配方設(shè)計(jì)原理

第1章乳狀液配方設(shè)計(jì)理論

精細(xì)化工產(chǎn)品，從制備過(guò)程中是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的角度看，

可分為合成精細(xì)化學(xué)品和配方精細(xì)化學(xué)品。合成精細(xì)化學(xué)品在其

制備過(guò)程中，一定有化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生；而對(duì)于配方精細(xì)化學(xué)品在

其制備過(guò)程中就不一定有化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。配方精細(xì)化學(xué)品是這

樣的一類(lèi)精細(xì)化學(xué)品，它是人們依據(jù)各種化工原料的物理化學(xué)特

性，通過(guò)一定的工藝手段，將這些化工原料的特定的物理化學(xué)性

能有機(jī)地組合成一體，從而突出其特殊的應(yīng)用性能的一類(lèi)精細(xì)化

學(xué)品。這種精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)過(guò)程中，各種化工原料投入的比例

的多少就是這種產(chǎn)品的生產(chǎn)配方。因此，這一類(lèi)精細(xì)化學(xué)品又叫

配方精細(xì)化學(xué)品。

在配方精細(xì)化學(xué)品的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程中，配方設(shè)計(jì)至關(guān)重

要，因?yàn)榕浞皆O(shè)計(jì)是否科學(xué)合理將決定產(chǎn)品的品質(zhì)，它是配方精

細(xì)化學(xué)品技術(shù)的核心。各企業(yè)都把產(chǎn)品的配方視為企業(yè)的技術(shù)機(jī)

密加以保護(hù)。

化妝品是一類(lèi)典型的配方精細(xì)化學(xué)品。對(duì)于化妝品配方的科

學(xué)性和合理性，可依據(jù)化妝品產(chǎn)品的質(zhì)量特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在化妝

品的配方設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循和注意一些原則。

表面活性劑是多功能的，其乳化作用的能力，產(chǎn)生乳狀液的

類(lèi)型和穩(wěn)定性不僅與表面活性劑的類(lèi)型和濃度有關(guān)，而且與體系

中各組分之間的配伍性有關(guān)。Rosen和Myers提出了選擇用作乳

化劑的表面活性劑的原則：

a.在所應(yīng)用的體系中具有較高的表面活性，產(chǎn)生較低的界面

張力。這就意味著該表面活性劑必須有遷移至界面的傾向，而不

是滯留于界面兩邊的體相中。因而，要求表面活性劑的親水和親

油部分有恰當(dāng)?shù)钠胶猓@樣將使兩體相的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生某些程度變

形。在任何一體相中有過(guò)大的溶解度都是不利的。

b.在界面上必須通過(guò)自身的吸附或其它被吸附的分子形成相

當(dāng)結(jié)實(shí)的吸附膜。從分子結(jié)構(gòu)的要求而言，界面上的分子之間應(yīng)

有較大的側(cè)向相互作用力。在W/0型乳狀液中，界面膜上“親水

基”應(yīng)有較強(qiáng)的側(cè)向相互作用。

c.表面活性劑必須以一定的速度遷移至界面使乳化過(guò)程中體

系的界面張力及時(shí)降至較低值。某?特定的乳化劑（或乳化劑體

系）向界面遷移的速度是可改變的，與乳化劑乳化前添加的水相

（或油相）有關(guān)。

從乳化劑的“親水-親油平衡”過(guò)程的角度，選擇乳化劑一般

應(yīng)有如下考慮：油溶性的乳化劑傾向形成W/0型乳狀液。油溶性

乳化劑與水溶性乳化劑的混合物產(chǎn)生乳狀液的質(zhì)量和穩(wěn)定性?xún)?yōu)于

單一乳化劑產(chǎn)生的乳狀液；油相的極性越大，乳化劑應(yīng)是更親水

的，被乳化的油類(lèi)越是非極性，乳化劑應(yīng)是更具有親油性的。

在實(shí)際應(yīng)用中，化妝品和其它日化制品的乳狀液是較復(fù)雜

的，這些乳狀液的配制，除了按上述原則選擇乳化劑外（主要是

理化性質(zhì)），作為化妝品乳狀液（膏霜和其它乳狀液等），還需考

慮到化妝品本身的特性和功能?；瘖y品的安全性是最重要的，產(chǎn)

品必須是不會(huì)對(duì)皮膚有刺激作用?；瘖y品又是帶有消費(fèi)品屬性，

消費(fèi)者的喜愛(ài)直接影響到產(chǎn)品的銷(xiāo)售?；瘖y品的感觀性質(zhì)'也需加

以考慮。此外，還需考慮到產(chǎn)品價(jià)格定位、經(jīng)濟(jì)成本和市場(chǎng)供應(yīng)

等情況。這些問(wèn)題都是選擇乳化劑時(shí)應(yīng)仔細(xì)考慮的。

第一節(jié)乳狀液的設(shè)計(jì)理論

一、有機(jī)概念圖理論

在有機(jī)概念圖理論2中，將有機(jī)化合物的共價(jià)鍵結(jié)合部分，即

非極性部分作為有機(jī)性，并根據(jù)含碳數(shù)量的多少區(qū)別有機(jī)性程度

的大小，用數(shù)值表示為有機(jī)性質(zhì)（簡(jiǎn)稱(chēng)o值）。有機(jī)化合物的靜

電結(jié)合部分，即極性部分作為無(wú)機(jī)性，并根據(jù)極性的大小用數(shù)值

表示為無(wú)機(jī)性質(zhì)（簡(jiǎn)稱(chēng)I值）。有機(jī)性具有抵消無(wú)機(jī)性部分的作

用，o值越大抵消無(wú)機(jī)性的作用就越大。

以0值為橫坐標(biāo)，以I值為縱坐標(biāo)，再根據(jù)有機(jī)化合物的0

值和I值找出該化合物在圖上的位置，從所處的位置就可知道該

1化妝品的感官性質(zhì)包括稠度、涂抹分散性、觸變性、滑爽、油性和干性、

被皮膚吸收快慢和宜人的香氣等。

2有機(jī)概念圖理論由藤田穆在1930年出版的《有機(jī)分析》中系統(tǒng)提出。該

理論已應(yīng)用到表面活性劑、化妝品、食品、染料、農(nóng)藥和色譜分析等領(lǐng)

域。

2

化合物的性質(zhì)、利用途徑以及與其它化合物的各種關(guān)系等。這種

以化合物的有機(jī)性作為橫坐標(biāo)，以化合物的無(wú)機(jī)性質(zhì)作為縱坐標(biāo)

所表示的就是有機(jī)概念圖。具有相同特性的物質(zhì)，在有機(jī)概念圖

上所處的位置相同。

1.有機(jī)化合物的O值的確定

有機(jī)概念圖認(rèn)為，有機(jī)化合物的有機(jī)特性是由組成有機(jī)化合

物的碳原子與其他兼有無(wú)機(jī)性質(zhì)和有機(jī)性質(zhì)的原子團(tuán)共同貢獻(xiàn)的

結(jié)果。這種貢獻(xiàn)還具有加和性。有機(jī)化合物的種類(lèi)很多，含碳原

子數(shù)也不同。在有機(jī)概念圖理論中將一個(gè)碳的0值定義為20。不

飽和鏈上的碳原子、環(huán)狀化合物上的碳原子、異構(gòu)鏈上的碳原子

結(jié)合的氫原子數(shù)比飽和鏈狀化合物碳原子上結(jié)合的氫原子少。由

于這種結(jié)合的差異，在定義I值時(shí)一并考慮。因此，在有機(jī)化合

物中無(wú)論碳原子與哪些原子連接，O值均按20計(jì)算。

例1：根據(jù)有機(jī)概念圖理論，計(jì)算1831的有機(jī)性值。

ft?：1831是I,八烷基三甲基氯化筱的簡(jiǎn)稱(chēng)（對(duì)，冏遂行了

灌科，為向率向戚提供了錦些）。其分子結(jié)構(gòu)為：

泮+,-

H37cl8'-CH?;Cl

!

