表面活性劑是幾乎所有清潔產品中的基石成分,包括肥皂、沐浴露、洗面奶和洗髮精。它們的主要功能是通過一系列獨特的化學機制,有效去除皮膚和頭髮表面的污垢、灰塵、皮脂(皮膚油脂)、汗水、微生物以及化妝品。術語「表面活性劑」是「表面活性劑」的縮寫,準確描述了其改變不同相(如油和水)之間的表面張力的能力,使其能夠與各種類型的雜質相互作用並去除這些雜質。
界面活性劑的效能源自其獨特的分子結構,即為兩親性,意味著每個分子都具有親水性(水喜好,極性)頭部和疏水性(油喜好,非極性)尾部。這種雙重親和性使界面活性劑分子能夠在水和油性物質(通常不相溶)之間的界面上排列。在含有界面活性劑的清潔產品與水一起塗抹在皮膚上時,界面活性劑分子的疏水尾部會被吸引到皮膚表面的油脂、皮脂和化妝殘留物上,並與之結合。同時,親水頭部則被吸引並與周圍的水互動。
當水中表面活性劑的濃度達到稱為臨界膠束濃度(CMC)的某一水平時,表面活性劑分子開始聚集形成稱為膠束的球狀結構。在這些膠束中,疏水尾部在內部聚集在一起,形成一個油性核心,而親水頭則面向外部,與水環境互動。這一過程稱為乳化,使被膠束核心內疏水尾部困住的油性物質懸浮於水中。乳化後,這些先前不溶於水的雜質能夠在清洗過程中輕易地從皮膚上沖洗掉。
表面活性劑透過降低油與水之間的界面張力來促進清潔。這種張力的降低使水能更有效地潤濕皮膚表面並滲透油性污垢,從而有助於去除它們。此外,當油性污垢從皮膚上移除後,表面活性劑幫助將其溶解於水中,防止它們在沖洗過程中重新附著到皮膚上。
清潔劑中使用的表面活性劑可以根據其親水頭的電荷分為四大類別:
陰離子表面活性劑具有帶負電荷的頭部,通常擅長起泡和形成泡沫,通過去除皮脂和油性污垢提供有效的清潔。例子包括十二烷基硫酸鈉(SLS)和月桂醇聚醚硫酸酯鈉(SLES)。雖然是有效的清潔劑,但一些陰離子表面活性劑可能對皮膚較為刺激,若未經仔細配方,可能會破壞皮膚屏障。
陽離子表面活性劑具有帶正電的頭部,常用於護髮素中,因為它們能中和靜電並使頭髮柔軟。由於有可能刺激皮膚,它們不常用作皮膚清潔劑中的主要清潔劑。
兩性(內鹽)表面活性劑在同一分子上具有正電荷和負電荷。它們通常較溫和,並且皮膚耐受性較好,常用於面部清潔劑和嬰兒洗髮精。椰油酰胺丙基甜菜鹼是一個常見的範例。兩性表面活性劑還可以幫助提高陰離子表面活性劑配方的泡沫質量和溫和性。
非離子界面活性劑具有不帶電的極性頭。它們通常非常溫和並且敏感皮膚也能很好地耐受,但可能不像陰離子界面活性劑那樣容易起泡。例子包括聚葡糖苷和山梨醇酯。 在清潔劑配方中,表面活性劑的選擇和組合對於達到有效清潔與溫和護膚之間的理想平衡至關重要。配方設計者會仔細選擇表面活性劑,並調整其濃度,以優化清潔效果,同時盡量減少對皮膚保護性脂質屏障的潛在破壞,並降低刺激風險。較新的合成表面活性劑通常被設計成對皮膚更溫和,因為它們與皮膚脂質的相互作用較少。