油包水乳化劑一般的HLB

油包水乳化劑一般的在3~8的范圍內(nèi)，而目前國(guó)內(nèi)及國(guó)外市場(chǎng)上常見的又以5~6為主，在不同的涂抹感觀要求下，HLB可有相的調(diào)整。目前常見的油包水乳化劑大概可分為以下幾類：脂肪酸的二價(jià)或三價(jià)堿土金屬鹽，聚氧乙烷和聚氧丙烷共聚體，失山梨醇脂肪酸酯，蔗糖脂肪酸酯，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚脂肪醇醚，聚甘油脂肪酸酯等等。如硬脂酸鎂，硬脂酸鋅，硬脂酸鋁，失水山梨醇棕櫚酸酯，失水山梨醇硬脂酸酯，失水山梨醇油酸酯，失水山梨醇倍半油酸酯，失水山梨醇三油酸酯，聚氧乙烯硬脂醇醚，聚氧乙烯油醇醚，聚氧乙烯蜂蠟，聚氧乙烯蓖麻油，甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯，異硬脂酸單甘油酯等等。還有部分的聚硅氧烷結(jié)構(gòu)的硅油包水乳化劑，在市場(chǎng)上也有很廣的應(yīng)用。主要成分是以烷基聚二甲基硅氧烷的聚氧乙烷聚氧丙烷的共聚體，以及其在揮發(fā)性硅油或二甲基硅油的分散液為主。油包水的乳化劑，主體除了從結(jié)構(gòu)種類上分類，其分子量的大小也是非常關(guān)鍵的選擇參數(shù)，一般來講，分子量越大，乳化劑在界面層上形成的界面膜的強(qiáng)度和剛度也就越大，體系就跟容易穩(wěn)定，但同時(shí)，也會(huì)在涂抹感上略有下降。而小分子量的油包水的乳化劑，在涂膜感上會(huì)略有提升，但整體的相對(duì)穩(wěn)定性能則有下降。因此，通常選用不同分子量油包水的乳化劑進(jìn)行復(fù)配，即會(huì)增加體系的穩(wěn)定性，也會(huì)增加體系的涂摸感。但是，也并非是乳化劑的分子量越大，體系就越穩(wěn)定，乳化劑的分子量越小，體系涂抹的膚感就輕盈。乳化劑分子的親油親水分界端的截面積非常關(guān)鍵。這將直接影響到界面層的致密性。如果乳化劑中有多個(gè)親水和親油的端面，很形象的就像“錨‘一樣，將使得界面層的穩(wěn)定性，致密性，以及強(qiáng)度都會(huì)有極大的提升。如三梨醇倍半硬脂酸酯，聚氧乙烯30聚羥基硬脂酸酯，二聚甘油三異硬脂酸制等等。除了乳化劑中多個(gè)親油親水平衡點(diǎn)可以增加體系的穩(wěn)定性外，乳化體系HLB的選擇也非常有助于體系的穩(wěn)定和提升。目前，市場(chǎng)上主流的油包水主乳化劑的HLB選擇范圍控制在5~6之間，助乳化劑的范圍可能更廣些，如HLB在2~8的范圍內(nèi)選者。由于HLB值是隨著溫度的變化和體系中反活性基團(tuán)的含量多少而發(fā)生變化的。通常升高溫度，體系的HLB值會(huì)下降，降低溫度，體HLB值會(huì)上升。如經(jīng)常經(jīng)過由低溫到常溫的溫度變化，油包水的體系發(fā)生油水分層進(jìn)而完全轉(zhuǎn)相的情形，就屬于這樣的范疇。那么在不影響體系乳化能力的情形下，適當(dāng)?shù)奶砑拥偷挠桶榛瘎?，如HLB在3~5之間的失水山梨醇脂肪酸酯，不僅可以降低配方的成本，增強(qiáng)涂抹的輕盈的感覺，而且將對(duì)體系耐寒也有一定的幫助。在油包水乳化劑中，聚氧乙烯30聚羥基硬脂酸酯的乳化能力和抗極性油脂非常強(qiáng)，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的優(yōu)異于其他類型的乳化劑。除了本身的較高的分子量，雙“錨“界面定型，其較長(zhǎng)的聚氧乙烯鏈?zhǔn)椒浅ｊP(guān)鍵的。由于乳化劑要在體系中穩(wěn)定，必須具有強(qiáng)烈的雙親性，對(duì)于任何一相，過弱或過強(qiáng)度不利于體系的穩(wěn)定。