一种高泡型表活添加剂组合物及其制备方法与流程

本发明属于医用、牙科用或化妆用的配制品领域，尤其涉及一种高泡型表活添加剂组合物及其制备方法。

背景技术：

1、随着消费者对洗涤护肤体验的要求不断提升，洁面乳、沐浴露及洗发水等个人洗护产品已不再仅仅局限于基本的清洁功能。现代消费者愈发青睐具有丰富且丝滑的泡沫感、温和的亲肤性以及洗后不紧绷、不干涩的高端洗护体验。在这种趋势下，氨基酸类表面活性剂凭借其卓越的温和度、良好的生物降解性和与人体皮肤相近的ph值，逐渐成为洗护市场的主流成分，尤其是椰油酰甘氨酸钾等氨基酸盐类，因其起泡迅速且具有一定的去脂力，被广泛应用于各类高端洁面配方中。

2、然而传统的氨基酸表面活性剂在实际应用中依然面临着显著的技术瓶颈。首先，氨基酸表活体系普遍存在泡沫稳定性不足的问题。尽管其瞬时起泡量大，但泡沫多为大泡，质地较为松散，且在接触皮肤油脂或硬水环境时，泡沫极易发生排液破灭，难以维持持久、浓密的“奶油状”质感。其次，氨基酸盐类体系对温度较为敏感，特别是在低温环境下，体系容易出现分层、结晶或粘度骤降的情况，导致产品的货架有效期和外观稳定性受到限制。

3、为了弥补上述缺陷，现有的技术方案通常会通过复配两性表面活性剂（如甜菜碱类）或非离子表面活性剂（如烷基多糖苷）来提升体系的稳泡性和耐硬水性。甜菜碱类表面活性剂虽然能够起到一定的增稠和调理作用，但在高浓度的氨基酸表活体系中，其与主表活之间的相互作用往往仅限于简单的电荷吸引，难以形成稳定的空间网状结构，对于改善泡沫的弹性和细腻度作用有限。而烷基多糖苷虽然起泡性能良好，但其较大的极性头基容易破坏体系的稠度，且单独使用时肤感偏涩，难以实现细腻的洗后触感。

4、近年来，超分子液晶结构在洗护配方中的应用引起了广泛关注。层状液晶结构能够模拟人体皮肤的角质层脂质排列，通过在水相中形成致密的双分子层，不仅可以显著提升体系的表观粘度，还能像“仓库”一样将香精、油脂等功能性成分包裹在层间。这种结构在洗涤过程中能够有效增强泡沫的强度，减少水分排液，使泡沫更加浓郁持久。然而，在以氨基酸表面活性剂为主的体系中诱导自发形成层状液晶极具挑战性。这通常需要精确匹配表面活性剂的亲水亲油平衡值（hlb），并引入特定的亲脂性组分如氢化蓖麻油、胆甾醇衍生物等作为“晶核”。

5、目前的难点在于，传统的氢化蓖麻油或胆甾醇硬脂酸酯等脂质组分在常温下多为固体或半固体，其亲水性极差，很难在简单的搅拌混合条件下均匀地融入氨基酸表活水溶液中。如果分散不均，体系极易出现析出或粗糙的颗粒感，不仅破坏了外观，更无法形成有效的液晶屏障。同时，普通的辅助表面活性剂往往难以在界面膜上产生足够的强度来稳定这种复杂的“油-水-表活”多相体系。

6、因此，行业内迫切需要一种新型的高泡型表活添加剂组合物，能够通过组分间的自组装效应，在无需复杂外力诱导的前提下，在水相中自发形成稳定的超分子液晶结构。这种组合物不仅要继承氨基酸表活的高起泡性能，更要通过特定的物理化学作用，大幅提升泡沫的粘弹性、耐硬水能力以及体系的温控稳定性，从而满足现代高端洗护用品对极致泡沫美学和温和护肤功效的双重追求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种高泡型表活添加剂组合物，按质量份计算包括以下成分：羟烷基化改性椰油酰甘氨酸钾，25.0-45.0份；聚醚改性月桂基羟基磺基甜菜碱，8.0-18.0份；胆甾醇羟基硬脂酸酯，1.5-10.0份；氢化蓖麻油，1.5-15.0份；辅助表活剂，2.0-15.0份；烷基多糖苷，1.0-10.0份。

