洗发水用表面活性剂的性能研究

龙致科，胡永志，王 韧，李秋芳，海慧清，周传检

（柳州两面针股份有限公司，广西柳州，545006）

洗发水用表面活性剂的性能研究

龙致科，胡永志，王 韧，李秋芳，海慧清，周传检

（柳州两面针股份有限公司，广西柳州，545006）

研究分析了目前洗发水配方中常用阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和氨基酸表面活性剂的泡沫性能、去污能力、洗后头发的柔软性。结果表明：氨基酸表面活性剂的泡沫粘度较大，其次是阴离子表面活性剂；AESA作为洗发水原料，性价比较高；多数氨基酸类原料有比较丰富和稳定的泡沫，洗后头发的柔软顺滑度较好，但是去污力较差；洗后头发的柔软顺滑度受洗发水配方中的表面活性剂的影响非常大，其次才是调理剂。

洗发水；表面活性剂；去污力；柔软

洗发水是洗发用化妆洗涤用品，是一种以表面活性剂为主的产品。在洗发过程中，不但要求洗发产品能够去除油垢和头皮屑，而且不能损伤头发和刺激头皮，同时洗后头发应柔软易梳理[1]。表面活性剂是洗发水的基础，具有起泡和清洁作用，一般要求泡沫高、脱脂力低[2]。以往洗发水的配方主表面活性剂是AES（月桂醇聚醚硫酸酯钠）、AESA（月桂醇聚醚硫酸酯铵）、K12（月桂醇硫酸酯钠）、K12A（月桂醇硫酸酯铵）等阴离子硫酸盐型表面活性剂，但随着人们生活水平的提高，温和、安全、多功能的产品越来越受到人们的青睐[3-5]。现在市场上逐渐出现了以氨基酸表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂为主表面活性剂的洗发产品。在国内，对阴离子硫酸盐以外的表面活性剂作主表面活性剂的洗发水体系的研究起步较晚，且相对落后，而主表面活性剂在配方中占比很大，它们的性能直接影响洗发产品的综合使用效果评价。文章通过对比各类表面活性剂的泡沫、去污、对头发柔软等性能，可以更进一步了解发用表面活性剂，为更好适应市场需求开发新体系的洗发产品选择表面活性剂提供参考。

1 实验

1.1 主要原料

1.1.1 表面活性剂

阴离子表面活性剂：AES（月桂醇聚醚硫酸酯钠），AESA（月桂醇聚醚硫酸酯铵），K12（月桂醇硫酸酯钠），K12A（月桂醇硫酸酯铵）。

氨基酸表面活性剂：月桂基氨基酸钠，椰油酰基谷氨酸钠，椰油酰基谷氨酸二钠，椰油酰基谷氨酸TEA盐，甲基椰油酰基牛磺酸钠，椰油酰基丙氨酸 TEA 盐，椰油酰氨基丙酸钠。

两性离子表面活性剂：CAB（椰油酰胺丙基甜菜碱）和CHSB（椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱）。

非离子表面活性剂：月桂基葡糖苷。

1.1.2 材料

JB-02标准皮脂污布，真人发束（18 cm，约5 g）。

1.2 仪器

搅拌器，立式去污机，WSD-3型全自动白度仪，MXD-02摩擦系数仪，NDJ-5数字转子粘度计，恒温恒湿实验室等。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

10%表面活性剂溶液制备：将A E S、AESA、K12、K12A、月桂基氨酸钠、椰油酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸二钠、椰油酰谷氨酸TEA盐、甲基椰油酰基牛磺酸钠、椰油酰基丙氨酸 TEA 盐、椰油酰氨基丙酸钠、CAB（椰油酰胺丙基甜菜碱）、CHSB（椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱）和月桂基葡糖苷分别配成10%的水溶液备用。

1500 mg/kg硬水制备：称取无水硫酸镁3.7 g和无水氯化钙5.0 g，充分溶解于5000 mL蒸馏水中。

1.4 泡沫粘度测试

用泡沫泵将1.3.1制备的表面活性剂溶液制成泡沫，称取20 g（精确至0.001 g）放入300 mL烧杯，用转子粘度计（25 ℃，3#转子，转速30 r/min，测定时间120 s）测试泡沫粘度。粘度越大，泡沫弹力越好。

