乳化类护肤用化妆品生产工艺

乳化类护肤用化妆品生产工艺

第一节 皮肤与化妆品

化妆品大多涂擦在人的皮肤表面，与人的皮肤长时间连续接触。配方合理、与皮肤亲和性好、使用安全的化妆品能起到清洁、保护、美化皮肤的作用；相反，使用不当或使用质量低劣的化妆品，会引起皮肤炎症或其他皮肤疾病。因此，为了更好地研究化妆品的功效，开发与皮肤亲和性好、安全、有效的化妆品，有必要了解有关的皮肤科学。

一、皮肤的结构

皮肤是人体的主要器官之一。它覆盖着全身，与人体的其他器官密切相连，起着保护人体不受外部刺激或伤害的作用。人的皮肤从表面来看是薄薄的一层，如果把它放在显微镜下面仔细观察，就会清楚地看到皮肤由表及里共分三层：皮肤的最外层叫表皮；中间一层叫真皮；最里面的一层叫皮下组织。皮肤的结构如图6-1所示。

图6-1 皮肤的解剖和组织示意图

二、皮肤的生理作用

皮肤的作用主要是保护作用、感觉作用、体温调节作用、吸收作用、呼吸作用、汗液和皮脂的分泌排泄作用等。

皮脂（Sebum）是由皮脂腺分泌出来的，主要含有脂肪酸、甘油三脂肪酸酯、蜡、甾醇、角鲨烯和烷烃等物质。根据皮脂分泌量的多少，人类的皮肤分为干性、油性和中性三大类，这是选择化妆品的重要根据。

皮肤吸收的主要途径是渗透通过角质层细胞膜，进入角质层细胞，然后通过表皮其他各层而进入真皮；其次是少量脂溶性及水溶性物质或不易渗透的大分子物质通过毛囊、皮脂腺和汗腺导管而被吸收。通常角质层吸收外物的能力很弱，但如使其软化，则可加快吸收。通常情况下，水及水溶性成分不能经皮肤吸收，但油脂和油溶性物质可以从角质层和毛囊被吸收。对油脂类的吸收方面，其吸收顺序为：动物油脂>植物油>矿物油。猪油、羊毛脂、橄榄油等动植物油脂能被吸收，而凡士林、白油、液体石蜡、角鲨烷等几乎不能吸收。酚类化合物、激素等易被吸收。对维生素来讲，具有油溶性的维生素A、D、E、K等

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比较容易被皮肤吸收，而水溶性维生素C、B难吸收。

三、皮脂膜和天然调湿因子

1． 皮脂膜

皮肤分泌的汗液和皮脂混合，在皮肤表面形成乳状的脂膜，这层膜称为皮脂膜（Sebaceous Film）。它具有阻止皮肤水分过快蒸发、软化角质层、防止皮肤干裂的作用，在一定程度上有抑制细菌在皮肤表面生长、繁殖的作用。皮脂膜中主要含有乳酸、游离氨基酸、尿素、尿酸、盐、中性脂肪及脂肪酸等。由于这层皮脂膜的存在，皮肤表面呈弱酸性，其pH值为4.5～6.5，并随性别、年龄、季节及身体状况等而略有不同。皮肤的这种弱酸性可以起到防止细菌侵入的作用。

2． 天然调湿因子

角质层中水分保持量在10%～20％时，皮肤张紧，富有弹性，是最理想的状态；水分在10％以下时，皮肤干燥，呈粗糙状态；水分再少则发生龟裂现象。正常情况下，皮肤角质层中的水分之所以能够被保持，一方面是由于皮脂膜防止水分过快蒸发；另一方面是由于角质层中存在有天然调湿因子（Natural moisture factor简称NMF），使皮肤具有从空气中吸收水分的能力。NMF由多种成分组成，主要有氨基酸、吡咯烷酮羧酸、乳酸盐、尿素、尿酸、无机盐、柠檬酸等。化妆品的保湿剂大多数就是以NMF为模型，如近年来采用的氨基酸、吡咯烷酮羧酸、透明质酸等。

四、皮肤老化与保健

1．皮肤的老化

人体衰老是一个复杂的过程，也是生命发展过程的自然规律，其原因有内因和外因两个方面：内因主要是内分泌、遗传、细胞、组织等；外因包括工作和生活环境、营养状态等。应当指出，细胞是机体的最基本单位，细胞的有限生命必然反映到机体生命的有限性上。

人的成长经历幼年期、少年期、青春期、壮年期、老年期，皮肤的状态也随之发生相应的变化。一般讲，24岁左右是肌肉的转折点，这时的皮肤已经变成弹性纤维了。超过成熟期后，肌肉渐渐地开始萎缩，皮肤的弹性纤维变粗，弹性减弱。到40～50岁时皮肤开始明显衰退。衰老是一个非常复杂的过程，皮肤衰老的具体特征是：皮肤失去弹性和柔软性，出现皱纹，干燥角化，色素过量沉积，皮肤松弛干燥，老年色斑，免疫力降低等。