CH3

十八烷基三甲基氯化鏤的分子中有21個(gè)碳原子，既有有機(jī)性又兼

有無(wú)機(jī)性的氯離子的有機(jī)性質(zhì)的O值為40。

所以，十八烷基三甲基氯化筱的有機(jī)性質(zhì)O值即為O值=20X21

+40=460。

例2：十二烷基二甲基芾基氯化鏤的分子中有21個(gè)碳原

子，既有有機(jī)性又兼有無(wú)機(jī)性的氯離子的有機(jī)性質(zhì)的O值為40,

十二烷基二甲基藻基氯化餒的有機(jī)性質(zhì)O值即為O值=20X21+

40=460?

例3：十二醇聚氧乙烯酸-9的分子中有30個(gè)碳原子，不含有

機(jī)性兼有無(wú)機(jī)性的基團(tuán)，卜二醇聚氧乙烯酸-9的有機(jī)性的O值為

O值=30X20=600。

2.化合物的I值的確定

表1」化合物的無(wú)機(jī)性值E

數(shù)值

無(wú)機(jī)性基團(tuán)I值有機(jī)性兼有無(wú)機(jī)性基團(tuán)

0值I值

輕金屬（鹽）>50()R4RLOH80250

重金屬（鹽）胺、錢(qián)鹽2400RjSb-OH60250

—COOH150—Cl4010

內(nèi)酯環(huán)120=S5010

—OH100-Br6010

>CO65叔碳支鏈-100

—coo(酯)60季碳支鏈-200

=N-*O170—OSO3H20220

3.O值和I值的計(jì)算實(shí)例

十二烷基二甲基氧化胺

0值=20XI4=280,I值=170

靈貓酮

O值=20X17=340,I值=2+10+65=77

十二醇硫酸鈉

O值=20X12+20=260,I值=220+500=720

卜八烷基二甲基乙酸甜菜堿

O值=20X22=440,I值=400+150=550

月桂酸二乙醇酰胺

O值=20X16=320,I值=200+100X2=400

二、HLB法

HLB法3是“親水一親油平衡”（Hydrophile-Lipophile

Balance）法的簡(jiǎn)稱(chēng)。表面活性劑的分子都是兩親性分子，含有親

水基團(tuán)和親油基閉。不同乳化劑分子中的親水和親油基因的大小

和強(qiáng)度均不同。Griffin在總結(jié)前人大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出：各種

表面活性劑的親水、親油性質(zhì)都可用一個(gè)“親水-親汕平衡”值

3HLB值的理論最早于1949年由Grifiin提出。在各種乳液配方中這一理

論應(yīng)用最廣。

4

（即HLB值）表示。HLB值是分子中親水和親油這兩個(gè)基團(tuán)的

大小和能力的平衡，對(duì)這些基團(tuán)親水-親油平衡總的結(jié)果，可人為

指定一個(gè)數(shù)字表示。以表示分子內(nèi)部平衡后整個(gè)分子是親水的特

性還是親油的特性；以及親合的程度，這就是HLB值。

表面活性劑的HLB值，均以石蠟的HLB=O,油酸的

HLB=1,油酸鉀的HLB=20,十二烷醇硫酸鈉鹽的HLB=40作為

參考標(biāo)準(zhǔn)。其它表面活性劑的HLB值通過(guò)乳化實(shí)驗(yàn)對(duì)比其乳化效

果，分別直接地或間接地確定該表面活性劑的HLB值。因此，表

面活性劑的HLB值，總處于0~40之間。表面活性劑的HLB值

也可以通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)的公式計(jì)算，非離子表面活性劑的

HLB值處于1~20之間，陽(yáng)離子和陰離子表面活性劑的HLB值則

為1?40。

1.表面活性劑按HLB值和功能的分類(lèi)

根據(jù)長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可得出表面活性劑HLB值的大致范圍和

其功能特性的關(guān)系（表1.2）。據(jù)此可將表面活性劑按HLB值大小

和功能分類(lèi)。盡管這都是一種經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，實(shí)際在具體問(wèn)題上也常

會(huì)出現(xiàn)較大的偏離，但它可以大大地節(jié)省配方試驗(yàn)的時(shí)間，按預(yù)

期的性能，根據(jù)HLB值選擇乳化劑、潤(rùn)濕劑、洗滌劑和增溶劑。

由表1.2可知，只有HLB值在3?6的表面活性劑才適用作W/O

型乳化劑、HLB值只能在配制乳狀液時(shí)，確定所形成乳狀液的類(lèi)

