個人護理品主要包括香波、浴液、洗面奶和餐具洗滌劑等產品。消費者對表面活性劑已經越來越熟悉，這歸因于它們的名字經常出現在香波、調理劑、皮膚清潔劑和洗滌劑的商品標簽上。陽離子表面活性劑在個人護理品中主要是作為洗滌劑和調理劑，以混合復配的方式進行使用。

一、發用調理劑

1．作用機理

    專門用于洗滌頭發用的化妝品稱為洗發劑或香波，它是以表面活性劑為主要成分制成的液體狀、固體狀或粉狀的制品。用香波洗頭不僅能除去頭發和頭皮上的污垢，對人體健康無不良影響，而且能對頭發、頭皮的生理機能起促進作用，還會使頭發光亮、美觀和順服，起到美容作用。普通香波應具備以下性質：有適度的去污性能，不損傷頭發；起泡性好，即泡沫多而細膩，且在常溫下泡沫穩定；梳理性好，頭發洗后不發硬，有光澤，不引起頭癢和產生頭屑，溫和，對眼睛安全。香波的主要成分為表面活性劑和添加劑。表面活性劑起去污和起泡的作用，添加劑起賦予香波各種性能的作用。陽離子表面活性劑在香波中主要起輔助作用。

    季銨鹽陽離子表面活性劑由于其親水基能吸附在頭發表面，疏水基遠離頭發表面，在整個頭發表面定向排列，而形成保護膜，從而使頭發靜電荷降低，并賦予頭發光滑和光澤，不纏結易梳理。通常把陽離子表面活性劑的這種性能稱為調理性能。

    陽離子表面活性劑作為發用調理劑性能的好壞，取決于用其處理頭發后，頭發的濕梳性、干梳性和抗靜電性。一般由訓練有素的專家進行評價。

    調理性的評價是用香波把頭發上的臟物和油污洗凈，然后用含2％季銨鹽活性物的調理劑處理。對照組為不加調理劑的香波。樣品按5個等級(5表示好，l表示差)對濕梳性、干梳性和抗靜電性進行評價。氫化牛油基辛基二甲基氯化銨、氫化牛油基辛基二甲基甲酯硫酸銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、硬脂基二甲基芐基氯化銨和十六烷基三甲基氯化銨對頭發的調理性能見圖1中的(a)，(b)，(c)。從圖中可以看出烷基芐基和雙烷基比單烷基具有更好的濕梳性，干梳性是一樣的，靜電控制相當，雙烷基季銨鹽略優于具有輕微調理性的單烷基季銨鹽(十六烷基三甲基氯化銨)。

    除了專家組進行評價外掃描電子顯微術所拍攝到的圖片也證實了氯化銨鹽具有調理和修復損傷頭發的性能。經過多次漂白燙發、染發會使頭發角質層剝落或開叉。損傷的角質層會對頭發的光澤和梳理性產生不利影響。角質層的損傷也加速了頭發斷裂，當用4％活性氯化季銨鹽溶液處理漂白過的頭發后，可明顯降低這種受損角質層的粗糙程度。

圖1含2％季銨鹽溶液對漂白卷發調理性和親和性的比較

1～2．5為適度；2．5～3．5為中等；3．5～5為強烈

1一氯化鹽；2一甲酯硫酸鹽；3一雙十六烷基二甲基氯化銨；

4一硬脂基二甲基芐基氯化銨；5一十六烷基三甲基氯化銨；6一對照物

    親和性也是評價調理性能的一個重要指標。陽離子的親和性是一給定的季銨鹽化合物固著于頭發的能力，用幾束經漂白和燙發受損的亞麻色頭發來測試陽離子的親和性。制備的兩種測試溶液為：①0．002％活性的陰離子染料；②0．05％季銨鹽。將測試的發束持續在陽離子溶液中浸潰60s，漂洗后將發束在4009染料溶液中浸漬60s，然后去除發束上的染料，并在40℃的烘箱里干燥15min(對照組發束浸在水中以代替陽離子表面活性劑溶液)，對5個為一組的樣品進行測試，并按5個等級評價其直接性，其范圍從l相當于沒有著色(無親和性)至5著很深的紅色(強親和性)，結果見圖1中的(d)。

