去屑香波中过度絮胶形成的影响因素及解决方案

去屑香波是中国洗护发市场上占量最大的分类，大部分消费者具有使用去屑香波的习惯，且消费习惯以吡啶 锌（ZPT）为去屑剂的香波为主（将近45% 的香波，Mintel）1。配方师在设计去屑香波时除了考虑去屑效果外，调理性也是重点考虑的因素。通常ZPT 是通过絮胶运载并沉积在头皮上，同时絮胶也将硅油等调理剂运载并沉积在头发表面发挥调理作用，所以形成絮胶的多少和大小是实现去屑和调理双重功效的关键2-5。由于ZPT 去屑香波极易出现过度絮胶影响ZPT在头皮上覆盖的均匀度、沉积效率和香波的调理性，如何避免过度絮胶是去屑香波设计首要考虑的因素2,4。影响过度絮胶的因素并不单一，絮胶的形成直接与香波体系的表面活性剂和阳离子聚合物有关，已有少量研究指出阳离子聚合物与ZPT 去屑效果有一定相关性，原因在于阳离子聚合物的分子量和电荷密度均会影响絮胶的形成和对ZPT 的包裹程度2-4。此外有研究指出去屑香波体系中硅油粒径的大小也会对ZPT 的覆盖和沉积有一定的影响，原因在于不同硅油粒径的去屑香波形成的絮胶不同造成的4。本文将从香波体系中主要成分对絮胶形成的影响和对ZPT覆盖和沉积效率的相关性展开研究，为避免过度絮胶和实现有效去屑提供解决方案。

过度絮胶影响因素

硅油和油脂粒径

在去屑香波中通常使用大粒径硅油或大/ 小粒径复配硅油，并且考虑到小粒径对受损头发的调理效果更好，越来越倾向于使用小粒径硅油。此外近来合成或植物油脂常常用来替代硅油提供调理性1。大粒径的油脂/ 硅油通常不会被絮胶包裹，而小粒径的油脂/ 硅油与ZPT 同时包裹在絮胶中。通过观察两种去屑香波的絮胶形态，我们发现，小粒径的油脂/ 硅油体系极易出现过度絮胶，如图1 所示，前两个去屑香波只有硅油粒径不同，大粒径硅油（30 微米）体系絮胶正常，ZPT 均匀包裹在絮胶中；小粒径硅油（1 微米）体系出现了严重的过度絮胶。同时第三个香波是在大粒径硅油体系的基础上加入了植物油阿甘油（粒径1~10微米），结果显示体系出现轻度的过度絮胶。即油脂/ 硅油的粒径会影响去屑香波的絮胶形态，粒径越小，过度絮胶越严重。也就是说虽然小粒径硅油/ 油脂对受损头发的调理性更好，但是由于过度絮胶的影响反而达不到预期的调理性。

图1. 不同粒径硅油/ 油脂的去屑香波絮胶形态

图2对比了以上三个香波的ZPT 沉积情况，大粒径硅油/ 阿甘油香波是在大粒径硅油香波的基础上加入了阿甘油，由于出现了过度絮胶ZPT沉积效率明显偏低；小粒径硅油香波的过度絮胶最严重，ZPT沉积效率也最差。即过度絮胶越严重，ZPT的沉积效率越差。

图2. 不同粒径硅油/ 油脂的去屑香波ZPT 沉积量

阳离子聚合物

不同的阳离子聚合物的絮胶能力各不相同，通常阳离子聚合物的电荷密度越高，絮胶能力越强，即发挥调理作用和运载有效成分的能力越高6。而在去屑香波中由于过度絮胶的影响，阳离子聚合物的电荷密度和调理性及ZPT沉积效率不完全成正比，至少在小粒径硅油体系是如此2。分别选低电荷密度和高电荷密度的两个阳离子聚合物，将它们分别加入小粒径硅油去屑香波和大粒径硅油去屑香波，观察其絮胶形态。研究发现在易发生过度絮胶的小粒径硅油体系中，高电荷密度的阳离子聚合物出现了非常严重的过度絮胶，即电荷密度越高过度絮胶越严重。由于严重的过度絮胶，高电荷密度的阳离子聚合物的调
理性也会大打折扣7。通常大粒径硅油体系不会出现过度絮胶，两个阳离子聚合物的絮胶正常，如图3 所示。