1.5 泡沫稳定性测试

用泡沫泵将1.3.1制备的表面活性剂溶液制成泡沫，称取10 g（精确至0.001g）放入125 mL的锥形分液漏斗中，然后将其放置于30 ℃恒温箱中，15 min后排出下方泡沫变成的液体并称重，计算排液量。排液量越小，泡沫越稳定。

1.6 不同pH条件下起泡量测试

把1.3.1中10%的表面活性剂溶液稀释成1%的溶液，将稀释液分别配制成pH值为4-5、5-6、6-7、7-8的溶液备用。用量筒取50 mL配制好的各溶液放入搅拌器的专用杯子（带刻度），倒扣接入搅拌器后搅拌（约10000 r/min）10 s，停机，等待1min后读取刻度。

1.7 去皮脂性能测试

称取10%的表面活性剂20g（精确至0.001g）和用量筒取1500mg/kg的硬水100 mL混合稀释到1000 mL后，放入立式去污机的洗缸中，再放入3块直径6 cm的圆形标准皮脂污布。在30℃，转速120 r/min下，洗涤20 min，取出晾干测试白度值。对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强。

1.8 头发柔软性测试

发束处理：调节水温40℃，分别用10%的表面活性剂溶液和10%表面活性剂+2%乳化硅油（聚二甲基硅氧烷）的混合溶液2 mL搓洗发束2 min，冲洗3 min后，在恒温恒湿实验室（25℃，RH30%）自然晾干24h后待测。

处理好的发束放在摩擦系数仪上，启动仪器测试梳理头发过程的动摩擦系数，数值越小，表示头发越顺滑柔软，从而观察各表面活性剂对头发梳理效果的影响[6-7]。

2 结果和分析

2.1 泡沫粘度实验结果

由图1可知，25℃各种10%的表面活性剂泡沫粘度依次是：椰油酰基谷氨酸二钠＞椰油酰基谷氨酸钠＞A E S＞月桂基氨酸钠＞椰油酰基丙氨酸 TEA 盐＞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钠，泡沫粘度越大，代表弹力越好。总体上看，氨基酸表面活性剂的泡沫粘度较大，其次是阴离子表面活性剂。

图1 各种10%表面活性剂泡沫粘度

2.2 泡沫稳定性测试结果

由图2可知，甲基椰油酰基牛磺酸钠泡沫转变为液体的量最大，消泡速度最快，它形成的泡沫最不稳定。椰油酰基谷氨酸钠泡沫转变为液体的量最小，消泡速度慢，它的泡沫最稳定。其次椰油酰基谷氨酸二钠、椰油酰基丙氨酸 TEA 盐、椰油酰基谷氨酸TEA、AESA、CHSB、椰油酰基丙氨酸、CAB、月桂基氨酸钠泡沫排液量相差不大，稳定性相当；而K12、AES、月桂基葡糖苷泡沫排液量也相当，稳定性相对差一些。整体分析这些原料，带有“-NH2”或者“NH4+”基团的表面活性剂泡沫稳定性较好。

图2 各种10%表面活性剂泡沫排液量

2.3 不同pH条件下的起泡量

实验表明：在pH4-7条件下，所测试的表面活性剂，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 盐起泡量最小；椰油酰基丙氨酸、椰油酰基谷氨酸二钠、椰油酰基谷氨酸TEA、椰油酰基谷氨酸钠、甲基椰油酰基牛磺酸钠、月桂基氨酸钠等氨基酸表面活性剂的起泡量与K12A、AES、AESA等阴离子表面活性剂差别不大。

图3 各种10%表面活性剂在pH值4-7范围的起泡量

2.3 去皮脂性能测试结果

表1的结果显示：椰油酰基谷氨酸TEA对皮脂污布的去污力最弱，月桂基葡糖苷的去污力最强。通过实验，我们可以了解目前洗发水主要的阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和氨基酸表面活性剂对皮脂的去污能力。从整体上看：氨基酸表面活性剂的皮脂去污力较弱，两性离子表面活性剂去污力居中，阴离子表面活性剂去污力较强，月桂基葡糖苷非离子表面活性剂去污力最强。