    從圖1(d)中可以看出，短鏈雙季銨鹽對頭發的親和性強于單烷基季銨鹽、芐基季銨鹽和長鏈雙烷基季銨鹽。

一般要求調理劑使用后，頭發具有優良的濕梳性、干梳性和抗靜電性，適中的親和性，親和性過強表現為頭發出現過分的油膩感。

2．結構對調理性能的影響

    碳鏈的長度對調理性能有影響，同時對配方和加工等也有影響。有強烈調理性能的長碳鏈雙季銨鹽由于溶解性差，所以不利于用在透明體系。許多季銨鹽合成中使用的醇類溶劑對加工是不利的。因此，為了使分散性能更好，必須首先對這些有強烈調理性的季銨鹽進行加熱。這是一個耗資、耗時的步驟。

    通過改變季銨鹽中脂肪部分的數量和種類，就可制得滿足各種用途的季銨鹽。例如，單烷基季銨鹽一般是水溶性的，適應性強可以用于每天的輕度調理。雙烷基季銨鹽則在需要強烈調理的地方使用，例如，在染發、漂白、燙發或其他損傷頭發的處理過程。

    研究發現直鏈C22烷基三甲基氯化銨油感性能弱于C_l6～C_l8單烷基季銨鹽，而其調理性卻好于C_l6～C₁₈單烷基季銨鹽。特別是它對眼睛和皮膚的刺激性還小于C_l6～C₁₈的季銨鹽，且乳化性好，因而得到廣泛應用。

    直鏈單烷基季銨鹽，其Crafft點高，即從膠態轉變成液晶相溫度高，因而在實際應用中，仍然不能充分發揮其作用和效果。

    3．常用的季銨鹽調理劑及香波配方

在這類產品中最普遍應用的是單烷基及雙烷基季銨鹽，像C16～Cl8的單烷基季銨鹽、雙C_l6～C_l8烷基季銨鹽及烷基芐基季銨鹽。

烷基酰氨基丙基二羥丙基二甲基氯化銨之類的化合物在頭發上和皮膚上顯示出優良的調理性，與角質親和性能適中，沒有顯著的沉積，對表面活性劑體系的泡沫無不利的影響，有高的水溶性，與所有離子類表面活性劑相容。

    R=月桂酰基。椰油酰基和油酰差

    這三種陽離子表面活性劑其Crafft點小于O℃，其中，n=14的陽離子表面活性劑和直鏈的Cl8、C22烷基季銨鹽及雙十八烷基季銨鹽相比，其臨界膠束濃度、表面張力以及用它處理毛發后的干、濕毛發的動摩擦系數為最小，而在30℃對毛發的吸附量為最大。用于潤濕時，使頭發具有特有的光滑感，分散性能十分優良，乳化性能極好，油感性弱，這類分支型烷基季銨鹽表面活性劑無疑對頭發是極優良的調理劑。日本已將其用于頭發調理劑。

    不對稱的牛油基辛基二甲基季銨鹽以及三鯨蠟基甲基季銨鹽已有產品供應。特別是后者，它對頭發干梳、濕梳和去粘性很好。由于其分子結構中有三個鯨蠟基，空間位阻在一定程度上屏蔽了正電荷，它與陰離子表面活性劑不發生作用，已被P&G公司用于二合一香波中。

    高露潔公司的Stringer等介紹了一類新型表面活性劑系列產品，乙氧基化烷基酰氨基烷基雙烷基或三烷基的季銨鹽。最主要的產品是乙氧基化椰油酰氨基丙基二甲基季銨鹽。與傳統直鏈SLS及直鏈SLS／椰油酰氨基丙基甜菜堿體系相比，這組配方產品的溫和性更佳。

    香波中常用的陽離子表面活性劑多為長鏈烷基的季銨化合物(如鯨蠟基三甲基氯化銨等)、聚陽離子(如陽離子化纖維素、聚丙烯酰胺／N一甲基丙烯酸丙酯基·N，N，N．三甲基氯化銨、陽離子化瓜爾膠型表面活性劑等)。

    通常將陽離子表面活性劑與富脂劑(如棕櫚酸異丙酯、高級醇、羊毛脂、乙氧基化羊毛脂、蓖麻油、精油、水貂油等)復配，能增強皮膚和頭發的彈性，降低皮膚在水中的溶脹性，能防止頭皮干燥、皸裂。