图3. 不同阳离子聚合物的去屑香波絮胶形态

图4通过测试ZPT在皮肤上的沉积量发现，在同样的硅油体系中ZPT 的沉积量随着阳离子聚合物的电荷密度和调理性提高而增加，但是由于过度絮胶的负面影响，小粒径硅油体系的ZPT 沉积量明显低于大粒径体系。

图4. 不同阳离子聚合物的去屑香波ZPT 沉积量

表面活性剂

阴离子表面活性剂是香波中絮胶形成的关键因素，不同的阴离子表面活性剂的絮胶能力不同。在此我们对比了月桂醇聚醚（2EO）硫酸酯钠和月桂醇聚醚（3EO）硫酸酯钠在去屑香波中絮胶表现。将两种表面活性剂分别加入在小粒径硅油的去屑香波中。香波的絮胶形态如图5所示，月桂醇聚醚（3EO）硫酸酯钠的体系明显出现了更严重的过度絮胶，包裹的ZPT 高度积聚。由于月桂醇聚醚（3EO）硫酸酯钠的亲水性较好，絮胶能力也更强，在去屑香波中更倾向于形成过度絮胶。所以当去屑香波中选择了絮胶能力强的表面活性剂时，为了尽量避免出现过度絮胶，应该避免同时使用小粒径的硅油或油脂。

图5. 不同表面活性剂的去屑香波絮胶形态和ZPT 沉积量

对比两个去屑香波在皮肤上ZPT沉积量，如图5所示可以明显看出含月桂醇聚醚（3EO）硫酸酯钠的去屑香波ZPT的沉积量远远低于含月桂醇聚醚（2EO）硫酸酯钠的去屑香波，原因就在于过度絮胶积聚在一起的ZPT 在清洗时更容易被冲洗掉。

图6. 不同ZPT 粒径的去屑香波絮胶形态和ZPT 沉积量

ZPT粒径

通常去屑香波中使用ZPT的粒径范围小于1微米，或者在2微米左右。两种粒径使用均有各自的优势，小粒径的ZPT更易悬浮在体系中，更多被絮胶包裹，大粒径的ZPT更有利于在头上的覆盖。除了以上参考外实际去屑香波配制时，需要考虑ZPT粒径对体系絮胶的影响，以不出现过度絮胶为前提选择适合的ZPT粒径。将以上两种粒径的 ZPT分别加入大粒径硅油的去屑香波中，香波使用的表面活性剂为月桂醇聚醚（3EO）硫酸酯钠。如图6两个香波体系的絮胶情况，粒径2微米左右的ZPT在该体系中的絮胶正常，粒径小于1 微米的ZPT在该体系中出现了严重的过度絮胶。因为体系中并没有小粒径的油脂，说明过度絮胶也有可能由ZPT自身的颗粒聚集作用引发，并且ZPT粒径越小越倾向于形成过度絮胶。

图7. 改性阳离子瓜儿胶的去屑香波絮胶形态和ZPT 沉积量

测试两个香波的ZPT沉积量，可以发现过度絮胶的体系ZPT沉积量低于正常絮胶，如图6。但是对比之前的测试结果可以发现此次两个去屑香波ZPT沉积量差距不大，这主要是因为小粒径的ZPT 相对大粒径ZPT 更易更多的沉积在头皮上，相应抵消了部分过度絮胶的影响。