2、所述辅助表活剂为具有多羟基结构的非离子表面活性剂。

3、所述羟烷基改性椰油酰甘氨酸钾为以椰油酰甘氨酸钾为原料，通过五元环状碳酸酯与椰油酰甘氨酸钾发生开环羟烷基化反应所得。

4、所述聚醚改性月桂基羟基磺基甜菜碱为以月桂基羟基磺基甜菜碱为原料，由聚醚缩水甘油醚与月桂基羟基磺基甜菜碱分子结构中的羟基发生开环接枝反应所得。

5、优选的，所述羟烷基化改性椰油酰甘氨酸钾的制备方法具体包括：（1）将椰油酰甘氨酸钾加入反应容器中，在惰性气体氛围下升温至110°c-150°c，加入催化剂并搅拌均匀；所述催化剂用量为椰油酰甘氨酸钾质量的0.2%-1.0%。

6、（2）向反应容器中滴加五元环状碳酸酯，所述五元环状碳酸酯与椰油酰甘氨酸钾的摩尔比为1.1-1.3:1。

7、（3）滴加完成后，在100°c-130°c条件下继续保温反应，直至减压检测无残留环状碳酸酯。

8、（4）反应结束后，利用有机酸调节体系ph值至7.5-9.0，纯化得到所述羟烷基化改性椰油酰甘氨酸钾。

9、所述环状碳酸酯类化合物选自c3至c10的五元环状碳酸酯。

10、优选的，所述聚醚改性月桂基羟基磺基甜菜碱的制备方法具体包括：（1）将月桂基羟基磺基甜菜碱水溶液加入反应容器中，加入碱性催化剂并搅拌升温至70°c-95°c；所述碱性催化剂用量为月桂基羟基磺基甜菜碱质量的0.1%-0.5%。

11、（2）向反应容器中滴加聚醚缩水甘油醚，控制摩尔比为0.9-1.1:1；在80°c-110°c下进行开环接枝反应。

12、（3）监测体系中环氧值的变化，待环氧基团完全反应后，停止反应。

13、（4）利用酸调节ph至6.5-7.5，纯化得到所述聚醚改性月桂基羟基磺基甜菜碱。

14、所述聚醚缩水甘油醚为以聚氧乙烯聚氧丙烯共聚醚为骨架的双官能团环氧聚醚；所述聚氧乙烯聚氧丙烯共聚醚的数均分子量为600-4000，且分子链中聚氧乙烯（eo）单元与聚氧丙烯（po）单元的摩尔比为1:1-4。

15、优选的，所述氢化蓖麻油的羟值为140-170mgkoh/g。

16、优选的，所述烷基多糖苷为c8至c14的烷基多糖苷。

17、优选的，所述高泡型表活添加剂组合物在水相体系中自发形成超分子液晶结构。

18、本发明的第二个目的是提供前述高泡型表活添加剂组合物制备方法，具体包括以下步骤：（1）预混：将所述氢化蓖麻油、胆甾醇羟基硬脂酸酯与辅助表活剂混合，升温至搅拌熔融至透明均匀油相。