    陽離子蛋白肽是一類分子結構中具有多肽鏈(通常由膠原蛋白水解得到)和脂肪烷基的季銨鹽型陽離子聚合物，在調理香波、頭發調理漂洗劑、膏霜、摩絲和卷發液中用作調理添加劑。

    高分子陽離子表面活性劑如纖維素和蛋白質水解物的季銨化合物、陽離子瓜爾膠、乙烯基吡咯烷酮和乙烯基咪唑鹽的共聚物等廣泛應用于日用化學品特別是香波中，用以改善洗發香波對頭發的梳理性。

    陽離子瓜爾膠為季銨化的多糖化合物，是由瓜爾膠分子中的羥基與2一羥丙基三甲基氯化銨的反應產物，該產物對頭發和皮膚具有調理性。作為調理劑使用時，它能提高陰離子表面活性劑的效果。雹還可用作香波增稠劑、乳化穩定劑和頭發柔軟劑等。它和多種表面活性劑、硅氧烷、增稠劑和調理樹脂有很好的相容性，表1為其配方。

表1配方例1

    聚合物JR是羥乙基纖維素與2一羥丙基三甲基氯化銨的反應產物。根據聚合物的粘度，可分為JRl25、JR30M、JR400，其中最常用的是JR400(25℃，2％水溶液的粘度為400mPa·s)。它可以改善濕梳和抗纏結性，而且有助于改善干性頭發的可處理性和外觀。

    有機硅陽離子表面活性劑在香波中使用具有乳化、分散、起泡和增溶作用，能使香波泡沫豐富，細膩穩定，并有抗靜電作用。對人體無毒，能在皮膚表面形成脂肪層的保護膜，防止皮膚干燥，是優良的皮膚潤滑劑和倮濕劑，特別適合于配制面部、眼部化妝品.作為乳化劑和穩定耕。在頭發上鋪展成膜使頭發具有特有的類似于絲綢樣的感覺。

    含硅陽離子表面活性劑含有硅烷醇基團，在乳化狀態下，這些基團是穩定的。但當乳液在頭發表面破乳時，含硅表面活性劑形成硅氧烷鍵：

    經過鏈的延伸和交聯縮合形成大分子的聚合物，后者在頭發絲上形成聚合物膜，造成沉積。這種沉積不但耐洗，而且使頭發有光澤和柔軟性，梳理性好。另外，也可以用作染發劑成分。

    烷基酰氨基硅酮季銨鹽化合物易與多數個人保護用品配伍，不需乳化和均質，或使用特殊的增稠劑。這種陽離子酰氨基硅酮化合物與非離子或其他陽離子物質有著突出的配伍性，令人吃驚的是，同陰離子表面活性劑也有著很好的配伍性，例如，3％的硅酮季銨鹽．3只需稍加攪拌即可混入l5％的十二烷基硫酸鈉的冷溶液中，從而制得一種透明的二合一香波，這種香波無油膩感，也不會積累。另外，硅酮季銨鹽賦予抗靜電性，增加濕梳理性和光澤感。這種硅酮表面活性劑可配制成凝膠、摩絲和其他任何形式的產品，濃度在0．5％即可增加對毛發的梳理性和抗靜電性。

    表2為硅酮應用的配方實例。

表2配方例2

    加入硅酮季銨鹽的配方l瞬時泡高和5min泡高均高于配方2，分別為350ml和300ml。加入3％NaCl時，配方2峰值粘度為15Pa·s，而配方l為8Pa·S。濕梳理性配方1明顯好于配方2。

    高分子陽離子表面活性劑如纖維素和蛋白質水餌物的季銨化物、陽離子瓜爾膠、乙烯基吡咯烷酮和乙烯基咪唑鹽的共聚物等廣泛應用于日用化學品特別是香波中，用以改善洗發香波對頭發的梳理性。