型，而不能說(shuō)明乳化能力的大小。增加乳化劑的用量，則乳化能

力增加，達(dá)到某一點(diǎn)，再增加用量也不能再增強(qiáng)乳化性。過(guò)量的

乳化劑對(duì)皮膚的刺激也會(huì)增大，引起乳狀液不穩(wěn)定。

表1.2HLB值及其應(yīng)用

HLB范圍用途

3?6W/O乳化劑

7?9潤(rùn)濕劑

8?18O/W乳化劑

13?15洗滌劑

15?18增溶劑

2.HLB值的加和性

在實(shí)際配方中，往往使用兩種或兩種以上的乳化劑，不同

HLB值的乳化劑混合使用后的HLB值等于組成混合物各種乳化

劑的加權(quán)平均值，即

HLB=￡HLBi-Pj（1.1）

n

式中，R為表面活性劑i在混合物中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。HLBi為表

面活性劑i獨(dú)立使用時(shí)，所表現(xiàn)的HLB值。式（1.1）只適用于非

離子表面活性劑，而不適用于陰離子表面活性劑。即使是非離子

表面活性劑在體系組分相互作用較大時(shí)，也存在較大的偏差。

3.油相所需的HLB值

對(duì)于指定的油一水體系，存在一個(gè)最佳HLB值，此時(shí)乳化劑

的HLB值便是油一水體系所需的HLB值?？梢酝ㄟ^(guò)一系列已知

HLB值乳化劑體系的乳化試驗(yàn)求得一些油類(lèi)、脂類(lèi)和蠟類(lèi)乳化制

備0/W和W/0型乳狀液所需的HLB值，表1.3和表1.4列出它

們所需的HLB值。

表1.3制備W/0型乳化劑各種油脂、酯和蠟類(lèi)等油相所需的HLB值

油相所需的HLB值油相所需的HLB

值

蜂蠟4?6十八醇7

棉子油6石蠟4

油酸7-11凡士林4?5

表1.4制備0/W乳化各種油脂、酯和蠟類(lèi)等油相所需的HLB值

油相所需的HLB值油相所需的HLB值

亞油酸16建麻油酸16

月桂酸16油酸17

硬脂酸17異硬脂酸15?16

月桂醇14十六醇12?16

油醇14十八醇15?16

棕柳酸異丙酯12硬脂酸丁酯11

甘油單硬脂酸酯13羊毛酸二異丙酯13

二甲基硅氧烷9甲基硅氧烷11

甲基苯基硅氧烷7棉子油6

凡士林7?8霍霍巴油6?7

聚乙烯蠟15蜂蟒9?12

6

4.HLB值的計(jì)算

自從1949年Griffin提出HLB值以來(lái)，眾多的研究者通過(guò)試

驗(yàn)。探求表面活性劑各種物理化學(xué)性能與HLB值之間的關(guān)系。將

已知表面活性劑的HLB值與其測(cè)定的物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)值之間的相

互關(guān)系用一個(gè)關(guān)系式或方程式表示，推導(dǎo)出一些經(jīng)驗(yàn)公式，現(xiàn)介

紹如下：

Griffin計(jì)算公式

對(duì)于非離子表面活性劑。Griffin曾導(dǎo)出HLB值計(jì)算公式。

多元醇的脂肪酸酯，可使用下式：

HLB=20(l-q)(1.2)

式中、S為酯的皂化值匕A為酯的酸值5。脂肪酸酯的皂化值和酸

值可在有關(guān)手冊(cè)查閱，也可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

若非離子表血活性劑中含有環(huán)氧乙烷基團(tuán)，以(1.3)式進(jìn)行

計(jì)算：

HLB=(￡+P)/5(1.3)

或中E和P分別為環(huán)氧乙烷(C2H4。)和多元醇的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

(1.2)式主要用于蜂蠟和羊毛脂類(lèi)衍生物。這類(lèi)衍生物酸值很難

確定。皂化值也難測(cè)定，用(L3)式較方便。例如聚氯乙烯失水

山梨醇羊毛脂的衍生物。

對(duì)于以聚氧乙烯基團(tuán)為親水基的酯或酸類(lèi)，可用下式：

HLB=￡75(1.4)

式中：例如月桂醇醛，E=400/625=70.4%,HLB值=70.4/5=14.1。

Griffin經(jīng)驗(yàn)公式(1.2~1.4)只適用于非離子表面活性劑，不

適用于離子型表面活性劑、含氮或硫的表面活性劑和聚氧乙烯-聚

氧丙烯嵌鏈聚合物形式的表面活性劑。這些表面活性劑的HLB值

只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

Davies計(jì)算公式

Davies把表面活性劑分子結(jié)構(gòu)分解為一些基團(tuán)，每個(gè)基團(tuán)對(duì)

4在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，皂化1g樣品消耗的氫氧化鉀的毫克數(shù)被定義為皂

化值。

5中和1g樣品消耗的氫氧化鉀的毫克數(shù)被定義為樣品的酸值。

HLB值都有確定的貢獻(xiàn)，將HLB值作為結(jié)構(gòu)因子的總和來(lái)處

理。由已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出各種基團(tuán)對(duì)HLB值的貢獻(xiàn)。該數(shù)值稱(chēng)

為HLB貢獻(xiàn)值（基團(tuán)數(shù)）。一些HLB貢獻(xiàn)值如表1.5所示。將

HLB貢獻(xiàn)值代入下式，即可計(jì)算出表面活性劑的HLB值：

HLB=7+E親水基團(tuán)HLB貢獻(xiàn)值

+￡親油基團(tuán)HLB貢獻(xiàn)值（1.5）

表1.5一些基團(tuán)的HLB貢獻(xiàn)值

親水基的貢獻(xiàn)值親汕基的貢獻(xiàn)值

—SONa

4+38.7-CH3-0.475

-COOK+21.1-CH2-一0.475

-COONa+19.1-CH<-0.475

—SONa

3+11.0-CF3-0.870

-coo-(酯)+2.4-CF2--0.870

-N<（叔胺）+9.4一c6H5—1.662

酯（失水山梨醇）+0.68—CCb--1.339

-OH（白由）+1.9-CC1<一0.704

一（失水山梨醇）

OH+0.5-CBr2--0.992

-COOH+2.1-CBr<-0.882

-0-+1.3(CH)C--0.2083

C2HQ+3.3—

三、HLB值與cmc的關(guān)系

HLB值和cmc6都與表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。Wache

和Lin等人發(fā)現(xiàn)cmc的對(duì)數(shù)和HLB值相關(guān)。Lin在引入有效鏈長(zhǎng)

后，提出了修正的Davies公式：

1^1^=7+2（親水基團(tuán)）一（0475卜/什（1.6）

對(duì)于一般的表面活性劑，其親油基為碳?xì)滏?。故E親油基團(tuán)

的HLB貢獻(xiàn)值可寫(xiě)成-0.475m（m為親油基的碳原子數(shù)）。對(duì)于相

同親水基團(tuán)的表面活性劑同系物，式（1.6）可寫(xiě)為：

HLB=<7-0.475/n（1.7）

6在表面活性劑的溶液中，隨著表面活性劑濃度的增加，以分子為分散體系

的結(jié)構(gòu)逐步消失，以膠束為為分散體系的結(jié)構(gòu)逐步形成。當(dāng)表面活性劑分

子在溶液中開(kāi)始形成膠束的濃度，常被稱(chēng)為這種表面活性劑的臨界膠束濃

度。?般用小寫(xiě)字母cmc表示。

8

式中，a為常數(shù)。而對(duì)于此類(lèi)同系物，臨界膠束濃度(cmc)與直

鏈的碳原子數(shù)，〃有直線(xiàn)關(guān)系式：

lgcmc=J+Sm(1.8)

式中，/和8為常數(shù)，式1.7和式1.8結(jié)合可求得HLB值與cmc

的關(guān)系，得出下列通式：

lgcmc=C+(HLB)/(l+Kc)(1.9)

式中，對(duì)于同系物，C和Kc為常數(shù)。

Lin等人用上述處理方法，得出一些離子表面活性劑同系物

的cmc與HLB值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：

R—SO3Na(35℃)lgcmc=-828+0.510(HLB)

RCOONa(25℃)lgcmc=-16.33+0.781(HLB)

R-OSO3Nalgcmc=-26.96+0621(HLB)

Lin和Marszall進(jìn)一步確定表面活性劑形成的膠束的自由能

△Gm與HLB值的關(guān)系，HLB可寫(xiě)成

HLB二的+邑①+J")(1.10)