由于聚氧乙烯30聚羥基硬脂酸酯因?yàn)楹?0個(gè)聚氧乙烯基團(tuán)，同比于其他的油包水乳化劑，能夠承受的極性油脂的能力和強(qiáng)度要高的多（見下文油脂的極性對(duì)配方體系的影響），但并非是無限制的增長(zhǎng)。雖然烷基聚二甲基硅氧烷的聚氧乙烷丙烷的共聚體也有較高的聚氧乙烯基團(tuán)，但是由于反向的親油基團(tuán)很弱，過而對(duì)極性油脂的承受能力也是有限的。正是這樣的原因，在油脂極性和乳化劑乳化能力的平衡中（極性油脂很容易降低乳化體系的黏度聚氧乙烯聚基硬脂酸酯可以容易的配制出能夠噴霧的油包水乳化體系。另外，在油包水的體系中，因?yàn)榛洼p盈的獨(dú)特膚感，聚甘油酯類油包水乳化劑也有了一定的潛力和發(fā)展，并且在市場(chǎng)上已經(jīng)占有一定的份額。但因?yàn)槠淙榛芰Φ牟蛔悖ǔ］^多地被應(yīng)用為助乳化劑，如三聚甘油雙異硬脂酸酯等。目前較為新意的選擇也可以是二聚甘油異硬脂酸酯和二聚甘油三異硬脂酸酯，并且這兩個(gè)油包水的乳化劑都屬于同系物的油包水的乳化劑。如分開分別使用，則乳化效能都比較低，但是如果復(fù)配使用，則會(huì)有較大的變化。除兩者整體的相容性及配伍性能不錯(cuò)外，兩者的分子量也是一高一低的搭配，其HLB值也分別是7及。另外作為粉體的分散處理劑，比較合適的HLB值一半都是在7~9之間，那么二聚甘油異硬脂酸酯和二聚三甘油異硬脂酸酯若按2比1比例，不僅可以控制整體的值5~6之間，而且還可以增強(qiáng)粉體的分散性能。用此兩個(gè)乳化劑復(fù)配使用，不僅可以作出較為清爽的油包水體系，甚至非常接近水包油的感覺，而同時(shí)卻無硅油包水和油包水類復(fù)配帶來的果凍感。因而，可能是高檔眼霜，晚霜，面霜以及大量的抗酸或抗堿，抗離子，抗氧化還原性，以及需要高油性滲透滋養(yǎng)類配方的很好的選擇方向。助乳化劑的選擇助乳化劑通?？勺鳛槿榛瘎┑脑鲂?。對(duì)于兩親的乳化劑，以溶解度較大的相為外相，因此，要增加乳化體系的穩(wěn)定性，需要增強(qiáng)油包水乳化劑在油相的溶解度。通常在水相添0.5~2%的無機(jī)鹽，可以很好的降低乳化劑在水相的溶解度。其原因主要是無機(jī)鹽在水合時(shí)，是通過離子鍵，其鍵能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油包水乳化劑親水端水合時(shí)形成的氫鍵和共價(jià)鍵，因而在類似于鹽析“效應(yīng)的影響下，乳化劑在油相得到了更大的溶解值。另外，無機(jī)鹽可以使乳化顆粒帶電，形成擴(kuò)散雙電層。大部分穩(wěn)定的乳狀體系因電離或者吸附會(huì)產(chǎn)生電荷，這些屬性和膠體有類似的性能。由于乳化劑常帶有極性基團(tuán)，故吸附與電離常同時(shí)發(fā)生。一般介電常數(shù)較高的物質(zhì)常帶正電，介電常數(shù)低的物質(zhì)常帶負(fù)電。故在O／W型乳狀液中油滴常帶負(fù)電荷；W／O型乳狀液中，水滴常帶正電荷。由于液滴帶電而形成雙電層，它們之間的相互吸引和排斥，提高了分散體的穩(wěn)定性，尤其對(duì)于黏度較低的油包水乳化體系更顯得重要。作為常見的山梨醇脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯以及聚氧乙烯脂肪酸酯等油包水乳化劑，可針對(duì)性地在水相添加山梨醇，甘油，聚乙二醇等對(duì)應(yīng)的親水性多元醇。由于相應(yīng)的多元醇在一定的溫度下在水相都有一定的溶積值，在水相添加適量的多元醇也可以增加對(duì)應(yīng)的乳化劑在油相的溶解值，而通常在水相添加無機(jī)鹽和多元醇，這樣的方式往往是同時(shí)進(jìn)行的。