过度絮胶解决方案

通常去屑香波的表面活性剂体系为月桂醇聚醚（2EO）硫酸酯钠和椰油酰胺丙基甜菜碱复配，使用低和中电荷密度的阳离子聚合物较多，在这个体系下硅油/油脂粒径是影响过度絮胶的主要因素，即小粒径硅油/油脂会造成过度絮胶，且其中所用的阳离子聚合物电荷密度越高，过度絮胶越严重。为此我们设计了一款表面特殊处理的改性阳离子瓜儿胶，该阳离子聚合物可以用在小粒径硅油/油脂体系，避免过度絮胶确保较高的ZPT 覆盖和沉积效率，并提供较好的调理性。将改性阳离子瓜儿胶分别加入小粒径硅油和大粒径硅油的去屑香波中配方如表1所示。

表1. 含改性阳离子瓜儿胶的去屑香波配方

首先观察两个去屑香波的絮胶，均没有出现过度絮胶，即ZPT 在头皮上的覆盖程度会很均匀。同时测试其ZPT 沉积量发现小粒径硅油体系的ZPT 沉积效率和大粒径硅油体系是一样的，即在没有过度絮胶影响下同一个阳离子聚合物对ZPT的沉积效率不受硅油粒径的影响，如图7。

改性阳离子瓜儿胶可以帮助小粒径硅油体系实现ZPT 均匀覆盖和正常的沉积效率，同时对大粒径硅油而言，小粒径硅油对受损头发的调理性有更好的帮助。如图8，测试两个去屑香波在受损发束上的梳理性，发现小粒径体系在湿发和干发上的梳理功均显著低于大粒径体系。所以在避免过度絮胶的情况下，去屑香波体系使用的硅油粒径越小，香波的调理性越好。

总结

综合以上结果可以看出，去屑香波中阳离子聚合物，阴离子表面活性剂，硅油，油脂和ZPT 均是过度絮胶形成的因素，且互有影响。在设计去屑香波时应先观察香波的絮胶形态，在没有过度絮胶的前提下，ZPT 的覆盖程度和沉积效率越高去屑效果越好，同时调理性也不会被过度絮胶影响。通常去屑香波中絮胶包裹的油脂或ZPT 的粒径越小越易出现过度絮胶，同时若使用的阳离子聚合物的调理性或阴离子表面活性剂的絮胶能力越强，则过度絮胶越严重，这种情况下建议使用改性阳离子瓜儿胶（商品名：N-Hance BF13）。当体系含有大粒径的油脂或ZPT 时，较少会出现过度絮胶，阳离子聚合物的调理性或阴离子表面活性剂的絮胶能力越强，ZPT 的沉积量和香波的调理性越好，在这种情况下建议使用高调理性的合成阳离子聚合物（商品名：N-Hance SP100），较低的添加量即可实现一定的去屑和调理效果3。

图8. 改性阳离子瓜儿胶的去屑香波在受损发束上的梳理功

参考文献：

[1] 瞿欣, 赵小敏, 牛丽娟. 天然提取物在头皮护理中的应用[J].日用化学品科学, 2015,38(11): 31-34

[2] 牛丽娟, 瞿欣. 过度絮胶对去屑香波功效及调理性影响[J]. 国际个人护理品生产商情,2017, (1): 26-29

[3] 牛丽娟, 瞿欣. 去屑香波中吡啶硫酮锌的沉积机理研究[J]. 日用化学工业, 2016, 46(12):709-711

[4] Dunlop DS, Boyd RA, Guskey SM, et al. Shampoo providing a superior combination antidandruff efficacy and condition: US6974569B2 [P]. 2005-12-13

[5] 杨建中. 有效去屑香波技术的设计原理[J]. 中国化妆品( 行业版), 2008(14): 82-87

[6] Qu X, Zhang A, Niu B, et al. Conditioning by cationic polymers on Asian hair [J]. Personal Care Europe, 2014, 7(4): 81-85

[7] Dunlop DS, Leyba EV. Anti-dandruff and conditioning shampoo containing certain cationic polymers: EP1181008A1 [P]. 2002-02-27