    氧化胺可使香波產品增稠、珠光效果好，增溶香料，使用時泡沫細膩、豐富，洗后頭發柔軟、有光澤、梳理性好，并且能降低一些藥物的刺激性。表3為含氧化胺的香波配方實例。

表3含氯化胺的香波配方

這方面的專利也很多，如雙癸基甲基氧化胺與月桂酰甲基磺酸鈉配制不會傷頭發，皮膚刺激性低的香波；用氧化胺做護發素，在低pH值時呈陽離子性，但比陽離子表面活性劑溫和，頭發梳理性也好。此外還可用于頭發定性劑、營養性發用制品中。

4．發展趨勢

    加世紀90年代的時間意識、價格意識、環境意識造就了一大批新的13化用品和個人保護用品。利用90年代消費者的這些心理特點發展起來的一類較新的香波是香波／調理劑復配、包裝在一個瓶中的二合一香波。這樣的產品對消費者的吸引力是顯而易見的，用于洗發和調理頭發的時間短，買一種產品與同時買兩種產品相比費用較低，用完后棄置空瓶的廢物也較少。雖然調理劑與香波結合的概念，不是什么新設想，但是這類產品在90年代的市場上確實得到了迅猛發展。大多數工業專家認為P&G公司在80年代初推出Pert產品是為贏得那些對洗發／調理兩步法已厭倦的消費者的大宗市場的首次重大嘗試。雖然當初的設想并不是變革性的，但Pert產品卻獲得了很大的成功。

    21世紀是經濟迅猛的時代，尤其是中國，人們的生活水平迅速提高。人們在滿足洗發護發要求的同時，更加注重對頭發的營養。據中國日化信息估算，全國洗發香波年產量總共不到10萬噸，其中高檔香波不足4萬噸，調理劑年用量在1000噸以內，其中大部分調理劑為非硅季銨鹽和聚二甲基硅氧烷，隨著城市居民尤其是農村居民生活水平的提高，對洗發香波特別是對高檔洗發香波的需求將逐年增長，按全國l／2的人lZl(6億)每人每年用兩瓶4009的洗發香波計算，全國年需洗發香波48萬噸，如其中1／3為高檔香波，則需l6萬噸高檔香波，如其中加2％的調理劑，則年需調理劑3200噸，可見市場是很大的，但同時，競爭也很激烈，贏得市場的關鍵，一是產品質量、二是產品價格、三是售后服務質量。研制多功能調理劑是今后高檔香波調理劑的發展方向，如開發柔軟滑爽、抗靜電、保濕、抗菌、烏發、止癢等綜合性能良好的調理劑。

    目前國內高檔香波調理劑價格在(30～70)元／kg不等，一般按有效物含量高低而定價，如含50％的有效物，則售價一般為50元／kg，進口和外資企業的定價略高于國內產品，如道康寧公司的硅乳液，有效物含量只有50％，也賣到(70～75)元／kg。

    二、洗滌制品中的增稠劑

液體洗滌制品的流變性和泡沫性能雖然對洗滌性能無多大影響，但對使用者的感受卻是非常重要的。因此液體洗滌劑對粘稠度有一定的要求，這不僅因為有關國家標準中有明確規定，而且粘稠度也是其商品外觀質量的重要標志。液體洗滌劑的生產商們都比較注重在適宜的活性物含量下，調整混料配方，提高產品粘稠度，以期用量最小、原料成本最低、取得盡可能好的商品外觀與效益。以陰離子表面活性劑為主的液體洗滌制品中，復配烷醇酰胺并加無機鹽增稠應用最為廣泛。烷醇酰胺由于其具有優異的分散、增溶、乳化、增稠和發泡穩泡等性能，廣泛應用于日用化學品和工業助劑配方中。在液體洗滌劑中選用烷醇酰胺是因為在配方中它有良好的協同增稠作用和泡沫穩定作用。

1．  增稠機理

液體洗滌制品由于是多種表面活性劑復配使用，故通常形成混合膠束。加入烷醇酰胺與無機鹽后，洗滌制品的粘度增加，主要是由于溶液中膠束的締合數增加，導致球形膠束向棒狀膠柬轉化。陽離子表面活性劑的增稠性與其形成特有的棒型膠束相關。這種棒形似蛇狀的膠束彼此纏繞形成一個網狀體，認為是產生粘性的原因之一。  