同時(shí)，由于無機(jī)鹽和多元醇的加入，油包水乳化體體的抗寒性能有了極大的提升，使得產(chǎn)品在低溫到室溫儲(chǔ)藏溫度的變化中，體系出水或轉(zhuǎn)相的可能性大大降低，這主要?dú)w功于無機(jī)鹽以及多元醇通過水合作用可以顯著降低水的凝固點(diǎn)，故而避免水相凝固造成內(nèi)相體積過度膨脹而導(dǎo)致破乳。固體粉末的助乳化作用，許多小粒徑固體粉末，請(qǐng)注意是小粒徑，當(dāng)它們處在內(nèi)外兩相界面上時(shí)，也能起到良好的乳化作用。細(xì)小改性的固體顆粒，由于本身與界面接觸角的原因，會(huì)很好的吸附在分散相界面，并對(duì)內(nèi)相有一定的包裹作用，故而是性能不錯(cuò)的助乳化劑，對(duì)提高體系的穩(wěn)定性幫助很大。如常見的硬脂酸鎂，鋅，鋁等二價(jià)堿土或三價(jià)堿金屬鹽，氣相二氧化硅等。而一些常見的固體顆粒，需經(jīng)過特定的表面處理及改性后，才具有助乳化作用。因此，適當(dāng)?shù)倪x擇乳化劑和助乳化劑，進(jìn)行合理的配對(duì)，對(duì)油包水體系的穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用，也是配方成敗的關(guān)鍵。對(duì)于通常的乳化體系，乳化劑的用量一般在3~4%左右，在含極性油或高粉量的乳化體系時(shí)，乳化劑用量一般4~5%左右，在這里需要指出的一點(diǎn)是，在乳化體系里，尤其是油包水的乳化體系里，并非是乳化劑用量越高越穩(wěn)定，當(dāng)乳化劑的用量高于一定的范圍，其體系的穩(wěn)定性常常是下降的。其可能的原因一方面是由于乳化界面的空間位阻效應(yīng)，由于乳化劑相互的作用，當(dāng)乳化劑的用量超出一定的范圍時(shí)，其界面層的致密性會(huì)有所下降，另一方面，由于油包水的乳化劑的hlb值一般在3~7之間，沒有強(qiáng)烈的親水性，故而在油相形成油性膠團(tuán)的能力較低。但由于油包水的乳化劑親油和親水的兩親性，與強(qiáng)極性油脂屬性非常接近，多余的乳化劑在界面層非常活躍，但對(duì)界面層的襲擊和穿透影響更多，使得界面層的強(qiáng)度下降和松散性增大，反而可能會(huì)讓體系破乳或者形成反膠團(tuán)進(jìn)而轉(zhuǎn)相。乳化體系中油脂的選擇在油包水的配方中，油脂的選擇對(duì)體系的黏度，對(duì)體系連續(xù)相的配伍性，固體顆粒的分散以及配方的穩(wěn)定性都有著至關(guān)重要的影響。油脂的極性對(duì)黏度的變化

油脂的極性對(duì)體系的粘度的影響也是非常明顯的，油脂的極性越高，體系的粘度越低，同時(shí)體系的穩(wěn)定性由也會(huì)有所降低。所以，在配方的鋪展性和涂抹性作調(diào)整時(shí)，需要在黏度和穩(wěn)定性多方面考慮。油脂的極性除對(duì)配方黏度有影響，同時(shí)對(duì)體系連續(xù)相的配伍性影響也非常關(guān)鍵。在油包水的防曬體系，以及油包水和硅油包水體系，油脂極性的選擇和用量的高低會(huì)直接對(duì)配方體系的穩(wěn)定性有重要的影響，而在這類配方中，也是最容易因?yàn)橛椭臉O性而是產(chǎn)品表面產(chǎn)生會(huì)果凍感，表面龜裂，有油層析出等現(xiàn)象發(fā)生。油脂的極性對(duì)粉體分散性能的影響，油脂的極性對(duì)粉體的分散性能影響較為明顯，一般來講在乳化體系中，在水包油的乳化體系里，極性油更有利于粉體的分散，在油包水的體系里，非極性油更有利于粉體的分散。因此，在油包水的配方設(shè)計(jì)時(shí)，油脂的極性非常關(guān)鍵。