本文基于谷氨酸表面活性剂与甘氨酸表面活性剂的优点以及协同效应,将CT-130(椰油酰谷氨酸TEA盐)与YCK-D(椰油酰甘氨酸钾)在弱酸环境下进行复配,通过优化复配比例,并加入两性表面活性剂,实现在弱酸环境下泡沫性能、温和性、清洁力、低温透明度与稳定性的平衡,为开发此类低粘度透明洁面配方提供理论依据和实践方案。
研究亮点速览
①弱酸下复配泡沫性能规律:弱酸环境下以CT-130为主体的泡沫水平优于YCK-D;加入两性表面活性剂,总体泡沫都有显著提升。
②清洁力pH响应差异:加入两性表面活性剂对透明度的比例范围有明显提高,CT-130与YCK-D配比为9∶1,pH≥5.6时及配比为8∶2,pH≥6.4时可保持低温透明。
③透明度提升与配比关系:CT-130与YCK-D配比为9∶1,pH≥5.6时及配比为8∶2,pH≥6.4时可保持低温透明;加入两性表面活性剂对透明度的比例范围有明显提高。
④两性表面活性剂协同增效:加入AMC、CAB、20HD后,泡沫高度显著提升,效果排序为20HD>CAB>AMC。三元复配后透明度的比例范围均明显扩大,其中AMC效果最优。
⑤温和性改善显著:以CT-130为主体的配方温和性高于YCK-D体系;与两性表面活性剂复配后zein值均降低,尤其以YCK-D为主的体系中高pH下复配CAB时刺激性下降最明显。
⑥泡沫稳定性可控:二元复配时泡沫密度对pH敏感;加入20HD具有较好的稳泡效果;20HD与CAB按2∶1复配时,不同pH下泡沫数量曲线重合度高,透明度也有所提升。
01
实验部分
主要试剂
①Eversoft YCK-D(椰油酰甘氨酸钾,30%活性物含量)(平台商家:浙江万盛股份有限公司有售);
②CT130(椰油酰谷氨酸TEA盐,30%活性物含量,Miwon);
③AMPHITOL 20HD(月桂基羟基磺基甜菜碱,30%活性物含量,花王);
④Genagen CAB LF(椰油酰胺丙基甜菜碱,30%活性物含量,科莱恩);
⑤REWOTERIC AMC MB(椰油酰两性基乙酸钠,30%活性物含量,赢创);
⑥甘油(泰科棕化);
⑦柠檬酸(西陇化工)。
02
实验结果与讨论
2.1
CT130与YCK-D复配下的泡沫性能
本研究依据表2配方比例,系统考察了P1~P9配比的发泡特性,并在每一个配比下通过添加柠檬酸或者氢氧化钾水溶液调整pH5.6~6.9,相关泡沫高度如图1所示:
①在二元复配体系下,椰油酰甘氨酸钾占主体时,在弱酸环境下,更趋向于在高pH值的起泡性能,且冲洗清爽感逐渐增强;
②在以CT-130占主体的情况下,随着CT-130比例以及pH的升高,泡沫高度呈下降趋势,但冲洗后的滋润感逐渐增强。
③在弱酸环境条件下,以CT130为主体的泡沫水平都比以YCK-D为主体的泡沫水平好。
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2.2
CT130与YCK-D复配下的透明度
对于透明配方,在低温环境下保持透明不析出,是评价产品质量的一个重要指标。本文重点考察了CT130与YCK-D复配下在5 ℃以及冷热循环下的透明度,测试结果如表3,表中列出存在透明的配方:
①P6、P7在pH6.9时透明,但P6冷热循环后存在沉淀现象;
②P8(CT130:YCK-D=8:2)在pH6.4以上能够保持透明;
③P9(CT130:YCK-D=9:1)在pH5.6以上都能够保持透明不析出;
④其他配比在pH5.6~6.9下均有沉淀析出。
另外在测试过程中发现:
①以YCK-D为主导的体系,析出时间要比以CT130为主导的体系时间要短,且随着椰油酰甘氨酸钾含量的增加,体系浑浊以及析出现象愈加明显。这是因为随着椰油酰甘氨酸钾含量的增加,在弱酸环境下生成了部分椰油酰甘氨酸。
②而以CT130为主导的体系,随着CT130的增加,透明度逐渐提升,这是因为少量析出的椰油酰甘氨酸被CT130增溶,能够保持透明不析出。
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2.3
CT130与YCK-D和两性表面活性剂复配下的泡沫性能
阴离子表面活性剂与两性表面活性剂复配能够形成胶束,起着增稠、增泡、稳泡作用,且一定浓度的两性表面活性剂能够降低表面活性剂单体浓度、增大胶束尺寸,降低表面活性剂在人体皮肤的渗透,减少刺激性。
因此本文选择两性表面活性剂AMC(椰油酰两性基乙酸钠)、CAB(椰油酰胺丙基甜菜碱)、20HD(月桂基羟基磺基甜菜碱),在原始配方CT130与YCK-D配方(P1-P9)的基础上加1.5%两性表面活性剂进行复配,测试结果如图2a、2b和2c。
两性表面活性剂的加入,总体泡沫都有显著提升,大小依次为20HD>CAB>AMC,其中20HD不同比例下的泡沫高度曲线相对比较平缓,其次CAB,表明20HD对不同pH下的泡沫高度具有一定的稳定作用。
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2.4
CT130与YCK-D和两性表面活性剂复配下的透明度
与不同两性表面活性剂复配下的透明度测试结果如表4(配方F1-F9)、表5(配方G1-G9)和表6(配方H1-H9)所示:
①与AMC复配时,CT-130与YCK-D配比在8∶2~9∶1、pH5.6~6.9以及在配比为6∶4~7∶3、pH 6.7以上,测试条件下具有良好的透明度。
