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​化妆品用粉体表面改性手段
2022年10月12日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:205
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化妆品中成分众多,不同成分各司其职,其中粉体材料在主要作用是为化妆品赋予色调(颜料)或构成产品的骨骼(粉体原料在粉状化妆品中比例可达百30-80%)。普通的粉质可以做到很细但极容易聚结,使得不同成分之间配伍的难度增加,又不防水防汗,易落妆,亲油性差,致使妆容不持久,厚重不自然。现今的化妆者对化妆艺术的要求越来越高,除了对遮盖性、色彩性的简单要求外,自然、透气、持久、安全、肤感等各方面也被广泛关注,表面处理过的化妆品粉体将会得到越来越广泛的应用。表面处理技术的发展为化妆品粉料带来了革新性的改良,配方看起来是那个配方,但用起来就是不一样,高端化妆品的奥秘就在其中。


大部分的颜料表面都带有氢氧基,因为这种特性,化妆层很容易被人体的汗水或皮脂弄花。为了改善这种现象,可以使用表面处理物质与氢氧基进行化学结合,让颜料表面拥有疏水性。对颜料进行表面处理的另外一个目的是,提升原料的分散性,改善原料的耐光性、耐溶剂性、抑制表面活性等方面问题,并赋予新的使用感或特性。

一、化妆品用粉体的种类

无机颜料

体质颜料:是构成骨骼的原料,以天然的粘土矿物如云母、滑石粉最具有代表性,另外还有高岭土、碳酸钙、碳酸镁、小苏打(碳酸氢钠)、氢氧化铝、六方氮化硼等等。

 

白色颜料&彩色颜料:又称为矿物性颜料,以前是粉碎天然矿物当颜料使用,但现在多数是使用合成出来的无机化合物。优点是耐光、耐热性能良好,不溶于有机溶媒。缺点是鲜明感与着色力较有机颜料弱,虽然与有机颜料相比,无机颜料的颜色种类少,但也广泛应用在各种粉底液、粉、眼影等彩妆产品上,常见品种二氧化钛、氧化锌(白色);三氧化二锌、群青、锰紫(彩色)....

有机颜料

染料(溶于水或者溶剂,具有染色功能的原料)、色淀(在染料上使用了沉淀剂,结合金属盐或特殊的有机酸,进行不溶性处理的色素)、颜料(色素自身构造不携带可溶性基,不溶于水、油、溶媒等。按构造可分类为偶氮系、靛蓝系、酞花菁系颜料等。与色淀颜料相比,着色力、隐蔽力、耐光性能好。

天然颜料

从动植物提取的色素,与合成色素相比着色力、耐光、耐热、耐药品性能弱。例如彩妆上广泛应用到的胭脂红,遗憾的因胭脂虫的栖息--亚马逊被不断破坏而这款天然颜料已被迫减产。

珠光颜料

应用于需要闪亮和光泽的唇膏、指甲油、眼影、腮红等产品,近来还应用到粉饼、隔离霜、粉底液、化妆水、面霜、睫毛膏等产品上。常见材料有天然云母珠光、合成云母珠光、金属珠光、玻璃珠光、珠光新秀--片状氧化铝等

聚合物微球

聚合物微球是指具有圆球形状且粒径在数十纳米到数百微米尺度范围内的聚合物粒子,例如:聚乙烯、尼龙、PMMA、有机硅粉。

 

中空型聚合物微球除了内部具有空腔,可将香料、水或油以及防晒、美白、祛斑等功效性活性物包埋于微球的空腔之中,可延长活性物的释放时间,明显增加化妆品的作用持久性之外,它还具有出色的光散射性能,能起到增白作用,其自身就可作为防紫外线的添加剂用于防晒化妆品中。此外,它在皮肤上的延伸性、舒适性和触感性都较好。

▼粉体原料的功能

二、表面改性手段

表面处理的工艺方法很多,依据作用效果或改性手段来命名的话,有多种分类方法。可以将其概括为六类:表面包覆改性法、表面化学改性法、机械力化学改性法、沉淀反应改性法、外膜层改性(胶囊)法和高能表面改性法。这类分类方法很直观,针对性也强,但随着表面改性技术的发展,不同方法的交互作用越来越繁杂。将其概括地分为物理法、化学法和机械力化学方法三类更简洁。

1、物理法。凡是不用表面改性剂而对粉体填料实施表面改性的方法,都可归于物理法。例如高聚物涂敷改性和高能改性方法等。涂敷改性是借助粘附力用高聚物或树脂等对粉体进行包覆改性的方法。高能表面改性是利用等离子体、电晕放电、紫外线等手段对矿物进行表面改性的方法。

2、化学法。利用各种表面改性剂或化学反应而对粉体进行表面改性的方法,通称为化学法,表面改性剂分子一端为极性基团,能与粉体表面发生物理吸附或化学反应面连接在一起,而另一端的亲油性基团(长烃链)与树脂基体形成物理缠绕或化学反应。结果表面改性剂在无机填料和有机高聚物之间架起一座“分子桥”,将极性不同、相容性甚差的两种物质偶联起来,从而增强了高聚物基体和填料之间的相互作用,改善制品性能。

3、机械力化学改性。机械力化学改性指的是通过粉碎、磨碎、摩擦等机械方法,使矿物品格结构、晶型等发生变化,体系内能增大,温度升高,促使粒子熔解、热分解、产生游离基或离子,增强矿物表面活性,促使矿物和其他物质发生化学反应或相互附着,达到表面改性目的的改性方法。机械力化学改性被认为是一种最具应用价值的高效改性方法。

