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          起泡和去污的關鍵成分——表面活性劑

          來源:KONO護發 瀏覽 133 次 發布時間:2022-03-15

          我們對自己日常使用的起泡清潔用品的了解有多少呢?我們是否有過疑惑:洗護用品中泡沫的作用究竟是什么?為什么我們傾向于選擇泡沫豐富的產品?


          那么,泡沫豐富和清潔力好是一回事嗎?


          帶著這些好奇,我們將走進KONO研發室,進一步探究泡沫的奧秘:①通過對泡沫性能的測定,選擇合適的表活搭配來進行開發;②進行表活劑去污能力的判定解答泡沫性能與去污能力的關系問題。


          通過探究,我們在評估一款起泡清潔劑的時候,就有了明確且科學的指標和方向,學會判斷泡沫性能的好壞,學會評估產品去污能力的強弱,從而更好地選擇和使用洗護產品。


          在探究泡沫性能的測定之前,我們先要了解,起泡和去污的關鍵成分——表面活性劑。


          什么是表面活性劑?


          表面活性劑是指在其分子中至少含有一個顯著極性表面具有親和性的基團(以保證它在大多數情況下的水溶性)和一個對誰幾乎沒有親和性的非極性基團的化合物。常用的表面活性劑有離子型表面活性劑(包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑)、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑。


          表活劑對一款起泡清潔劑來說,是關鍵成分,如何篩選出性能好的表活劑,我們從泡沫性能和脫脂力兩個維度進行評估。其中,泡沫性能的測定包括起泡性能和穩泡性能兩個指標。


          泡沫性能測定


          關于泡沫,我們關心什么?


          無非是,起泡快嗎?泡沫多嗎?泡沫持久嗎?


          這些問題我們將在對原料的測定和篩選中找到答案


          我們檢測的主要方法是利用現有設備,按照國家標準測試方法——Ross-Miles法(羅氏泡沫測定法)對實驗室常用的31款表面活性劑進行發泡力、穩泡力進行研究、測定和篩選。


          測試對象:31種實驗室常用表面活性劑


          測試項目:不同表活劑的起泡力、穩泡力


          測試方法:羅氏泡沫測定儀;控制變量法(同等濃度溶液,恒定溫度);對比排序


          數據處理:記錄不同時間段的泡沫高度;


          起始0min的泡沫高度即為該表活的發泡力,高度越高,則表示其起泡力越強;穩泡力用5min、10min、30min、45min、60min泡沫高度作曲線圖形式呈現其規律;泡沫維持時間越長,表示其穩泡力越強。


          經過測試和記錄,其數據表現為下圖:

          通過對比和排序,我們很快就能篩選出起泡能力好的表活劑,同時也能得到表活劑的起泡規律:(ps:由于相同原料出于不同廠商,其泡沫性能也存在差異,此處用不同大寫字母代表不同的原料廠商)


          ①表面活性劑中起泡能力最強的為月桂?;劝彼徕c,發泡能力最弱的是月桂醇磺基琥珀酸酯二鈉;


          ②多數硫酸鹽類表面活性劑、兩性表面活性劑以及非離子表面活性劑穩泡能力較強,氨基酸表面活性劑穩泡能力普遍較弱,若要開發氨基酸類表面活性劑產品,可以考慮搭配較強發泡以及穩泡能力的兩性或者非離子表面活性劑使用。


          同一表活劑的起泡力和穩泡力示意圖:

          月桂酰谷氨酸鈉

          月桂醇硫酸酯銨


          相同表活劑其起泡性能與穩泡性能并不存在相關性,起泡性能好的表活劑,其穩泡性能也未必好。


          不同表活劑穩泡力對比圖:

          Ps:相對變化率=(0min時泡沫高度-60min時泡沫高度)/0min時泡沫高度


          評估標準:相對變化率值越大,穩泡能力越弱


          通過穩泡力圖表分析,可以得出:


          ①表面活性劑中穩泡能力最強的是椰油酰兩性基二乙酸二鈉,穩泡能力最弱的是月桂基羥基磺基甜菜堿(泡沫快速消失);


          ②月桂醇硫酸鹽類表面活性劑穩泡能力普遍良好,氨基酸類陰離子表面劑穩泡能力普遍較差;


          配方設計參考:


          由表活劑的起泡性能和穩泡性能的表現可以得出,兩者并不存在一定的規律和相關性,也就是說,起泡性能好的表活,穩泡性能不一定好。這就使得我們在篩選表活原料時,就要考慮充分發揮表活劑的最優性能,把多種表活進行合理搭配,從而獲得最優的泡沫性能表現。同時搭配脫脂力強的表活劑原料,實現泡沫性能和脫脂力兼具的清潔效果。


          脫脂力測試:


          目的:篩選出去污能力強的表活劑,通過分析對比,得出泡沫性能與脫脂力之間的關系。


          評估標準:我們將表活劑去污前后,膜布的污漬像素進行數據的對比,計算出差值,形成脫脂力指數。指數越高,表明其脫脂力越強。

          從上述數據中可以看出,在規定條件下,脫脂力最強的是月桂醇硫酸酯銨,脫脂力最弱的是兩款CMEA;


          從以上測試數據可以得出結論,表活劑的泡沫性能與其脫脂力并無直接的關聯。例如脫脂力最強的月桂醇硫酸酯銨,其泡沫性能并不是最好的。而脫脂力較差的C14-16烯烴磺酸鈉,起泡性能卻排在前列。


          那為什么會出現,頭發越油泡沫越少的情況呢?(使用同一洗發水的情況下)。


          實際上,這是一種普遍存在的現象。在頭發更油膩的情況下洗頭,泡沫消減得更快,這是否就說明泡沫性能變差了呢?換種說法,是不是泡沫性能越好,脫脂能力越好?


          我們通過實驗得出的數據已經知道,決定泡沫量和泡沫持久度的是表活劑自身的泡沫性能,即起泡性能和穩泡性能。表活劑本身的去污能力也不會因泡沫的消減而變弱。這一點在我們做完表活劑的脫脂能力測定時也已經證明,泡沫性能好的表活劑,脫脂力未必好,反之亦然。


          另外,我們還可以從泡沫以及表活劑脫脂這兩者的工作原理的不同來證明兩者不存在直接關聯。


          表活劑泡沫的作用:


          泡沫是表活劑在特定條件下表現出的一種形態,其最主要的作用是賦予清潔過程一種舒適和愉悅的體驗感,其次是對于油污的清潔起到輔助作用,使得油污在泡沫的作用下不易再次沉降,更容易被清洗沖刷掉。


          表活劑起泡原理以及脫脂原理:


          表面活性劑的清潔能力來自于它降低油-水界面張力(脫脂)的能力,而不是降低水-空氣界面張力(起泡)的能力。


          我們在文章開頭介紹過,表面活性劑是一種兩親的分子,一頭親水一頭親油。因此,低濃度時表面活性劑傾向于留在水的表面,親油(厭水)的一頭朝外,首先布滿水面,也就是水-空氣界面,所以會降低這個界面的張力。

          但是當濃度超過一個點時,表面活性劑會開始抱團,形成膠束,界面張力不再下降,這個濃度叫做臨界膠束濃度。

          表面活性劑的起泡性好,說明它降低水-空氣界面張力的能力很強,界面張力降低的結果是液體容易產生更多的表面(一堆泡泡的總表面積遠遠大于平靜的水面)。


          而表面活性劑的去污能力,在于它潤濕污漬表面,并將其乳化的能力,也就是“裹住”油污,讓它乳化在水中被洗掉。


          因此,與表面活性劑的去污能力掛鉤的,是其活化油-水界面的能力,而起泡能力只代表了其活化水-空氣界面的能力,兩者并不完全相關。此外,不起泡的清潔劑同樣不少,例如我們平日常用的卸妝液和卸妝油,同樣具備很強的去污能力,但是無泡沫產生,顯而易見,泡沫與去污不是一回事。


          通過對不同表活劑泡沫性能的測定和篩選,我們可以清晰得出泡沫性能優越的表活原料,其次再通過表活劑脫脂力的測定和排序,我們得出去污能力強的表活劑。最后對此進行搭配,充分發揮不同表活劑的優勢,,使得表活配方性能更為完整和優越,獲得優越的清潔效果和使用體驗。另外,我們也從表活劑的工作原理中認識到,泡沫與清潔力無直接關系,這些認知能幫助我們在使用一款洗發水時,有自己的判斷和認知,從而選擇適合自己的產品。

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