②与CAB和20HD复配时,CT-130与YCK-D配比集中在8∶2~9∶1,pH5.6~6.9具有良好的透明度,透明度比例范围要比与AMC复配时要窄。
对比可知,两性表面活性剂的加入对透明度的比例范围均有明显提高,这是因为两性表面活性剂的加入,使混合胶束聚集增大,pH值降低时析出的椰油酰甘氨酸嵌入到胶束中被增溶,从而更易形成透明的均相体系。
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2.5
CT130与YCK-D和两性表面活性剂复配下的刺激性
刺激性试验分别选取以YCK-D为主体的配方P1、P3以及以CT-130为主体的配方P7、P9和二者1∶1复配的配方P5,测试结果如图3:
①以YCK-D为主体的配方随着pH的升高,zein值升高;以CT-130为主体的配方随着pH值的升高zein值变化不大,且zein值均小于以YCK-D为主体的配方,说明以椰油酰谷氨酸TEA盐为主体的配方温和性要高于以椰油酰甘氨酸钾为主体的配方;
②在和不同两性表面活性剂复配时,zein值都有不同程度的降低,特别是以YCK-D为主的体系,复配CAB时,高pH下的zein值比复配20HD和AMC下降明显。
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2.6
CT130与YCK-D和两性表面活性剂复配下的清洁性能研究
清洁力测试结果如图4:
①对于以YCK-D为主体的配方P1、P3随着pH的升高,清洁力呈现上升趋势,最佳清洁力集中在pH 6.7以上,而在pH 5.6~6.4清洁力相对低,这与椰油酰甘氨酸钾在此pH下析出所致;
②而以CT-130为主体的配方随着pH的变化,最佳清洁力集中在pH 5.6~6.4,且以CT-130为主体的配方在弱酸下的清洁力比YCK-D体系均衡;
③在和不同两性表面活性剂复配时,清洁力都有明显提升,以YCK-D为主体的配方清洁力提升较为明显,其中复配20HD的清洁力要优于AMC和CAB。
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2.7
泡沫动态性能分析
本文选择配方P7以及在P7基础上加入两性表面活性剂,对应配方F7、G7、H7,通过动态泡沫分析仪评价二元复配体系以及三元复配体系下的泡沫性能。
①在二元复配时,如图5a,不同pH值下的气泡个数随时间变化曲线差别较大,说明二元复配时pH值的变化对泡沫密度影响较大;
②而加入两性表面活性剂CAB后,如图5b,在pH6.9的泡沫曲线明显高于其他pH,具有较高的泡沫数量与稳定性;
③加入20HD的泡沫数量变化曲线如图5c,曲线变化趋势重合度相对较高,说明在弱酸下,pH的变化对泡沫数量变化影响较小,具有较好的稳泡效果。
④另外在20HD与CAB进行2∶1进行复配时,泡沫变化曲线如图5e,透明度测试结果如表7,不同pH下的泡沫数量变化曲线具有很高的重合度,表明在此复配比例下,泡沫的稳定性受pH值的影响较小,且透明度也有所提升。
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03
结论
本研究通过构建氨基酸表面活性剂椰油酰谷氨酸TEA盐(CT-130)/椰油酰甘氨酸钾(YCK-D)与两性表面活性剂的多组分协同增效体系,揭示了弱酸性环境下配方性能的pH响应机制,结果表明:
(1)弱酸环境下,CT-130与YCK-D二元复配时:
①当YCK-D为主时,泡沫高度随着pH值的升高逐渐升高;在以CT-130为主时,随着pH的降低泡沫高度逐渐升高;以CT130为主体的泡沫水平都比以YCK-D为主体的泡沫水平好。
②透明度方面,CT-130:YCK-D=8:2,pH大于6.0,以及CT-130:YCK-D=9:1在pH 5.6以上在低温能够保持良好透明度;
③以CT-130为主体的配方温和性要高于以YCK-D为主体的配方。
④以CT-130为主体的配方,最佳清洁力集中在pH5.6~6.4,以YCK-D为主体的配方,最佳清洁力集中在pH6.7以上。
(2)CT-130与YCK-D与两性表面活性剂进行三元复配时:
①总体泡沫高度都有显著提升,泡沫高度水平从高到低依次为20HD>AMC>CAB;与20HD复配时泡沫密度受pH值的变化影响较小,具有较好的稳泡性能;
②两性表面活性剂的加入对透明度的比例范围均有明显提高,其中AMC要优于20HD和CAB;
③20HD与AMC进行2∶1进行复配时,泡沫的稳定性受pH值的变化影响较小,且透明度的比例范围也会有一定的提升;
④与两性表面活性剂复配均能能有效提升配方的温和性,特别是能降低高pH下的刺激性;
⑤和不同两性表面活性剂复配时,清洁力都有明显提升,以YCK-D为主体的清洁力提升较为明显,其中复配20HD的清洁力要优于AMC和CAB。
考察弱酸环境下不同pH值下泡沫性能、温和性、清洁力、稳定性等指标,对实现特定表活含量下性能的最优化以及低黏度透明配方设计(如洁面液(慕斯)、洁颜蜜、洁面啫喱等)提供实践指导意义。
来源:转载自《日用化学品科学》2026年3月第49卷第3期P16-P30
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