配方设计 | 洗护配方增稠难题破解！表面活性剂体系增稠技术解析

表面活性剂（简称“表活”）体系的增稠是通过调控分子间作用、胶束形态或构建空间结构实现黏度提升的过程，其核心是改变体系内部物质运动阻力。本文结合表活体系特性，系统阐述主流增稠机理、典型增稠方式及关键影响因素，为洗护领域的配方设计提供参考。

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增稠剂的分类与原理

增稠剂是表面活性剂体系中调节粘度的关键成分，根据分子结构与性能可分为两大类别，分别为疏水型增稠剂和亲水型增稠剂，其核心作用原理是通过改变表面活性剂胶束的结构与状态，进而调节体系粘度，下面详细介绍这两类增稠剂：

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亲水型增稠剂的作用机制

此类增稠剂分子量较高，这类以高度乙氧基化的油脂化学衍生物为基础，例如PEG-120 甲基葡萄糖二油酸酯（DOE120）和PEG-150二硬脂酸酯（638）。其分子中的疏水基团会融入表面活性剂胶束内部，一方面促使球形胶束之间形成“桥连”结构，另一方面通过PEG链（聚乙二醇链）增大胶束尺寸。

这两种作用共同限制了胶束的运动空间，最终导致体系粘度升高，并呈现牛顿流体的流动行为（粘度不随剪切条件变化）。

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疏水型增稠剂作用机制

这类增稠剂分子量较低，这类大多为非离子表面活性剂，例如甘油月桂酸酯或椰油酰胺二乙醇胺。这类增稠剂同样会融入胶束，但由于其亲水端基团较小，无法形成桥连，反而会改变胶束的形状——从球形转变为棒状。

在静止状态下，棒状胶束随机无序排列，相互阻碍运动，体系呈现高粘度；当受到剪切作用（如搅拌、泵送）时，棒状胶束会沿剪切方向定向排列，运动阻力减小，粘度随之降低；剪切作用消失后，胶束重新恢复无序排列，粘度回升，该过程具有可逆性，因此表现出剪切变稀的流动行为。

椰油脂肪酸二乙醇酰胺，简称CDEA

适合作为烷醇胺类增稠剂使用。此类增稠剂单独使用和复配使用的效果差别很大，而且增稠剂的性能差别也很大。此类增稠剂的增稠机理是通过阴离子表面活性剂在水溶液中形成的胶束与增稠剂之间的相互作用，形成非牛顿流体而达到增稠目的。Schoenberg T研究认为，由于烷醇酰胺的杂质中有游离胺，是致癌类物质亚硝胺的潜在来源，因此这类增稠剂在日化用品中的使用受到了一定的限制。

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疏水型和亲水型增稠剂的差别

这两类增稠剂在性能上有两个重要区别：一是流动行为，二是粘度的温度依赖性。

流动行为

疏水型增稠剂呈现剪切变稀行为，即随着剪切速率的增加，粘度降低。这种特性可以很容易地用旋转粘度计在不同转速下测量出来。亲水型增稠剂呈现牛顿流体流动行为，这意味着粘度与剪切速率无关。在粘度计的不同转速下，它都保持恒定。图1展示了布氏粘度计中流动行为的差异，其中粘度被绘制为剪切速率的函数。

粘度的温度依赖性

疏水型增稠剂在较低温度下粘度略有降低，但在较高温度下粘度基本稳定。亲水型增稠剂的粘度对温度有很强的依赖性：在较低温度下，粘度显著增加，而在较高温度下，粘度急剧下降。图2展示了温度依赖性的差异。

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传统增稠剂的作用机理

此外，传统增稠方式为使用氯化钠（Sodium Chloride），在以SLES（月桂醇聚醚硫酸酯钠） 和CAPB（椰油酰胺丙基甜菜碱） 为基础的标准表面活性剂体系中效果较好，但增稠效果依赖阴离子表面活性剂（主要是SLES）的浓度，氯化钠超过上限后粘度会骤降（过量电解质破坏胶束网络）。

而黄原胶、纤维素类、卡波姆类凝胶剂虽能增稠或胶凝水，但电解质敏感且有令人不适的黏滑感，不宜单独作为增稠剂，仅在需实现屈服点时辅助使用。

无机低分子盐类增稠剂

例如氯化物（氯化钠、氯化铵）、磷酸钠、硫酸钠、三磷酸五钠、二乙醇胺氯化物都可以作为增稠剂使用。其中最常用的是氯化钠增稠剂。电解质的存在会使由表面活性剂在水溶液中形成的胶束的缔合数增加，导致溶液的运动阻力随胶束由球形向棒状质的转变而增大，最终体系的黏稠度增加。但电解质用量不能无限增大，继续增加则会造成“盐析效应”。因此，该类增稠剂一般是与其他增稠剂复配使用，并且要控制电解质用量，以使溶液体系稳定。

