不同表面活性剂的结合—泡沫不仅仅是泡沫
2016/1/21 17:12:09
化妆品、清洗或清洁产品的泡沫是评价其好坏的重要标准。
传统的商用的表面活性剂共混体系的发泡行为可以用自动泡沫测试仪区分开来吗?来自The University of Applied Sciences Ostwestfalen-Lippe的Sarah Hokamp 和 Prof. Dr. Thomas Gassenmeier教授就这个问题为我们提供了解答。
产品良好的发泡作用对于个人护理和家庭护理方面是一个重要指标。由于每种产品的分类、诉求和需求都十分不同，例如洗发水和沐浴摩丝，都被期望可以快速并且强烈的起泡，因为用户把这个与高清洁性能划等号，泡沫也影响这我们对产品感官上的评估和对产品的接受程度。
另一方面，对于纺织物和洗碗用的洗涤剂，泡沫的蓄积和聚集需要被严格的避免。
有各种各样的设备和工艺用来描述泡沫和测量它的体积。传统的手动的方法需要人为读出泡沫的水平。但是这个过程几乎是错误百出。
对于水性表面活性剂溶液起泡性能的测量在化妆品领域的应用，也有自动的泡沫测试仪可供使用：例如SITA R-2000泡沫测试仪。
自动的泡沫测试仪可以得出新产品开发所需要的真实可靠的结果吗?
利用SITA R-2000泡沫测试仪可以进行全自动的一系列测试。测试样品是自动的从本体容器中取样，泡沫是由转子转动产生的。泡沫的高度由传感器模块的针型探头测量，之后设备会进行自动清洗。利用软件选项可以收集基于表面处理的性质的数据，例如泡沫的形成速率、发泡能力、泡沫的最大体积、泡沫的稳定性和密度。
根据被测量的产品种类和期望的泡沫行为，利用设备可以设定针对每一种测量的参数。
我们现在选择表面活性剂：月桂醇硫酸钠、椰油丙酰胺、可可糖苷和可可硫酸钠，这些试剂以及他们的结合产品都广泛的用于化妆品领域。作为典型的功能性添加剂，我们分析了添加护理剂甘油酸酯和可可糖苷和阴离子型聚合物聚季铵盐-10(见图一和图二)的结果。为了得到有比较性的数据，所有测试方案都建立在活性浓度为500mg/l的条件下。
如何进行测试?
SITAR- 2000泡沫测试仪的参数：转子速度、搅拌圈数、搅拌时长和温度都可以设定。在测试序列中，我们使用20个搅拌周期，每一个周期持续十秒钟，这是为了达到一个特定的Plateau 水平。温度设定在40摄氏度，符合家用的淋浴温度。在第一组测试中，我们先要确立搅拌器最合适的旋转速度，再来区分表面活性剂。因此我们选择月桂醇硫酸钠和可可糖苷，因为他们有阴离子和非离子特性，也呈现不同的泡沫性能。
当旋转速度为1200rpm时，泡沫的形成方式会有很明显的差别。1400rpm时也有会很大差别，在四个搅拌周期后，泡沫因为月桂醇硫酸钠的添加达到Plateau状态。基于这些结果，这一系列的实验应该在1200rpm，40摄氏度下进行。
这些由仪器设备测试的结果使泡沫性能很好的区分开来，但是不能当作通用规则。这个结果取决于表面活性剂或者产品的类型和数量，所以针对不同的问题，每次都必须要分别将机器调整到合适的设置。作为重要的商业用途，表面活性剂的结合：我们用月桂醇硫酸酯和椰油丙酰胺三甲铵乙内酯(变体C)的混合物，还有可替换的可可硫酸盐和可可糖苷(变体D)。当使用去离子水时，表面活性剂的这两种混合有相似的发泡行为。随着水的硬度增加，替代物的发泡性能有所降低，因为可可硫酸钠对水的硬度有敏感性。
现在可商用的用于化妆品行业的表面活性剂的组合，除了洗涤剂也包含其他不同的功能性成分。这又为自动测试仪提出了要求：能否确定添加剂的影响，他们通常剂量很小。我们选择最受欢迎的功能性添加剂，例如常用的调节阴离子表面活性剂相容的阳离子聚合物和护理成分。
并且额外添加的脂肪混合物会与皮肤上的皮脂、头皮和头发有相似的效果。阳离子聚合物聚季铵盐-10(Ucare JR-400 Polymer)在表面活性剂溶液中存在水平为0.5%时，溶液泡沫形成速率会减小。泡沫的最大体积几乎没有影响。
如果由可可糖苷(和)甘油酸酯(Lamesoft PO 65)组成的护理组分以2%被添加进月桂醇硫酸酯和椰油丙酰胺三甲铵乙内酯的混合物中(变体G)，发泡几乎不被影响。
当不加可可糖苷和可可硫酸钠时，我们可以观察到因为护理剂的添加，起泡性能下降。
为了确定样品溶液中的脂肪对起泡性能的影响，我们将每次测试添加400mg/l的脂肪，这大大降低了泡沫产生的性能和泡沫体积。(见图)
表面活性剂与脂肪混合物结合
自动的泡沫区分的优势
我们研究的目的是通过使用自动泡沫测试仪，可以轻易区别不同配方和表面活性剂的组合的泡沫性能。
我们发现：让分析人员使用正确的方法是现在区分常用的表面活性剂及其结合剂的起泡性能的基础，也是确定功能性添加剂或天然体脂肪的效果的基础。
考虑到起泡性能对用户接受度的重要性，这个发现对由表面活性剂组成的个人护理产品的开发过程来说是必不可少的。对于最佳选择，我们可以通过用户对相关发泡行为客观评价来发现，这些评价可以扩展到包括感官评价和用户测试。