12RT2RT

式中，AG,”(1)和AG,?(h)分別為親油基和親水基相關(guān)的膠束

形成自由能的份額，G和。2是與化合物同系列相關(guān)的常數(shù)。式

(1.10)與式(1.6)的形式是致的，證實(shí)HLB值是膠束形成自

由能的線(xiàn)性函數(shù)。

四、HLB值與PIT的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的變化乳狀液的類(lèi)型可從o/w變?yōu)?/p>

w/0?在這個(gè)轉(zhuǎn)化溫度下，體系存在一個(gè)含有水、油和表面活性

劑的三相區(qū)。Hinda定義這個(gè)溫度為乳狀液的相轉(zhuǎn)變溫度(Phase

InversionTemperatures,簡(jiǎn)稱(chēng)PIT)。在此溫度下，表面活性劑的

親水-親油性質(zhì)正好平衡。所以又把它叫做親水-親油平衡溫度

THLB。

PIT是針對(duì)一個(gè)特定的體系，它隨著油的類(lèi)型和添加劑的改變

而改變。表面活性劑的親水鏈越長(zhǎng)，PIT越高；混合表面活性劑

的PIT隨表面活性劑/水/油體系中表面活性劑的含量減少而升高。

由十二烷基聚氧乙烯構(gòu)成的體系THLB與Griffin的HLB值

(用NHLB表示)之間存在線(xiàn)性關(guān)系。

&LB=/oil（"HLB——il）（1.11）

對(duì)于給定的組分來(lái)說(shuō)，K疝和凡⑹是常數(shù)。

五、HLB值與有機(jī)概念值的關(guān)系

小田等利用藤田穆的有機(jī)概念圖提出了HLB值的簡(jiǎn)便計(jì)算方

法。

HLB?=I/OX10（1.12）

這只是?概括的數(shù)值，也雖有欠妥之處，但比較簡(jiǎn)便。如司

盤(pán)20（Span20,失水山梨醇單月桂酸酯）的O值為360,I值為

390,I/O比值為1.08,按I/OX10=HLB式計(jì)，HLB應(yīng)為10.8,

而實(shí)際的HLB為8.6,因此按VOX10=HLB來(lái)計(jì)算HLB值偏

高。司盤(pán)65（Span65,失水山梨醇三硬脂酸酯）的O值1200,1

值為365,I/O比值為0.304；按HLB=I/OX10來(lái)計(jì)算，HLB應(yīng)

為3.04,而實(shí)際的HLB為2.1,按HLB=I/OX10計(jì)算的結(jié)果偏

高。油酸鈉的HLB為18,而按HLB=1/0X10來(lái)計(jì)算，油酸鈉的

O值為360,I值為652,1/0=1.81,因此HLB為18.1,這與實(shí)際

的HLB值很接近。汕醇50聚氧乙烯醛的O值為2360,I值為

3797,1/0=1.608,按HLB=I/OX10計(jì)HLB值為16.08,而實(shí)際

的為17.63,這樣計(jì)算的又比實(shí)際的HLB值低。

六、HLB值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定

測(cè)定HLB值的方法很多，有乳化法、臨界膠束濃度法、濁點(diǎn)

法、色譜法和介電常數(shù)法等。

Griffin用的乳化法測(cè)定HLB值。方法較繁瑣。1983年，

Gupta用的方法較簡(jiǎn)單：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%未知HLB值的乳化劑

分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的己知所需HLB值的油相中，油相通過(guò)以

適當(dāng)比例混合的粗松節(jié)油（所需的HLB=10）和棉籽油（所需

HLB=6）配制成具有不同所需HLB值的油相，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)

為80%的水，用Janke-Kunkel型KG均質(zhì)器，在最小速度下均質(zhì)

Imin,分別靜置12h和24h后，比較?系列樣品的穩(wěn)定性。穩(wěn)定

性最好的樣品的乳化劑的HLB值大致等于該油相所需的HLB

值?；旌嫌偷腍LB值按各組成油分的加權(quán)平均求得。

10

第二節(jié)化妝品配方設(shè)計(jì)的基本原則

化妝品產(chǎn)品就其使用對(duì)象分11用化妝品、舞臺(tái)化妝品和殯儀

館化妝品。日用化妝品是人們?nèi)粘Ｌ焯焓褂玫?，用于清潔、護(hù)理

或美容方面工業(yè)產(chǎn)品。本節(jié)所述的化妝品指的是日用化妝品。

一、安全性

因?yàn)榛瘖y品是人們?cè)谌粘Ｉ钪忻刻?、長(zhǎng)期和連續(xù)使用的日

用品，因此其安全性被視為首要質(zhì)量特性?；瘖y品的安全性所指

的是化妝品應(yīng)無(wú)毒（經(jīng)口毒性）。對(duì)皮膚（發(fā)）及眼粘膜無(wú)刺激性

和無(wú)過(guò)敏性等。在化妝品配方設(shè)計(jì)選擇原料時(shí)，必須遵循我國(guó)的

化妝品衛(wèi)生法規(guī)。不選用我國(guó)的化妝品衛(wèi)生法規(guī)中禁止使用的原

料。選用限制使用原料時(shí)要遵守其用量規(guī)定，不得超過(guò)我國(guó)對(duì)有

毒物質(zhì)的限制使用量（見(jiàn)表1.6和表1.7）。

表1.6化妝品中的有毒物質(zhì)限量（w/10-6）

名稱(chēng)限量說(shuō)明

汞1含有機(jī)汞的防腐劑的眼部化妝品除外

鉛（以鉛計(jì)）40含乙酸鉛的染發(fā)劑除外

神（以神計(jì)）10

甲醇2000

在化妝品原料中對(duì)有毒物質(zhì)，珅、汞、鉛、甲醇及多種原料進(jìn)行

限量是非常重要的，因?yàn)樵谀承┰系纳a(chǎn)過(guò)程中，由于設(shè)備、

環(huán)境等因素的影響會(huì)帶進(jìn)一些重金屬，這些有害元素就會(huì)經(jīng)皮膚

的滲透作用吸收后，通過(guò)血液循環(huán)累積到肝臟里而誘發(fā)機(jī)體病

變。如二戰(zhàn)以后日本因此而出現(xiàn)黑皮病，還有因爽身粉里含有硼

酸過(guò)多，嬰兒洗澡后使用中毒死亡的嚴(yán)重事件，所以必須對(duì)化妝

品中的有害物質(zhì)進(jìn)行限量。從表1.7中可以看到，1999年12月1

日我國(guó)首次提出《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》，我國(guó)對(duì)化妝品中的原料禁止

使用物質(zhì)和限制使用物質(zhì)增加了品種和數(shù)量，原來(lái)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)里

禁止使用的物質(zhì)359種，2002年提升到493種，2007年為1208

種；限制使用的物質(zhì)原來(lái)57種，2002年提升到67種,2007年為

73種，可見(jiàn)對(duì)化妝品安全性的重視。我國(guó)化妝品、美容行業(yè)必須

重視和遵守國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)，不能為了企業(yè)的短暫利益，置消費(fèi)