通常如果油相全部為非極性油，那么，在油相中即使未經(jīng)處理的普通粉體，如普通鈦白粉也有較好的分散度，但是隨著外相油脂極性的提高，體系對(duì)粉體的表面處理的要求愈來愈高。如果在有極性油分散體系，一般極性較強(qiáng)的油脂在整個(gè)油相的比例超過四分之一或三分之一左右時(shí)（具體視油脂的極性和含量而定），可以明顯增強(qiáng)油相的電極性，使得固體顆粒間的由電極性引起的相互作用力更容易傳導(dǎo)，未經(jīng)表面處理的固體顆粒更易在油相中向界面相遷移和聚集。如在粉底里常常出現(xiàn)的花色和粉體的集聚就常常屬于這個(gè)范疇，此時(shí)粉體的表面是否經(jīng)過與處理就顯得非常關(guān)鍵。如果粉體顆粒經(jīng)過親油處理，其穩(wěn)定性和分散都會(huì)大大增強(qiáng)。如果體系的極性油含量非常高的時(shí)候，體系本身的穩(wěn)定性也會(huì)有很明顯的不穩(wěn)定趨勢(shì)，果凍感，表面龜裂，析油將不可避免。油脂的極性對(duì)配方的穩(wěn)定性的影響，如果要在油包水體系追求涂抹的輕盈和滑爽，在中高端的產(chǎn)品中將不可避免的添加一些中等極性或者中等以上極性的油脂，那么，此時(shí)普通的乳化體系的穩(wěn)定性能會(huì)有很大的下降

其可能的原因是極性油脂一般都有一個(gè)或多個(gè)極化中心，而在離子型導(dǎo)電水溶液中，極化的油脂更容易會(huì)和水以及界面活性劑產(chǎn)生相互作用。如乳化劑，以通常的親水端的聚氧乙烯鏈或者多羥基端來講，其親和水的能力的大小和其聚氧乙烯基團(tuán)以及多羥基基團(tuán)的多少有直接的關(guān)聯(lián)。而極性油在某種程度上與乳化劑有類似的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，如果體系中，極性油脂的添加量不斷的增大，這時(shí)乳化劑的效能則會(huì)不斷的下降。故而，油脂的極性對(duì)配方的穩(wěn)定性的影響非常關(guān)鍵。油包水含固體顆粒粉末的選擇在油包水乳化體系中，可以選擇的固體分類很多，常見的粉體顆粒有二氧化鈦，二氧化鋅，二氧化硅，高嶺土，滑石粉，云母粉，氧化鐵黃，氧化鐵紅，氧化鐵黑，碳黑等。因?yàn)槎趸伒氖褂米顬槌Ｒ姾完P(guān)鍵，本文固體顆粒粉末討論主要圍繞二氧化鈦展開，討論粉體顆粒大小的選擇與遮蓋能力以及著色影響，固體顆粒的表面處理及固體顆粒的助乳化作用。二氧化鈦是一種多晶型的化合物，在自然界中有三種結(jié)晶形態(tài)：金紅石型，簡(jiǎn)稱R型，如R930,銳鈦型，簡(jiǎn)稱A型如A100,及板鈦型。板鈦型不穩(wěn)定，在℃下會(huì)向金紅石型轉(zhuǎn)化，因而沒有工業(yè)價(jià)值。銳鈦型在高溫下（700℃）以上能夠轉(zhuǎn)變成金紅石型，金紅石型與銳鈦型相比，因晶格較小而緊密，所以具有較高的折射率。二氧化鈦折射率非常高，金紅石型2.71，銳鈦2.55。因此具有很高的遮蓋力和優(yōu)良的光學(xué)性能。粉體的顆粒大小的選擇，二氧化鈦的最佳粒徑在0.2~0.3μm，在這個(gè)粒徑之間，二氧化鈦具有最佳的反射和散射光的能力，以達(dá)到最佳的遮蓋力。在0.2μm處，各波長(zhǎng)光線散射總和最大，當(dāng)粒子在0.25~0.3μm時(shí)，藍(lán)色光線散射減少，其它光線散射相對(duì)不變，在0.15μm處藍(lán)色光線散射最大，光譜中紅色和綠色光線射顯著下降。理想的二氧化鈦粒徑應(yīng)為0.2~0.5μm，由于人們的視覺總認(rèn)為白色偏藍(lán)比純白色更白，所以0.2μm粒徑的二氧化鈦顯得更白，并且具有更高的遮蓋力。二氧化鈦的顆粒大小，顆粒結(jié)構(gòu)和分散程度影響其遮蓋力。通常的鈦白粉類固體顆粒的粒徑大小如下：目數(shù)