2．各種烷醇酰胺的增稠和泡沫性能

    我們系統地研究了各種脂肪酸與二乙醇胺反應合成的不同烷醇酰胺的增稠和發泡性能。采用各種脂肪酸合成的1：1型烷醇酰胺3％與AES l0％復配后，在不同NaCl加入量下，體系粘度的變化曲線如圖2所示。可以看出，飽和脂肪酸合成的烷醇酰胺，隨著碳原子數增加，體系達到最大粘度時所需要的NaCl量也增多。但其用量都明顯少于只有AES(13％)的體系。體系的最大粘度也是隨飽和脂肪酸的碳鏈增長而增大，到硬脂基烷醇酰胺時出現了下降。在本研究范圍內，除含有硬脂基烷醇酰胺的體系出現珠光狀渾濁現象外，其余體系均為透明溶液。與硬脂酸相比，用油酸合成的烷醇酰胺增稠時，NaCl用量很少就可達到最大粘度，同時最大粘度值也相對低，其增稠性能比月桂酸合成的產品好。十一烯酸烷醇酰胺加入該體系中，使之難以用NaCl進行增稠。AES的溶液中無烷醇酰胺時，用NaCl增稠也可有較高粘度，但其用量太多，在許多產品中還能對應用性能產生不良影響。另外液體表面活性劑產品并不是粘度越高越好，按不同的要求，有一個適當的范圍。

    四種l：2型烷醇酰胺分別是用椰子油、橄欖油、棕櫚油和蓖麻油與二乙醇胺合成的。這四種烷醇酰胺在以AES為主的表面活性劑溶液中，用NaCl增稠的情況見圖3。其中棕櫚油和橄欖油制成的產品增稠作用相近，且較好。椰子油制成的產品有一定的增稠作用，與只含AES的體系相比明顯減少了NaCl的用量。蓖麻油產品使體系增稠性變差。

圖2油脂肪酸合成的產品的增稠性能

1一油酸產品；2一月桂酸產品；3一肉豆蔻酸產品；4一棕櫚酸產品；5一硬脂酸產品；6--蓖麻醇酸產品；7～無烷醇酰胺

    從表4中的數據可以看出，對以飽和脂肪酸與二乙醇胺為原料合成產品，月桂酰胺使AES的發泡及泡沫穩定性提高，其他產品碳鏈越長，AES的泡沫降低越多。油酸合成的產品與硬脂酸合成的產品相比，泡沫性能明顯提高。十一烯酸合成的產品加入AES中，該體系具有較高的泡沫性能。由此可看出，相對短鏈的烷醇酰胺、不飽和烷醇酰胺有利于提高AES的泡沫性能。用油酸合成的烷醇酰胺都具有較高的泡沫，椰子油中短鏈脂肪酸含量高，泡沫性能最好。橄欖油中的不飽和脂肪酸含量比棕櫚油高，所以它的泡沫性能也相對好。根據蓖麻油的性能，蓖麻醇酸烷醇酰胺具有較好的泡沫性能。

圖3由油脂合成的產品的增稠性能

1一棕櫚油產品；2一橄欖油產品；3一椰子油產品；4一蓖麻油產品

表4各種烷醇酰胺對AES泡沫性能的影響

    3．陽離子表面活性劑增稠劑

    我們利用多元醇，環氧氯丙烷，叔胺為原料合成了聚甘油醚類陽離子表面活性劑(GN)，GN具有良好的增稠和泡沫作用，它和多種陰離子表面活性劑、硅氧烷有很好的相容性。GN在香波體系(AES l4％，Ninol 396，NaCl l％)中加入2．0％體系粘度即達到4．5Pa·s。聚合型陽離子表面活性劑JR．400是羥乙基纖維素與2-羥丙基三甲基氯化銨的反應產物，也是香波體系優良的增稠劑。但其溶解較慢，與其他類表面活性劑相容性一般。陽離子瓜爾膠為季銨化的多糖化合物，是由瓜爾膠分子中的羥基與2．羥丙基三甲基氯化銨的反應產物，該產物可用作香波增稠劑。它和多種表面活性劑、硅氧烷、增稠劑和調理樹脂有很好的相容性。