关于皮肤老化的机理，目前比较完善的有七八中种观点，如“消耗学说”、“细胞变异学说”、“自身免疫学说”、“交联结合学说”、“自由基学说”等。其中“自由基学说”是最有说服力的一种理论。

自由基学说认为：老化是自由基产生和消除发生障碍的结果。正常情况下，生物体内氧自由基的产生与消除处于相对平衡状态，但某些病理或紫外线的照射可以增加氧自由基的形成。自由基形成后，它们可以进攻、浸润和损伤皮肤细胞结构，并引起如下变化：①长命分子（如胶原蛋白、弹性纤维和染色体物质）中的累积性氧化性变化，使皮肤逐渐失去弹性和张力，皱纹不断增加；②粘多糖（如透明质酸）等分解，使皮肤干燥角化；③惰性物质的积累和衰老色素（如脂褐素）的积累；④脂质过氧化引起细胞膜和质膜的变化；

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⑤动脉和毛细血管的纤维化；⑥酶活力降低和免疫力降低，促进衰老。

皮肤老化的原因多种多样，应是多种因素作用的共同结果，但有一点是公认的，即紫外光照射是加速皮肤老化的最重要的外部原因。

2．皮肤的保健

皮肤是人体自然防御体系的第一道防线，皮肤健康，防御能力就强。而且健康美丽的皮肤，不仅使人显得年轻，而且能给人以美的享受，给人以轻松、愉快、清秀之感。健康美丽的皮肤应该是：清洁卫生；湿润适度，柔软而富有弹性；具有适度的光泽和张紧状态；肤色纯正，有生机勃勃之感。

因此，保护好皮肤，特别是面部皮肤，对于美化容貌、延缓衰老，是非常重要的。在皮肤保健中护肤化妆品的作用不可忽视，护肤化妆品的作用是清洁皮肤表面，补充皮脂的不足、滋润皮肤、促进皮肤的新陈代谢。它们能在皮肤表面形成一层护肤薄膜，可保护或缓解皮肤因气候变化、环境影响等因素所造成的刺激，并能为皮肤提供其正常生理过程中所需要的营养成分，使皮肤柔润、光滑，从而防止或延缓皮肤的衰老。预防某些皮肤病的发生，增进皮肤的美观和健康。

第二节 乳化理论

化妆品品种繁多，但以乳化类化妆品产量最大，主要用于皮肤的保护和营养。常见的品种有各种膏霜，如护肤霜、防皱霜、营养霜、奶液、润肤乳液、洗面奶等。

一、乳化机理

乳化体（Emulsion）是由两种完全不相溶的液体所组成的两相体系，一种液体以非常小的离子形式分散在另一相中，组成为“均匀”体系。一般一个相以小液珠（小颗粒）存在，而这些小液珠（小颗粒）被另一液相所包围。小液珠（小颗粒）这一相称为内相，也称分散相；而包围小液珠（小颗粒）的另一根，称为外相也可称为连续相。 分散相是非水溶性的，则水相就是连续相，称为油／水型（O／W）；反之则为水／油型（W／O）。但必须指出：油、水两相不一定是单一的组分，而且一般都是每一相都可包含有许多成分。

乳化体的外观和分散相的粒子大小有关。一般分散相颗粒直径在1～5μm之间。对可见光产生反射，因此，外观是雪白的；当分散相粒度减小，乳化体就由乳白色逐渐转变为透明，当分散相的液滴直径小于0.5μm时，则呈透明乳化体。

虽然乳化体一般只考虑水相和油相，但随科技的发展，无水化妆品亦在掘起，则无水化妆品的乳化体是由甘油和生物油作为内相和外相的。

当油和水混合时，可能形成一种暂时的乳化体，但由于表面张力很大，两相会很快地分离，除非采用乳化剂或偶合剂来稳定这种体系。即使如此，最稳定的乳化体，由于热力学不稳定体系，见图6-2，最终也将分离。

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图6-2 乳化体是热力学不稳定体系

油/水界面有表面活性剂存在时，界面张力下降，若再加入一定量极性有机物，可将界面张力降至不可测量的程度，这样即形成稳定的微乳状液。

（一）界面张力和亲水亲油值（HLB值）

界面张力是突破两个不相溶混的液体界面的力，当油水二相的界面张力降低时，乳化体迅速的形成。从热力学角度上说，当界面张力等于零时，乳化体将自动形成，界面张力比零大时，从热力学上说，这乳化体是不稳定的。

HLB值是衡量表面活性剂类乳化剂亲水性强弱的数据。HLB值高的乳化剂亲水性强，它与水之间的界面张力比它与油之间的界面张力小，因此就使油相成为内相。易制得O／W型乳状液。而HLB值低的乳化剂易生成W／O型的乳状液。

HLB理论指出，不同的油相都有一个被乳化所需的HLB值。和油相所需HLB值一致时，才可获得最好的乳化剂效果。只有当乳化剂的亲油基和油相亲和力很强，亲水基和水相的亲和力很强，并且这两个亲和力达到某种程度的平衡时，才能保证界面张力最低，乳化效果最好。一般来说，W/O型乳化剂的HLB值范围为3~6，而O/W型乳化剂的HLB值范围为8~18。