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粒度μm5390045350200748003000102000297230619001535004.51611902502705311001340003.4208401783254413001150002.7257101001504003816001060002.530590120124460301800870001.25355001401045402620006.5404201708965025005.5在大于可見光半波波長(zhǎng)的范圍內(nèi)，粒徑越細(xì)，顆粒結(jié)構(gòu)越光滑，分散性越大，則遮蓋力越大。但有一定的限度，當(dāng)平均粒徑為0.2μm時(shí)，遮蓋力最大，小于可見光波長(zhǎng)一半時(shí)，則由于晶體對(duì)光的透明性使遮蓋力反而下降。所以說，粒子過大過小都不好。著色力是二氧化鈦的重要特性指標(biāo)，是指二氧化鈦與另一種顏料混合后，所得到混合物顯示它本身顏料的能力。一般習(xí)慣用雷諾值（Ranolds）來表示著色力。著色力是粉體對(duì)光的吸收和散射的結(jié)果。二氧化鈦是一粉體的表面處理，以二氧化鈦為例，討論粉體的表面處理。通常分為無機(jī)處理和有機(jī)處理以及多重處理。無機(jī)處理，鈦白粉的晶型決定其基本品種的性質(zhì)，而表面處理則對(duì)鈦白粉的專用品種和性質(zhì)起主要作用。目前，市場(chǎng)上幾乎所有的金紅石型鈦白粉的部分特殊用途的銳鈦型鈦白粉都是經(jīng)過表面處理后才出售的。Al2O3包膜，在TiO2粒子表面Al2O3包覆，不僅可顯著提高TiO2的抗粉化性和保色性，還能提高其分散性能，Al2O3包膜是所有包膜工藝中最簡(jiǎn)單的。Al2O3/SiO2包膜，它的應(yīng)用最為廣泛的，目前市場(chǎng)上流通的金紅石型鈦白粉，絕大部分都含有Al2O3/SiO2，其中SiO2能增加TiO2的耐久性，降低的表面活性。SiO2包膜，其工藝復(fù)雜，包膜分為致密膜和多孔膜。致密包膜后TiO2的耐候性特別好。常用于高光澤，高耐久性的分散體中。使用多孔薄膜的，能賦予分散體較高的干遮蓋力。有機(jī)處理，TiO2是一種極性強(qiáng)的物質(zhì)，為了提高在弱極性介質(zhì)中的分散性，需要在鈦白粉的表面提供一種親有機(jī)物質(zhì)的表面，基本原理是加入表面活性劑或其它助劑，借以降低介質(zhì)之間的表面張力，使介質(zhì)容易取代吸附TiO2表面的空氣和水，使TiO2顆粒實(shí)現(xiàn)分。比較合適的用于粉體表面處理的界面活性劑通常會(huì)有一些嚴(yán)格的要求，這將在以后的文章中加以闡述。含蠟類油脂的油包水配方設(shè)計(jì)主要是根據(jù)選擇蠟的種類以及含量的不同而采用不同的工藝。例如凡士林，羊毛脂，蜂蠟，地蠟，微晶蠟，石蠟等等。如果配方設(shè)計(jì)的油相加熱后冷卻，仍然不透明或非常渾濁甚至于有固態(tài)析晶，則一般采用加熱后冷卻，并在室溫下均質(zhì)一段時(shí)間后在抽入水相。如果油相在加熱溶解后，冷卻至室溫人保持通明澄清，則在加熱后可以直接抽入水相進(jìn)行乳化均質(zhì)并同時(shí)冷卻。當(dāng)然，所有這些配方度可以選擇熱配，在高溫下均質(zhì)乳化，在不考慮生產(chǎn)能量消耗和減短生產(chǎn)時(shí)間的因素，熱配法生產(chǎn)，在生產(chǎn)工藝的控制和產(chǎn)品的穩(wěn)定性方面要優(yōu)于冷配法。熱配方生產(chǎn)的油包