19、（2）复合：向油相中加入所述羟烷基化改性椰油酰甘氨酸钾和聚醚改性月桂基羟基磺基甜菜碱，在加热条件下搅拌形成均匀的表活-油脂杂化体系。

20、（3）稀释与调节：加入所述烷基多糖苷及水，搅拌降温；降温到预定温度后均质处理诱导形成稳定的层状液晶结构，得到所述高泡型表活添加剂组合物。

21、本发明的第三个目的是提供前述高泡型表活添加剂组合物在制备个人洗护用品中的应用；包括但不限于洁面乳、洗面奶、沐浴露、洗发水或剃须膏等。

22、本发明高泡型表活添加剂组合物的工作原理基于分子结构精密改性诱导的超分子自组装机制。通过对核心表面活性剂骨架的化学修饰，改变了组分间的相互作用能与几何堆积参数，从而在水相体系中构建出高度稳定的层状液晶相。

23、在分子改性层面，羟烷基化改性椰油酰甘氨酸钾（a1）通过五元环状碳酸酯在氨基酸头基附近引入羟烷基侧链，增加了分子间的氢键结合位点并降低了临界胶束浓度。这一改性改变了分子的堆积参数（packingparameter），使其从形成球形胶束的几何倾向转变为形成双分子层结构的倾向。同时，聚醚改性月桂基羟基磺基甜菜碱（a2）利用双官能团环氧聚醚的桥接作用实现了分子的二聚化。改性后的a2组分具备较长的柔性聚醚链，其中的po单元作为疏水锚点增强了界面附着力，而eo单元则通过氢键在水相中形成致密的空间网络，显著提升了界面膜的流变学性能与弹性模量。

24、在整体体系的自组装逻辑中，高熔点的氢化蓖麻油与胆甾醇羟基硬脂酸酯充当了层状液晶形成的结构模板。在制备工艺的熔融与均质过程中，改性后的a1与a2组分凭借新引入的羟基与聚醚官能团，与高羟值的氢化蓖麻油产生强烈的氢键耦合。随着体系降温，在烷基多糖苷（apg）与多羟基辅助表活剂的协同作用下，各组分自发进行定向排列。由于改性组分具备较大的空间位阻，体系避开了完全的结晶固化，转而形成有序交替的“水-油”层状液晶结构（lamellarphase）。该结构通过液晶层间的结构力将油脂均匀分散并锁定在双分子层内部，有效抑制了油脂对表面活性剂单分子膜的铺展与消泡作用。

25、该组合物实现高稳泡性能的微观机理，主要归因于层状液晶膜对气液界面排液效应（drainage）的机械阻滞作用。层状液晶结构赋予了气泡壁显著的粘弹性与持水能力，液晶层间的水分受氢键网络束缚而不易流失，从而维持了泡沫膜的厚度与完整性。这种多层液晶膜结构不仅提供了极高的膜强度，防止气泡间的合并（coalescence）与瓦解，更在宏观上表现为极高的泡沫密实度与剪切应力。通过上述超分子自组装路径，组合物在保障瞬时起泡性能的同时，通过层状液晶的结构力实现了对高载量油脂体系下泡沫稳定性的本质提升。

26、本发明的有益效果如下：（1）通过分子改性诱导体系形成层状液晶结构，解决了传统氨基酸表活在高油脂载量下难以维持泡沫稳定性的技术难题，实现了高含油量与高起泡性能的共存。

27、（2）改性后的甜菜碱二聚体与改性甘氨酸钾产生强烈的氢键协同，大幅增强了气液界面的膜强度，使泡沫具有极高的密实度和抗压溃能力。

28、（3）层状液晶结构通过其独特的空间位阻和结构力，有效锁闭水分并抑制泡沫排液效应，显著延长了泡沫在皮肤摩擦过程中的持存时间。

29、（4）采用环状碳酸酯和环氧开环改性路径，替代了传统的氯代烷基化或高温脱水工艺，反应副产物极少且不涉及致癌残留，生产过程更加绿色安全。

30、（5）组合物不仅能稳定氢化蓖麻油等功能性油脂，还能通过多羟基结构的协同效应提升辅助表活剂的效能，降低了终端配方中增稠剂的使用量。

31、（6）改性后的表活分子具有更大的空间位阻，减少了单体分子对皮肤角质层的渗透，在保持高效清洁力的同时提供了极佳的温和性。