體從溶液中拉出，形成長拉絲和成膜。相對分子質(zhì)量越大和相對分子質(zhì)量分布越寬的黏稠性就越大，低相對分子質(zhì)量和窄相對分子質(zhì)量分布的聚氧乙烯黏稠性較低，其水溶液的黏度取決于相對分子質(zhì)量大小、濃度、溫度和測量黏度時(shí)的切變速度。其溶液的黏度隨著相對分子質(zhì)量的增大和濃度的增加而上升，隨著溫度上升(10℃～90℃)而較急劇下降。聚氧乙烯水溶液的假塑性隨相對分子質(zhì)量的減小而降低，相對分子質(zhì)量lXl05的水溶液流變性接近牛頓流體。增稠效果來源于高分子聚合物鏈溶解進(jìn)表面活性劑體系中，增稠機(jī)理主要與高分子聚合物鏈有關(guān)，并不依賴于表面活性劑體系。聚氧乙烯的水溶液在紫外線、強(qiáng)酸和過渡金屬離子(特別是Fe3+、Cr3+和Ni2+)作用下會(huì)自動(dòng)氧化降解，失去其黏度。

• ⑥其他
  PVM/MA癸二烯交聯(lián)聚合物(聚乙烯甲基醚／丙烯酸甲酯與癸二烯的交聯(lián)聚合物)是新的一族化妝品增稠劑，在過去3年的個(gè)人護(hù)理品工業(yè)應(yīng)用中它很快得到認(rèn)可。它們能使乳液穩(wěn)定、增稠，賦予極好的膚感，幾乎感覺不到黏性。能配制成透明定型凝膠、噴發(fā)膠和乳膠，可用于增稠醇類溶液、甘油和其他非水體系，可在無需乳化劑的情況下懸浮活性組分，在牙膏中它還能起到玉潔純的增效作用。
  PVP(聚乙烯吡咯烷酮)是一種既溶于水，又溶于多數(shù)有機(jī)溶劑的聚酰胺，外觀為白色或淡黃色粉末，或?yàn)橥该饕后w，水溶性好，安全無毒，為綠色化學(xué)品。PVP廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品、洗滌用品、飲料、紡織品、造紙、農(nóng)藥和印刷等行業(yè)。PVP的增稠性能與其相對分子質(zhì)量密切相關(guān)，在給定濃度的條件下，相對分子質(zhì)量越大，其黏度也越大。pH值和溫度對PVP水溶液的黏度影響都不明顯，未交聯(lián)的PVP溶液沒有特殊的觸變性，除非濃度非常高時(shí)才會(huì)有觸變性，并顯示很短的松馳時(shí)間。