者的健康而不顧。

安全性是化妝品最重要的質(zhì)量特性。為了保證化妝品的安全

性新《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》禁用物質(zhì)中原料包括高毒物、光毒物、

致癌物、致畸物和有毒動(dòng)植物等對(duì)人體健康有害的物質(zhì)。

(1)404種物質(zhì)與石油和煤焦油有關(guān)：

丁二烯含量超過(guò)0.1%的各種汽油、石油、碳?xì)浠衔?49種。

來(lái)源于石油的礦脂、軟蠟和石油儲(chǔ)分46種。

各種石油加工產(chǎn)物76種，如：鏈烷或環(huán)烷的石油得分。

上述兩類(lèi)產(chǎn)品中，本行業(yè)常用的白油、凡士林和軟蠟其原料

中含有芳燒等雜質(zhì)，必須精制達(dá)到要求，證明不是致癌物質(zhì)。

(2)新增香精原料29種，要引起調(diào)香師的注意。

(3)農(nóng)藥45種。

(4)仲鏈烷醇胺及其鹽類(lèi)(鹽類(lèi)為新增加)，二乙醇胺制

的表面活性劑鹽類(lèi)將被禁用。

(5)激素、維生素類(lèi)：雌激素、孕激素類(lèi)、維生素D2、

D3、視黃酸及其鹽類(lèi)，其中視黃酸及其衍生物是種很好的抗皺

原料要特別注意。

(6)醋酸鉛在染發(fā)劑中禁用(以前染發(fā)劑中可以限用)。

表1.7化妝品中禁止使用、限制使用物質(zhì)的數(shù)量(品種個(gè)數(shù))

數(shù)量

nn名

199920022007

化妝品中禁止使用物質(zhì)3594931208

化妝品中限制使用物質(zhì)576773

化妝品中限制使用防腐劑665556

化妝品中限制使用紫外線(xiàn)吸收劑3622

二、穩(wěn)定性

化妝品產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)在兩方面。一

是微生物污染的衛(wèi)生安全性問(wèn)題；二是產(chǎn)品出現(xiàn)水的離析、油的

離析、分層、沉淀、變色、變味和有膨脹現(xiàn)象等穩(wěn)定性問(wèn)題。

產(chǎn)品出現(xiàn)不穩(wěn)定的主要原因多是其配方設(shè)計(jì)不盡合理，故產(chǎn)

品穩(wěn)定性是配方設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。如一般的膏霜(乳狀液)類(lèi)化

妝品配方的組成是多樣和復(fù)雜的，除油、水相原料外，還有各種

功效添加劑、防腐劑、香精和色素等，屬多相分散體系。在理論

12

上它是一個(gè)熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，但它又具有動(dòng)力穩(wěn)定性以及電力

穩(wěn)定性和其他穩(wěn)定因素，而使其具有相對(duì)穩(wěn)定性或稱(chēng)為亞穩(wěn)定狀

態(tài)，在保質(zhì)期內(nèi)能維持該狀態(tài)即達(dá)到目的。影響乳化體產(chǎn)品的不

穩(wěn)定因素主要有：乳化劑的選擇、介質(zhì)粘度和分散度等。

1.乳化劑的選擇

乳化體配方設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的是乳化劑的選擇，一般可依其乳

化方式的類(lèi)型來(lái)選擇乳化劑，乳化方式不斷在發(fā)展，有可反應(yīng)式

（皂基式）、非反應(yīng)式、液晶式、位阻式和超微乳化等乳化方式。

通常都采用非反應(yīng)乳化方式，這種乳化方式無(wú)需用堿，利用各種

表面活性劑合理的復(fù)合配方技術(shù)完成乳化，它是基于表面活性劑

的表面活性，降低體系的表面張力（甚至為零或負(fù)值），如離子型

表面活性劑在油-水界面形成雙電層產(chǎn)生的排斥作用而使乳化體穩(wěn)

定。非離子或高分子聚合物表面活性劑存在的親水、親油的特性

及形成雙分子吸附層或液晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，而使乳化體系穩(wěn)定。因此在

產(chǎn)品的劑型、基質(zhì)和原料確定后，乳化方式和乳化劑的選擇至關(guān)

重要，應(yīng)視為配方設(shè)計(jì)之重點(diǎn)，它對(duì)乳化體的穩(wěn)定性起決定作

用。

2.介質(zhì)粘度和分散度

在研究和討論乳化體體系的穩(wěn)定性時(shí)，有著名的斯托克斯

（Stokes）方程式：

（］⑵

v=2^（Pi-P2）

9n/

式中：l體系中微粒（滴）沉降速度；單位：m/s

〃一體系中介質(zhì)粘度；單位：Pas；

r—體系中微粒（滴）之半徑；單位：m；

g一重力加速度；單位：m/s2；

Pi、02分別為內(nèi)相、外相之密度,單位：kg/m\

公式中的沉降速度就是體系中的微粒（滴）的聚集速度，顯

然，聚集速度太大，則體系的內(nèi)相7就很容易聚集在一起造成油水

分離而不穩(wěn)定，所以，沉降速度愈小，膏霜或乳狀液體系就愈穩(wěn)

定；由公式可以得出：當(dāng)體系的內(nèi)相與外相，即油相與水相的密

度差值（PI—P2）愈小時(shí)，體系愈穩(wěn)定；當(dāng)體系的微粒（滴）愈

小，也就是油滴或水滴分散得越細(xì)，V就愈小，體系就越穩(wěn)定。

所以在配制乳化體時(shí)，應(yīng)使用高效的乳化設(shè)備，轉(zhuǎn)速在3000

rmin」以上，體系的分散度高，產(chǎn)品的穩(wěn)定性好且外觀亮澤細(xì)

膩：公式中的〃是體系介質(zhì)（外相）的粘度，沉降速度是與〃成

反比，即外相的粘度〃愈大，v愈小，體系就愈穩(wěn)定。例如在配

制O/W型膏霜的乳狀液時(shí)，可通過(guò)加入親水性高分子化合物于外

相（水相）增稠，用以提高膏霜的穩(wěn)定性。

為保證化妝品產(chǎn)品的穩(wěn)定性，在我國(guó)在2000年前頒布的18

個(gè)化妝品標(biāo)準(zhǔn)中均列有穩(wěn)定性檢測(cè)方法和指標(biāo)（耐熱、耐寒和離

心試驗(yàn)）。在配方的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)階段，還可對(duì)試樣進(jìn)行強(qiáng)化的穩(wěn)定

性試驗(yàn)，以判斷其穩(wěn)定性。其方法是確定一定的時(shí)間間隔（6h?