（二）乳化体的稳定性

实质上，一般化妆品乳化体，要求稳定性达2～3年的寿命，永恒的稳定是不可能的。

1．乳化体的类型

乳化体的类型与所用乳化剂的性质、用量、相体积比、制备的过程、各相本身的包含物及制备设备等因素有关。通常的乳化体有O／W、W／O型，另外还有W／O／W、O／W／O型多重乳化体系。

2．乳化体的稳定性

乳化体的稳定性一般决定于以下几个因素。

（1）降低界面张力：被乳化的体系中加入表面活性物质后，表面活性物质吸附在两相界面上形成密集的吸附层。吸附层中分子有一定的取向，极性基团向水，非极性基团向油，这样油-水界面张力下降。这是由于表面活性分子在表面上走向排列的结果。

（2）界面上保护膜的形成：形成保护膜的强度和紧密程度是决定稳定性的重要因素，这样才能对分散相起保护作用。

界面膜与不溶性表面膜相似，当表面活性物质浓度很低时，吸附的分子少，膜的强度就弱。当表面活性物质的浓度达到一定量时，界面上分子排列组成一个连续的膜，排列紧密。组成了走向排列的吸附分子膜，强度就增加，液珠所受到的阻力也增加，使乳化体比

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较稳定。所以乳化剂的加入量是乳化效果的基本保证之一。

（3）界面电荷：乳化体液珠上所带电荷的来源有：电离、吸附和与介质之间的摩擦接触。乳化体的液珠带电，是液珠表面上吸附了电离的乳化剂离子，使液滴相互接近时就产生排斥，从而防止了液滴的聚结。从稳定理论上讲，电荷是第一道防线，膜是第二道防线。质点上的电荷互相排斥，有利于稳定。

（4）分散相的浓度和粘度：分散相浓度很稀，分散度很高时，由于液滴的带电斥力对强烈凝集现象具有稳定作用，故不必加入表面活性物质已具有一定的稳定度，其性能与溶胶相似。但是不管这种稳定性有多高，当液滴和分散介质的密度不同时，就会发生聚析。即沉降和浮起现象。这也就是当电解质加入后，有时会产生分层的原因。

粘度对稳定性亦有影响。粘度大些，相应地使分散相和分散介质的密度差小些，使滴液运动受阻，速度减慢，碰撞强度亦因此而减弱，则不易发生聚析，有利于稳定。

（5）液滴粒子的大小和均匀度：不同大小粒子的溶解度和它们的半径之间有一定的关系。在同一物系中，如存在有大粒子和小粒子，小粒子因溶解度大就溶解并扩散，产生了被大粒子吸收的过程，从而小粒子消失，大粒子成长。因此乳化体的分散相颗粒分布范围越窄的体系，其稳定性就越高。

（三）乳化体的不稳定性

乳化体的不稳定性表现形式为：分层、变型和破乳。

从热力学观点来看，最稳定的乳化体最终也是要破坏的，只是每个过程皆代表一个不同的情况、方式和时间上的差别而已。每种形式都是乳化体破坏的一个过程，它们有时是相互关联的，但机理是有明显差异的。

1．分层

乳化体分层（Sedimentation）实际不是真正的破坏，而是分为两个浓度的乳化体。在一层中分散相比原来的多了，而在另一层中则分散相比原来少了。涉及的因素与液滴大小、内外相的粘度及电解质有关。从配方的改变，如对影响颗粒沉浮速度的组分（像电解质等）的调整有复原的可行性。

2．变型

乳化体变型（Inversion）是指在某种因素作用下，乳化体从O／W型变成W／O型，或从W／O型变成O／W型。又称转相，即外相转变为内相或内相转变为外相。乳化体的变型对已制备好的乳化体来说是不希望发生的。起因有：

（1）相体积的变化：一般当内相含量增多到一定值时，乳化体容易变型和破坏。 （2）温度的影响：温度变化能发生转相。在制备中，亲水亲油的特性在乳化体中达到平衡时的温度（转相温度），加速冷却和逐渐自然降温对乳化体的稳定性有影响。

（3）乳化剂的影响：一般乳化剂浓度较高，促使较大内相在变型前聚集。采用不同类型的表面活性物质（乳化剂）也会影响转相点。在离子型乳化剂体系中，油的相体积首先决定了转相点；但非离子型乳化剂，它就首先决定于温度，即非离子型乳化剂失去水合作用的温度，这主要跟非离子型乳化剂的浓度有关。

（4）电解质的影响：乳化体中加入一定量的电解质，使一些离子型表面活性剂中乳化剂的O／W型乳化体转变成W／O型。其因有两方面：一是加入电解质后，乳化剂从水相向油相发生迁移——乳化剂润湿性起了变化，油的润湿比水稍强所致。二是电解质中高

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