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在实际生产过程中,往往是两种方法同时或连续的使用。一般来说表面处理剂的作用是通过在极性的粉体粒子表面吸附,表面处理剂的分子的极性末端指向粒子,其非极性的“尾巴”指向油性介质,它在两者之间起着界面或桥的作用。颜料表面吸附的表面处理剂层将粉体粒子隔开,粉体粒子可以较容易的分散于介质中。

三、粉体原料改性剂类型

通过各种表面处理剂及化学物理方法在粉体表面进行表面化学反应及表面化学包覆,可改善粉末分散性能以及耐光、耐温、耐候、耐化学品等诸多性能。不同的表面处理剂和处理方式使得粉体具有不同的特性,每一个表面处理剂都有其独特的性质,了解及选择经正确处理后的原料对于开发新的化妆品来说是很必要的,因此配方师能够根据配方的需要开发各种特点鲜明的产品。

改性剂

特点

氨基酸:酰基谷氨酸

柔软的肤感很强的颜料亲和力。传统的化妆品粉体原料如滑石粉、钛白粉、云母粉和高岭土等可使用氨基酸来进行表面改性处理,改善粉体与皮肤的亲和性,提高保润性。

 

金属皂

很强的皮肤附着效果。金属皂对粉体的表面处理是指粉体的表面均匀地包覆一层脂肪酸金属盐的处理方法。通常把脂肪酸与金属氧化物(除碱金属)或者盐类反应生成的新盐类称为金属皂。其中脂肪酸包括硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、油酸等;金属盐有钾、钠、铝、镁、钙、锌等,金属皂的改性,不但可以保护粉体粒子的表面形状,而且还有其独特的优点:成本较低、容易控制、操作方便、优良的憎水性、良好的皮肤亲和性、容易与油脂类原料混合。

有机硅(油)

粉体表面的基团可与有机硅化合物形成化学键,或直接覆盖在粉体颗粒表面,有机硅处理粉体的明显特点就是具有优良的疏水性,此外,硅油还具有阻隔潮气的性能(在不影响透气的情况下)、良好的润滑性以及具有高度的光泽性,与其他的化妆品原料有着优良的配伍性,且防紫外线辐射。这些特点使硅油在化妆品中的应用最为广泛。

 

日本信越有机硅公司生产的一种以有机硅涂覆于粉体的表面,跟之前相比凝重感下降,分散性变好,与化妆品的混合可以大大提高使用的滑爽感以及触感。

偶联剂

偶联剂是近年来应用广泛的改性剂,经处理后,分散性得到大大提高,且因其含有化学性质不同的两个基团,这种结构特点使其更容易和无机物表面发生化学反应。如一般化妆品无机粉体表面含有亲水的羟基等结构,化妆层容易被汗水弄花,偶联剂亲水的一端与粉体表面的基团发生化学键合,提高了粉体表面的疏水性能。

 

化妆品粉体更显著的改性效果是具有长链烷基的硅烷偶联剂(硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物),特别是含有十八个碳原子以上的烷基,因其接近于人体的脂肪成分;通常也可使用钛酸酯偶联剂作为粉体表面改性剂,钛酸酯偶联剂中具有的烷基容易水解,与无机粉体的表面羟基结合;有机锆酸酯偶联剂也可作为改性剂对粉体起作用,如作为云母珠光颜料与有机颜料之间的分子桥使得两者充分混合进行反应,提高云母珠光颜料的着色能力。

表面活性剂

一般来说表面活性剂有四种不同的类型,如:阴离子、阳离子、非离子、两性表面活性剂,表面活性剂与粉体表面的作用主要是靠静电吸附沉积、吸引等,或者直接包裹到粉体的表面,从而进行表面改性处理。

 

非离子性表面活性剂是在水中不解离成离子的表面活性剂,在化妆品中品种较多,使用剂量非常大,品种主要两大类:聚氧乙烯型和多元醇型;聚氧乙烯型有聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪酸脂、聚氧乙烯脂肪酰胺等多元醇型有烷基醇酰胺、失水山梨醇单硬脂酸酯等;在化妆品中,使用的乳化剂、泡沫剂、增稠剂、分散剂都多使用非离子性表面活性剂。

无机表面处理剂

无机表面处理最常见的用锆氧化物、硅氧化物、铝氧化物对二氧化钛表面进行处理,无机物进行表面处理的主要目的是降低二氧化钛的光催化活性,以获所需要的耐久性和光学特性。

四、偶联剂和表面活性剂的区别?

偶联剂和表面活性剂在分子结构和应用性能方面有些相似,但也有差别。二者都是由亲水和疏水两种基团组成。表面活性剂通过分子中亲水基团定向吸附在无机颜、填料表面形成单分子层,这是一种物理吸附现象,从而提高颜填料在基料中的分散性和润湿性,因此仅是物理吸附,所以表面活性剂有迁移现象影响光泽,外观和附着力。偶联剂是通过化学反应和无机颜填料表面进行偶联结合并和高分子基料进行交联,把两种不同性质的物质结合起来,起桥梁作用,从结合强度,提高颜、填料在基料中的分散程序以及降低界面自由能的幅度,偶联剂都大大胜过表面活性剂。

 

编辑整理:粉体圈Alpha

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