24h）,將產(chǎn)品先放入高溫（40℃?50℃）恒溫箱內(nèi)，經(jīng)過(guò)上述確

定的時(shí)間后取出，恢復(fù)常溫，再放入冰箱內(nèi)（一10℃^—15℃）,

又經(jīng)過(guò)同樣的時(shí)間，取出恢復(fù)常溫后，再放入高溫恒溫箱內(nèi)，如

此經(jīng)過(guò)兩次或三次循環(huán)后，觀察產(chǎn)品仍是穩(wěn)定的，表明該產(chǎn)品的

穩(wěn)定性合格，配方設(shè)計(jì)合理。

三、配伍性

化妝品不是化學(xué)合成反應(yīng)的產(chǎn)物，而是由許多組分經(jīng)過(guò)適當(dāng)

的工藝復(fù)合配方而成的配方精細(xì)化工產(chǎn)品。有的化妝品產(chǎn)品所使

用的原料有時(shí)多達(dá)20種以上。因此，各組分間的配伍性是設(shè)計(jì)配

方選取組分的一個(gè)關(guān)鍵，因它不僅可以影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量和特

性，而且它還可決定產(chǎn)品是否穩(wěn)定。配方中各組分間的配伍性良

好，相互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且還有協(xié)同作用，就可認(rèn)定該配方

是合理的?；瘖y品的原料有近萬(wàn)種之多，就是常用的，也有3000

多利I要使配方中各組分間具有良好的配伍性，重要的是對(duì)各類(lèi)

原料的理化性質(zhì)要有充分的了解，要注意原料之間的配伍、禁忌

及互溶性和pH值適用范圍等。下面略舉幾例說(shuō)明原料間的配伍

7可以是油相也可以是水相。

14

性之重要。

例如二合一香波，它是一種既具有洗凈又具有護(hù)理頭發(fā)作用

的香波，即它是把香波和護(hù)發(fā)素2個(gè)產(chǎn)品的作用合到一個(gè)產(chǎn)品

中。在設(shè)計(jì)二合?香波時(shí)，要注意原料間的配伍性。因?yàn)榫哂邢?/p>

凈去污作用的原料主要是陰離子表面活性劑，而具有護(hù)理頭發(fā)的

“調(diào)理劑”多是陽(yáng)離子表面活性劑，而當(dāng)陰離子、陽(yáng)離子表面活

性劑混合體系濃度一旦超過(guò)“臨界膠束濃度”時(shí)，由于強(qiáng)烈的正

負(fù)離子的靜電相互作用，而產(chǎn)生絡(luò)合作用，形成絡(luò)鹽導(dǎo)致沉淀、

分層等，故在設(shè)計(jì)二合一香波時(shí)，不能簡(jiǎn)單地將洗發(fā)香波和護(hù)發(fā)

素主要原料——陰/陽(yáng)離子表面活性劑混合在?起，因?yàn)樗鼈儤?gòu)成

配伍禁忌。為了克服相分離，可在陰離子或陽(yáng)離子表面活性劑親

水基中引入乙氧基基團(tuán)，即增加親水性，乙氧基基團(tuán)的存在降低

了表面活性劑的離子密度，從而減弱了它II'J之間的靜電相互作

用，并增大了陰、陽(yáng)離子復(fù)合物的親水性。此外，陽(yáng)離子型高聚

物如聚季鍍鹽類(lèi)表面活性劑在配方性能方面優(yōu)于1831、1631等低

分子陽(yáng)離子表面活性劑，這是因?yàn)楦叻肿颖砻婊钚詣┑摹案叻肿?/p>

鏈”能起著隔離的作用，阻礙陰、陽(yáng)離子間的絡(luò)合作用。故陰離

子表面活性劑與聚季鍍鹽有良好的配伍性。再如化妝品中常用的

防腐劑尼泊金的酯類(lèi)，美國(guó)FDA9認(rèn)為它是最安全的一類(lèi)防腐劑，

即使它的用量達(dá)到2%?3%,也仍是安全的。但某些原料與它配

伍時(shí)，可降低尼泊金的酯的抑菌作用。當(dāng)與一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如氨

基酸類(lèi)、膠原類(lèi)等)配伍即會(huì)降低活性，且遇到非離子表面活性

劑時(shí)也表現(xiàn)為失活。因此，復(fù)合型防腐劑應(yīng)當(dāng)為首選。此外配伍

時(shí)還應(yīng)注意產(chǎn)品體系的pH值，因每一種防腐劑都有pH值適用范

圍，許多優(yōu)良的防腐劑在pH值大于7的介質(zhì)中，就會(huì)失去其抑

菌活性，如2000年武漢市場(chǎng)上流行的易沖洗皂基型沐浴露，其

pH值在8以上，在選用防腐劑時(shí)應(yīng)考慮選擇配伍性允許的在堿性

介質(zhì)下不失活的防腐劑。

81831、1631分別是十八烷基三甲基氯化港(Octadecyltrimethylammonium

chloriode)和卜六烷基三甲基氯化筱(Cetyltrimethylammoniumchloriode)

兩種陽(yáng)離子表面活性劑的代號(hào)。

9FDA指的是FoodandDrugAdministration,即(美國(guó))食品及藥物管理局。

四、功效性

每一種化妝品都有著它特定的功效和有用性。例如，表現(xiàn)在

物理化學(xué)方面的有用性，遮蓋、清潔和保濕等；生物學(xué)方面的功

效性，抗皺、美白等；此外還有作用于心理學(xué)方面的功效，色

彩、香氣等。我國(guó)9類(lèi)屬特殊用途化妝品，更具有其特定的功效

作用。在化妝品配方設(shè)計(jì)中，必須選擇添加適量的功效組分，并

應(yīng)進(jìn)行效果測(cè)試，如保濕效果達(dá)到幾級(jí)等。應(yīng)與產(chǎn)品標(biāo)明的功效

相符。我國(guó)對(duì)特殊用途類(lèi)化妝品的功效檢測(cè)要逐漸實(shí)現(xiàn)量化，如

對(duì)減肥功效可通過(guò)超聲波測(cè)定脂肪層厚度變化來(lái)評(píng)估，這樣必然

對(duì)功效性化妝品的配方設(shè)計(jì)要求更科學(xué)、更嚴(yán)謹(jǐn)。

五、感觀效果

化妝品是一種美化人們的面部、毛發(fā)和肌膚的日用化學(xué)制

品，它體現(xiàn)著一定的文化內(nèi)涵和藝術(shù)性。消費(fèi)者直觀要求它具有

良好的外觀和使用感覺(jué)。膏霜產(chǎn)品需要求其香氣宜人、細(xì)膩、光

滑柔軟及有良好的涂抹性和鋪展性。這些感觀效果多是與配方中

油性成分的品種及用量和其理化性質(zhì)有密切關(guān)系，如常用的低粘

度二甲基硅油、環(huán)狀揮發(fā)性硅油、異構(gòu)烷和異構(gòu)酯等都有油而不

膩的感覺(jué)。產(chǎn)品配方的優(yōu)劣，首先就表現(xiàn)在感觀效果上。即使有

著良好的功效，但因其色澤暗、膏體粗和有異味，消費(fèi)者也難接

受。特別是中草藥類(lèi)化妝品更應(yīng)注意這一點(diǎn)。

第三節(jié)乳狀液的配方設(shè)計(jì)

乳狀液是有水相和非水相組成的膠體體系。許多工業(yè)產(chǎn)品，

如：農(nóng)藥，食品，機(jī)械加工時(shí)的冷卻液等領(lǐng)域中的一些品種是以

乳狀液的形式出現(xiàn)。乳狀液的配方設(shè)計(jì)的主要方法有：經(jīng)驗(yàn)法、

HLB法和有機(jī)概念圖法三種。

一、經(jīng)驗(yàn)法

正交實(shí)驗(yàn)法是進(jìn)行乳液配方設(shè)計(jì)時(shí)常用的一種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方