表1 JB-02皮脂污布白度差值

2.4 头发柔软性测试结果

表2 为头发动摩擦参数值。

表2 头发动摩擦系数值

由表2可以看出：用甲基椰油酰基牛磺酸钠洗涤头发后，测试的动摩擦系数值最小，表示头发最柔软顺滑；K12处理头发后的动摩擦系数值最大，表示头发最粗糙，柔软度最差。椰油酰基谷氨酸二钠、椰油酰基谷氨酸钠、椰油酰基丙氨酸 TEA盐、椰油酰基丙氨酸、椰油酰基谷氨酸TEA等能让头发获得较好的柔软度。另外，AESA和CHSB也能让头发获得较好的柔软度。

同时通过对比还能发现，各原料处理头发后的动摩擦系数的规律大致是：月桂基原料＞椰油基原料（如月桂基氨酸钠＞椰油酰基丙氨酸等）；非磺基原料＞磺基原料（如CAB＞CHSB，椰油酰基谷氨酸钠＞甲基椰油酰基牛磺酸钠）；非氨基（铵盐）原料＞氨基（铵盐）原料(如AES＞AESA，K12＞K12A）。

在表面活性剂中加入调理剂乳化硅油后，各表面活性剂都能让头发的动摩擦系数降低，但是，所复配的不同表面活性剂对降低程度有很大影响。甲基椰油酰基牛磺酸钠、椰油酰基谷氨酸二钠、椰油酰基谷氨酸钠、椰油酰基丙氨酸 TEA 盐、椰油酰基丙氨酸、椰油酰基谷氨酸TEA等氨基酸表面活性剂能够让头发的动摩擦系数降得较低，能够很好地柔软顺滑头发。

3 结论

通过测试AES、AESA、K12、K12A、月桂基氨酸钠、椰油酰基谷氨酸钠、椰油酰基谷氨酸二钠、椰油酰基谷氨酸TEA盐、甲基椰油酰基牛磺酸钠、椰油酰基丙氨酸 TEA 盐、椰油酰氨基丙酸钠、CAB和CHSB、月桂基葡糖苷等14种洗发水原料发现：

（1）AESA的泡沫粘度较大、泡沫稳定性好、起泡量适中、去污力好、洗后头发比较柔软，应用于洗发水配方中，其性价比会比较高。

（2）多数氨基酸类原料洗后头发的柔软顺滑度较好，泡沫丰富稳定，但是去污力较差。

（3）洗后头发的柔软顺滑度受洗发水配方中的表面活性剂的影响非常大，其次才是调理剂。通过测试洗后头发的动摩擦系数发现：原料对头发的柔软顺滑度的响应有一些规律，洗后头发柔软情况分别为：椰油基原料＞月桂基原料；磺基原料＞非磺基原料；氨基（铵盐）原料＞非氨基（铵盐）原料。

[1] 罗素琼. 表面活性剂在洗发香波中的重要作用[J].成才之路，2009(18)：60.

[2] 孟卫华，刘宪俊. 洗发水的成分、配制工艺及市场概况综述[J].中国洗涤用品工业，2016(4)：71-77.

[3] 张利丹，赵莉，韩富，等. 表面活性剂的性能与应用（XV）——表面活性剂的洗涤作用及其应用[J].日用化学工业，2015(3)：132-136.

[4] 朱卫，蔺国敬，张贵民. 个人洗护用品配方原理及应用技术（I）——洗发香波的配方原理及其性能评价[J].日用化学工业，2004(5)：323-326.

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[6] 曾茜，龚盛昭，向琴，等. 一种氨基酸型无硅油洗发香波的研制[J].香料香精化妆品，2016(5)：37-39.

[7] 李韶隆，牛丽娟，瞿欣. 头发表面摩擦力和柔软度的测试方法及其应用研究[J]. 日用化学品科学, 2015(3)：43-46.

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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

龙致科先生，高级工程师，产品研发主管，主要从事洗化产品技术研究，E-mail：46967792@qq.com。