    三、餐具洗滌劑及其他家用洗滌劑

    餐洗及家用洗滌劑中含氮陽離子表面活性劑也得到了大量的使用。其中氧化胺使用較多。在美國占氧化胺總消費量的90％。在餐洗中與烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽和烷基苯磺酸鹽等陰離子復配，復配體系的泡沫、粘度、乳化等性能明顯優于烷醇酰胺復配體系。在配方中加1．6％椰油基二甲基氧化胺的洗碟數即相當于5％的月桂酸二乙醇酰胺的洗碟數。這也就抵消了氧化胺價格高的因素，并且對皮膚刺激低，洗后有光滑感。

    表5為餐洗及家用洗滌劑典型配方。

表5餐洗及家用洗滌劑配方

    這方面的專利一直較多，如用羥乙基化氧化胺與烷基苯磺酸鹽配制的餐洗比不用氧化胺配制的洗碟數增加1．5倍。二甲基十二烷基氧化胺與烷基磺酸鹽醇醚硫酸鹽配制的餐洗對油垢有極好的分散性。利用氧化胺的高增粘性可以配制含固體磨料的穩定餐洗液，固體磨料可選用硫酸鎂、硅石粉等；用聚氧乙烯二癸基氧化胺配制抗再污化性能好的低泡機洗餐洗液。

    氧化胺耐高堿性、增粘及增溶香精能力強，可廣泛用于配制漂白殺菌用家用清洗劑，這種清洗劑可用于非水平表面，不致很快流失，如牛油基二甲基氧化胺或C_l3～C₁₅烷基二甲基氧化胺可使含雙氧水的漂白劑增稠穩定；十二烷基二甲基氧化胺配制的粘稠的次氯酸漂白殺菌劑；氧化胺還能使熒光增白劑增溶于次氯酸鈉水溶液中，用于配制增稠漂白液。醇醚基二甲基氧化胺可以用于配制含碘殺菌劑，可增加碘的溶解性與穩定性，并對殺菌有增效作用。

    在衣用洗滌劑中，雖然氧化胺能降低烷基磺酸鹽對皮膚的刺激性，去污性好，但由于價格高、熱穩定性差、泡沫太穩定，使用并不理想，但能賦予制品一些特殊性能，而有一定應用。其中最主要的是能與陰離子表面活性劑復配，織物洗后有一定的柔軟效果；乙氧基化的乙二胺氧化物可加強液體洗滌劑去除粘土污垢及抗再沉積性能。此外氧化胺還是良好的鈣皂分散劑，可用于肥皂配方。

    含硅陽離子表面活性劑與蛋白質有較強的相互作用，常作為硬質表面如金屬和玻璃的洗滌添加劑，且使其具有抗靜電及抗起霧性能。

    四、化妝品

    乳化是化妝品工業的基礎技術。滿意的護膚化妝品必須是細膩、光滑且穩定的膏體。近年來功能性化妝品飛速發展，一些功能性添加劑如果不能充分分散的話，就會大大影響功能的發揮，而達不到應有的效果。

    護膚乳液亦稱液態膏霜，是基礎化妝品中一大類頗受人喜愛的化妝品，涂于皮膚上能鋪展成一層極薄而均勻的油脂膜。不僅能滋潤皮膚還能起到保持皮膚的水分防止蒸發的作用。護膚乳液也分0／W型和W／O型兩種乳狀液。其主要成分包括：中性烴類或酯類油脂、高級醇、脂肪酸；乳化劑主要為表面活性劑；水相成分為低級醇、多元醇、水溶性高分子和蒸餾水等氧化胺在微酸性條件下，對皮膚有很好的相容性，是有效的爽膚潤膚劑。氧化胺與磷酸酯配制穩定去污性好的無刺激浴液。在香皂中作殺菌脫臭劑，并可以使牙膏中的殺菌劑穩定。氧化胺特別是牛油基二甲基氧化胺，由于良好的乳化增溶性能，可作為化妝品中的主乳化劑，用于配制0／W型膏霜或乳液，對保護干性皮膚有獨特作用。有人認為雙癸基甲基氧化胺制備的乳液比牛油基二甲基氧化胺更為穩定。表6為含氧化胺的膏霜配方。

表6含氯化胺的膏霜配方

使用這兩個配方配制的膏霜乳化效果無論從外觀與穩定性方面均相同。