法。

16

1.確定因素位級(jí)表

為了探索各組分最佳配比，在其它條件確定的情況下，假定

試驗(yàn)需要考察組成物中A、B、C、I）、E等五個(gè)因素對(duì)乳液穩(wěn)定性的

影響。根據(jù)初步試驗(yàn)情況，對(duì)這五個(gè)因素確定三個(gè)位級(jí)，選用

U（36）,正交試驗(yàn)表，其因素位級(jí)表見(jiàn)表1.8。

表1.8正交試驗(yàn)因素位級(jí)表（％）

位級(jí)ABCDE

位級(jí)I0.50.5551.5

位級(jí)II1.01.010102.0

位級(jí)W1.51.513132.5

根據(jù)正交試驗(yàn)安排，進(jìn)行了9次實(shí)驗(yàn)，以穩(wěn)定性為優(yōu)化目標(biāo),

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.9。

表1.9L906）正交試驗(yàn)表

試驗(yàn)號(hào)ABCDE穩(wěn)定性

10.50.5551.51.6

20.51.010102.01.7

30.51.513132.52.0

41.00.510132.52.2

51.01.01351.52.4

61.01.55102.02.6

71.50.513102.52.3

81.51.05131.52.6

91.51.51052.02.7

2.位級(jí)的計(jì)算與分析

為了研究A、B、C、D、E五種因素對(duì)穩(wěn)定性影響的大小，應(yīng)

計(jì)算各因素的位級(jí)和，并計(jì)算極差R。結(jié)果見(jiàn)表1.10。

表1.10正交試驗(yàn)結(jié)果分析（%）

A組分B組分C組分D組分E組分

位［

級(jí)5.36.16.86.76.6

而II7.26.76.66.57.0

III7.6736.76.86.5

級(jí)差R2.31.20.20.30.5

從表1.10結(jié)果和極差分析可知，對(duì)穩(wěn)定性影響最大的組分是A

組分，其它因素影響較小，影響最小的組分是C組分。

3.最優(yōu)配方的確定

根據(jù)表1.8、表1.9得出的較理想的配方為A2B3CQ2E2,根據(jù)

表1.10極差分析，對(duì)穩(wěn)定性影響最大的為因素A組分，因此，要

在保持B3GD2E2不變的條件下，有必要對(duì)A組分的含量進(jìn)行單因素

實(shí)驗(yàn)，以求出其精確值。

從正交試驗(yàn)結(jié)果選出目標(biāo)質(zhì)量較好的一組試驗(yàn)值作為較好的

配方為A2B3CQ2E2（穩(wěn)定性為2.6）。

二、HLB法

HLB法盡管有其局限性，但至今仍是應(yīng)用較廣泛的選擇乳化

劑的粗略方法。?般可按下述步驟進(jìn)行。

1.確定產(chǎn)品的劑型類(lèi)別

同一類(lèi)型的化妝品可有不同的劑型，例如美發(fā)產(chǎn)品可以是膏

霜、乳狀液、水劑和氣霧劑等劑型。如果想要制備某一類(lèi)某一劑

型的產(chǎn)品，必需明確該產(chǎn)品的特性和外觀要求，選定劑型，它們

大多數(shù)包括乳狀液、透明或半透明的微乳狀液。表1.11列出根據(jù)

經(jīng)驗(yàn)得出的各類(lèi)化妝品制備所需的HLB值范圍。可作選定乳化劑

體系的初步參考。此外，還需確定該產(chǎn)品的pH值范圍，選用在

該pH范圍穩(wěn)定的乳化劑，例如含有果酸類(lèi)的產(chǎn)品其pH值范圍應(yīng)

為3.5?4.5之間才有效。

表1.11各種劑型化妝品所需的HLB值

用途（劑型）所需的HLB值表面活性劑含量范圍（％）

O/W型保濕潤(rùn)膚霜14?1610

精油17—

O/W潔面膏93

O/W手霜8—

O/W唇膏64

香波14?152?10

O/W雪花膏3?72

O/W護(hù)手乳狀液133

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2.選定油和組分

按所要求產(chǎn)品的性質(zhì)和功能選定油分和大致組成，并按已知

的數(shù)據(jù)估算油相所需的HLB值。表1.12列出某一油相基質(zhì)所需

HLB值的計(jì)算法實(shí)例。

表1.12油相基質(zhì)所需HLB值的計(jì)算(O/W型乳狀液)

組分油相組分W/%所需HLB

蜂蠟50.05x9=0.450

十六醇50.05x15.5=0.775

硬脂酸50.05x15.5=0.775

貂油100.10x5=0.500

棕檎酸異丙酯200.2x11.5=2300

白礦油(烷燒)500.50x10=5.000

3.選擇乳化劑體系

選擇乳化劑體系的HLB值與油相的HLB值相近。計(jì)算滿(mǎn)足

油相所需HLB值的乳化劑體系中各組分的比例。能滿(mǎn)足油相所需

乳化劑體系的可能性有多種，表1.13列出HLB值約為10的一些

乳化劑的組合。

表1.13一些HLB值約為10的乳化劑體系

親水性親油性

HLBHLBHA/LA體系HLB值

乳化劑(HA)乳化劑(LA)

0.5x20+0.5

硬脂酸三乙醇胺20硬脂酸1.01/1

xl=10.5

甘油單0.4x20

硬脂酸三乙醇胺203.82/3+0.6x3.8

硬脂酸酯

=10.2

十六醛硫酸0.3x30+

3()十六醉1.33/7

酯鈉鹽0.7x1.3=9.91

0.5x15

吐溫-6015十六醇雄-251/1

+0.5x5.0=10.0

0.5x15

吐溫-6015司盤(pán)-6051/1

+0.5x5.0=10.0

4.初步選定乳化劑體系進(jìn)行乳化試驗(yàn)

如表1.13所示的五對(duì)體系的HLB值均能滿(mǎn)足表1.12油相基

質(zhì)的要求。這說(shuō)明在原則上使用這些乳化劑體系可配制出O/W乳

狀液（或膏霜）。但乳化劑的用量，乳狀液的穩(wěn)定性，乳化劑之間

和乳化劑與其它組成（如防腐劑、香精和各種功能添加劑）之間

的化學(xué)配伍性，pH值等都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。此外，乳狀液的

物理和狀況特性（如粘度、流變性、涂抹的分散性和接觸感等），

制造工藝和經(jīng)濟(jì)成本也是考慮的重要因素。通過(guò)乳化實(shí)驗(yàn)，選擇

合適的乳化劑體系。然后，再通過(guò)一系列試驗(yàn)確定乳化劑最合適

的用量，一般乳化劑用量約為油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)的20%。在選擇乳化

劑對(duì)時(shí)，盡可能多選幾個(gè)HLB值等差變化的乳化劑（如HLB值

等差變化，6、8、10,12、14、16等），使油、水相之間的親和

力得以平衡，增加乳狀液的穩(wěn)定性。各種乳化劑的用量應(yīng)主次有

別，以保證所需乳狀液類(lèi)型及其穩(wěn)定性。乳化劑體系總的HLB值

應(yīng)避開(kāi)轉(zhuǎn)相點(diǎn)的HLB值。

5.乳狀液產(chǎn)品配方的調(diào)整

乳狀液產(chǎn)品配方的組成是多樣和復(fù)雜的，除主要基體的成分

外，還含有各種功能添加劑、香精、防腐劑和著色劑等。這些添

加的組分。特別是一些活性物，對(duì)基質(zhì)的穩(wěn)定性、物理性質(zhì)和感

觀性質(zhì)都有很大的影響。需要進(jìn)行產(chǎn)品的實(shí)際配方試驗(yàn)。對(duì)配方

各組成進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整配方是較復(fù)雜的。也是最終產(chǎn)品成敗的關(guān)