聚丙烯酰胺类

聚丙烯酸类增稠剂是应用较早的一类增稠剂，早在1953年就被引入市场并投入使用。此类增稠剂对中和剂、可溶性盐和pH值都十分敏感。其增稠机理相对复杂，分为氢键结合增稠与中和增稠两种。这两种机理的共同之处均是通过使得卷曲的分子伸直张开形成网络结构而达到增稠效果，不同之处是氢键结合增稠是先与水结合形成水合分子，再与羟基给予体结合，中和增稠则是用中和的方法将分子离子化使得聚合物主链产生负电荷，利用的是同性电荷之间的排斥作用。

天然胶及其改性类

天然胶类增稠剂包括聚多糖类和胶原蛋白类，其中聚多糖类是主要的一个分类。此类增稠剂浓的水溶液是非牛顿流体，稀溶液有部分会接近牛顿流体，其增稠剂分子中有糖单元，其增稠机理正是利用分子中的糖单元来达到增稠作用。在水溶液中糖单元的三个羟基会与周围的水分子相互作用，形成三维水化网络结构，从而达到增稠作用。此类增稠剂不稳定，对温度、pH值、浓度都十分敏感。

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部分增稠剂举例

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应用性能评估：从消费者到稳定性

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消费者感知：影响产品使用体验

消费者对产品的接受度与增稠剂带来的流动行为直接相关，不同产品形态需求不同。

洗发水/沐浴露（常规包装）

通过内部小组测试发现，消费者更偏好牛顿流体流动行为的产品，认为该类产品质地更 “浓郁”。

液体皂（分配器包装）

该类产品需通过泵送使用，消费者优先选择具有剪切变稀流动行为的产品。因为剪切变稀特性可使产品在泵送时粘度降低（易挤出），泵送后粘度迅速回升（避免滴落、无拉丝现象），提升使用便利性。

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稳定效果：防止分散颗粒沉降

在含有分散颗粒（如珠光剂、胶囊、吡硫翁锌）的表面活性剂体系中，颗粒易因重力作用沉降，影响产品均一性。根据斯托克斯定律（沉降速度V与体系粘度 η成反比，公式为V=(g・Δρ・d²)/(18η)，其中g为重力常数、Δρ为颗粒与体系密度差、d为颗粒直径），增稠剂通过提高体系粘度可降低颗粒沉降速度。

优势对比

疏水型增稠剂在低剪切或无剪切条件（如产品储存过程）下粘度更高，能更有效抑制颗粒沉降，稳定效果优于亲水型增稠剂（数据显示，相同剪切速率下疏水型体系粘度高于亲水型）。

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效率：不同体系的用量差异

增稠剂效率以“达到目标粘度（3500 mPas，Brookfield 粘度计测定）所需的增稠剂浓度”为评价标准，在不同表面活性剂体系中效率差异显著：

疏水型增稠剂和亲水型增稠剂复配的增稠效果优于单独使用亲水型增稠剂，疏水型增稠剂单独使用时的增稠效果最差。

协同效应

将疏水型与亲水型增稠剂复配使用（如1%疏水增稠剂+适量ANTIL® 120 Plus），可产生协同效应，减少总增稠剂用量（图9数据显示，复配体系用量低于单一增稠剂用量），降低配方成本。

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额外益处：超越增稠的功能拓展

优质增稠剂除调节粘度外，还能为产品带来多种额外功能，提升产品附加值，包括头发调理，皮肤保湿、皮肤赋脂、增溶作用等，具体如下表所示：

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温度稳定性与选择建议

温度对粘度的影响

疏水型增稠剂：温度敏感性弱，高温下粘度稳定，但低温下粘度略有下降。

优化与选择策略

若需兼顾高低温稳定性，优先选择Alkanolamides 类增稠剂（如REWOMID® DC 212 S、REWOMID® SPA），或复配疏水型与亲水型增稠剂（通过调节二者比例，优化粘度温度依赖性，图7数据显示复配体系温度影响小于单一体系）。

针对难增稠体系（如低SLES婴儿洗发水、PEG-free体系），需优先选择高效专用增稠剂（如 PEG-free体系选ANTIL® Soft SC），必要时通过复配提升效果并控制用量。

注重成本与效果平衡时，利用增稠剂复配的协同效应（如疏水型+ANTIL® 120 Plus），在保证粘度达标的同时减少总增稠剂用量。

总结

①增稠机理：亲水型（如PEG-120 甲基葡萄糖二油酸酯）让胶束“桥连” 变大，呈牛顿流体，高低温粘度波动大；疏水型（如甘油月桂酸酯）让胶束变棒状，呈可逆剪切变稀，高温粘度稳、低温略降。

②其他方式：传统用氯化钠（依赖SLES浓度，过量失效）；黄原胶等仅辅助；另有无机盐、聚丙烯酰胺类等，各有特定原理。

③消费偏好：洗发水等爱牛顿流体，液体皂等适合剪切变稀型（易挤出不滴落）。

④稳定与效率：疏水型抑制颗粒沉降更好；复配可减用量降成本，PEG-free体系有专用增稠剂（如ANTIL® Soft SC）

⑤额外作用：部分能护发、保湿，疏水型便于灌装。

参考资料：

Kortemeier U , Venzmer J , Howe A .Thickening Agents for Surfactant Systems[J].SOFW Journal: Internationales Journal fur angewandte Wissenschaft, 2010(3):136.

文章来源：小亭子的美妆成长谱