鍵，如果調(diào)整之處過(guò)多則該配方需要重新設(shè)計(jì)。這項(xiàng)工作經(jīng)驗(yàn)性

的成分較大。主要包括如下幾方面。

HLB值的調(diào)整一些添加物對(duì)HLB值有影響。主要有脂肪

酸、脂肪酸鹽和無(wú)機(jī)鹽，長(zhǎng)鏈脂肪醇，如卜六醇、月桂醇、膽幽

醇、乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇酸等有機(jī)極性化合物，可改進(jìn)

乳狀液的透明度或穩(wěn)定性。它們是油溶性極性化合物，可與界面

膜上的乳化劑分子形成“復(fù)合物”，形成牢固的混合界面膜。如十

六醇硫酸酯鈉鹽加十六醇、十二烷基硫酸酯鈉鹽加月桂醇或膽倒

醇，均可獲得液滴極細(xì)、穩(wěn)定的乳狀液。

短鏈脂肪酸添加物，如辛酸，可使短鏈非離子乳化劑一

C8H,7（EO）6OH全部自水相轉(zhuǎn)入油相中，從而影響乳化劑在乳狀液

中的相分配。

陰離子乳化劑若為脂肪酸皂，則需用脂肪酸調(diào)整HLB值，如

月桂酸皂用于月桂酸，三乙醇胺油酸皂用油酸。此外，陰離子表

面活性劑的相反離子對(duì)乳狀液的類(lèi)型也有影響，不用鉀、鈉離子

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而用多價(jià)離子（如鈣、鎂和鋁等），則將增強(qiáng)乳化劑的油溶性，使

HLB值調(diào)低。

粘度的調(diào)節(jié)主要是增加外相的調(diào)度，常用的增稠劑有水溶性

聚合物、無(wú)機(jī)鹽和長(zhǎng)鏈脂肪醇。水溶性聚合物的種類(lèi)多。使用時(shí)

應(yīng)注意其配伍性。使用無(wú)機(jī)鹽時(shí)用量應(yīng)合適。過(guò)量能產(chǎn)生鹽析作

用。

pH調(diào)節(jié)劑用作pH調(diào)節(jié)劑的堿類(lèi)，有各種胺、醇胺和醇酰

胺。常用中和用堿，有三乙醇胺（TEA）和2-氨基-2-甲基丙醉:

（AMP）；有時(shí)，也可使用NaOH和KOH。用作pH調(diào)節(jié)劑的

酸，有檸檬酸、硼酸和脂肪酸等。調(diào)節(jié)酸堿度不僅是控制產(chǎn)品

pH,有時(shí)對(duì)產(chǎn)品粘度也有較大的影響。

三、有機(jī)概念圖法

乳狀液是油和水兩種互不相溶的液體，在表面活性劑存在下

乳化的液體。乳化是??種液體分散在另一種液體中的過(guò)程。固體

分散在液體中被稱(chēng)為懸濁液，如珠光香波就是乙二醇二硬脂酸酯

等固體分散在液體洗發(fā)劑中。氣體分散在液體中就是泡沫。乳狀

液、懸濁液、泡沫等混合體系中的非連續(xù)相分別為液體、固體、

氣體。這是一種“物質(zhì)的一種狀態(tài)分散在物質(zhì)的另一種狀態(tài)之

中”的現(xiàn)象。自然界中這種現(xiàn)象很多，如固體分散在氣體中的

煙，液體分散在氣體中的霧等。由于表面活性作用在界面上盡量

收縮其表面積的力量大，所以非連續(xù)相的個(gè)體一般為球形。但

是，這些球滴大小并不一樣。這些與乳化劑的性能、油的性質(zhì)、

乳化條件、油水比、溫度等有關(guān)。球狀滴的大小也可粗略地用肉

眼來(lái)判斷，當(dāng)微粒的平均直徑小于0.05X104cm時(shí)，就成為膠體

溶液，呈透明狀，微粒的平均直徑為0.05~0.10XlO^cm時(shí)，就

成為半透明或灰色，微粒的平均直徑為0.10~1.0X10-4cm時(shí)，溶

液就帶有熒光藍(lán)色，微粒的平均直徑大于LOXlO^cm時(shí)就為乳白

色。因此，可以從液體的透明度和色澤來(lái)判斷作連續(xù)相的粒徑大

小。當(dāng)然濃度過(guò)高則另當(dāng)別論。

乳化技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面，如化妝品工業(yè)制備的雪花

膏、香脂、奶液、發(fā)乳、護(hù)發(fā)素、香波等。但各個(gè)產(chǎn)品對(duì)乳化的

要求是不相同的。根據(jù)表面活性劑的性質(zhì)和加入量可以把體系乳

化成油包水型1°乳狀液和水包油型乳狀液。在條件變化到適當(dāng)?shù)?/p>

情況下這種乳狀液還會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)相。由B型轉(zhuǎn)成A型或由A型轉(zhuǎn)成

B型。因此在不同的環(huán)境里（高溫或低溫等）長(zhǎng)期保持乳狀液的

穩(wěn)定，并非是輕而易舉的。乳狀液的穩(wěn)定性與非連續(xù)相的顆粒

（液滴）大小、兩相密度差、液體的粘度、界面張力大小有關(guān)。

與表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)、種類(lèi)、加入量等也有關(guān)。從熱力學(xué)觀

點(diǎn)來(lái)看，乳狀液是處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。在長(zhǎng)時(shí)間貯存中，由于微

顆粒（液滴）的互相沖撞接觸，粒子逐漸長(zhǎng)大，最后終因密度大

的下沉而分成兩相。乳液中的液滴就這樣在分散相中由于重力、

布朗運(yùn)動(dòng)或類(lèi)似布朗運(yùn)動(dòng)而分離。液滴的相對(duì)密度為0.9,直徑為

1XlO^cm時(shí)，將以2X10“cm/sec的速度運(yùn)動(dòng)或是由于重力引起

液滴的上浮或下沉，其速度遵循Stokes法則匕因此，如何使顆

粒（液滴）變小和連續(xù)相的粘度增大對(duì)乳狀液的穩(wěn)定是至關(guān)重要

的。

由于科學(xué)的進(jìn)步，人們對(duì)乳化的進(jìn)?步認(rèn)識(shí)，要制備穩(wěn)定的

乳狀液不能只限于知道被乳化油要求表面活性劑的HLB,不同乳

狀液類(lèi)型（W/O或O/W