表面處理粉體化妝品

1、表面處理粉體在化妝品中的應用組員：楊訓武、張夢宇、陳霞、胡建、郭凱旋、汪清、朱新平摘要：本文主要介紹化妝品級不同種類的表面處理粉體在化妝品中的 應用。關鍵字：表面處理、表面處理劑、偶聯(lián)劑、含氫硅油、化妝品一、化妝品原料簡介化妝品是以天然、合成或者提取的各種作用不同物質(zhì)做為原料， 經(jīng)加熱、攪拌和乳化等生產(chǎn)程序加工而成的化學混合物質(zhì)?；瘖y品的 原料種類繁多，性能各異。根據(jù)化妝品的原料性能和用途，大體上可 分為基質(zhì)原料和輔助原料兩大類。 前者是化妝品的一類主體原料，在 化妝品配方中占有較大比例，是化妝品中起到主要功能作用的物質(zhì)。 后者則是對化妝品的成形、穩(wěn)定或賦予色、香以及其它特性起作用， 這些物質(zhì)

2、在化妝品配方中用量不大， 但卻極其重要。不同的原料有著 不同的性質(zhì)及用途，憑借這些原料結構及性能的差異可以生產(chǎn)出不同 的品牌層次的化妝品原料?；瘖y品通用基質(zhì)原料包括：1、油性原料，是化妝品應用最廣的 原料，在護膚廣品中起保護、潤濕和柔軟皮膚作用，在發(fā)用廣品中起 定型、美發(fā)作用；2、表面活性劑，能降低水的表面張力，具備去污、 潤濕、分散、發(fā)泡、乳化、增稠等功能，被譽為工業(yè)味精；3、保濕劑、是膏霜類化妝品必不可少的原料，其作用是防止膏體干裂，保持 皮膚水分；4、粘結劑，主要用于發(fā)膠、摩絲及膠狀面膜； 5、粉料， 主要用于制造香粉類產(chǎn)品；6、顏料、染料，主要用于制造美容修飾類產(chǎn)品；7、防腐劑、抗氧劑

3、，在化妝品保質(zhì)期內(nèi)和消費者使用過程 中抑制微生物生長；8、香料，增加化妝品香味，提高產(chǎn)品身價；9、其他原料，包括紫外線吸收劑、用于染黑發(fā)的染料中間體、燙發(fā)原料、 抑汗劑、祛臭劑、防皮膚干裂的原料、防粉刺原料等。常見的天然添加劑有水解明膠、透明質(zhì)酸、超氧化歧化酶（SOD）、 蜂王漿、絲素、水貂油、珍珠、蘆薈、麥飯石、有機錯、花粉、褐澡 酸、沙棘、中草藥等。下面就應用最為廣泛的一種展開介紹：表面活性劑1、表面活性劑化學結構表面活性劑從化學結構看，表面活性劑一端為疏水基，另一端為 親水基。表面活性劑有去處污垢，增稠、發(fā)泡、潤濕等功能，目前已 經(jīng)廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，被化工界稱為工業(yè)味精。現(xiàn)今全世界表面

4、活 性劑年產(chǎn)值已經(jīng)達到1600萬t,這些表面活性劑是化妝品中普遍使用 的原料。2、表面活性劑的特性表面活性劑有三種特性：（1）去污作用，生產(chǎn)清潔類化妝品利用 該特性；（2）乳化作用，生產(chǎn)膏霜類、以及香波類用的表面活性劑作 為乳化劑；（3）濕潤滲透作用，如染發(fā)劑、燙發(fā)劑均勻接觸皮膚，面 霜、唇膏用于涂展。3、表面活性劑的種類表面活性劑的種類很多，通常的按其在水溶液中離解程度分為兩 類：非離子性表面活性劑和離子型表面活性劑；后者分為三類，陰離 子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩型離子表面活性劑。非離子性表面活性劑是在水中不解離成離子的表面活性劑，在化妝品中，品種較多，使用劑量非常大，品種主要兩大類

5、：聚氧乙烯型 和多元醇型；聚氧乙烯型有聚氧乙烯脂肪醇酬、聚氧乙烯烷基酚酬、 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、 失水山梨醇單硬脂酸酯等；在化妝品中，使用的乳化劑、泡沫劑、增 稠劑、分散劑都多使用非離子性表面活性劑。在化妝品中，除使用上述原料外還有以下物質(zhì)：溶劑原料、香精 香料、染料、顏料以及防腐劑、抗氧劑等。這些物質(zhì)在化妝品中起到 重要作用。二、化妝品原料選用規(guī)則雖然說化妝品原料種類極其廣泛，但具體生產(chǎn)制造過程中選用化 妝品原料時應注意以下幾點：1、廣泛性前面說過，原料越來越多，應該說凡是對人體皮膚、毛發(fā)、指甲 等外部器官有清潔、保護、滋養(yǎng)、治療和美化作用的物質(zhì)都可

6、以被選 用。2、有效性選用的原料應該在化妝品中發(fā)揮確實有效的作用。3、針對隹化妝品的品種很多，應根據(jù)化妝品最終體現(xiàn)的效果有針對性地選 擇原料4、配伍性化妝品本身是一個復雜的多元體系，它要求原料在復配體系中有 良好的配伍性質(zhì)，從而確保體系物理化學體系性質(zhì)穩(wěn)定。5、原料的安全性應考慮原料對人體是否具有傷害。6、原料的特殊性部分化妝品具有特殊的功能和療效，他們是通過加入有特殊功效 的原料而實現(xiàn)的，這就需要根據(jù)特殊的作用去選擇。7、原料的時效性化妝品既是日常生活必需品，也是順應時代潮流的消費品。要求 化妝品原料也要不斷地推陳出新，原料的選擇也要有時代的特征、潮 流的特征和高科技的含量。三、表面處理過的

7、粉體原料在化妝品中的應用眾所周知粉質(zhì)原料在化妝品中有著廣泛的應用， 主要運用于粉末 狀化妝品，爽身粉、香粉、粉餅、唇膏、胭脂以及眼影等原料。在化 妝品中主要起到遮蓋、滑爽、附著、吸收、延展作用；常用在化妝品 中的原料有無機粉質(zhì)原料、有機粉質(zhì)原料以及其它粉質(zhì)原料。 這些原 料一般均含有對皮膚有毒性作用的重金屬， 應用時，重金屬含量不得 超過國家化妝品衛(wèi)生規(guī)范規(guī)定的含量。近年來，隨著化妝品工業(yè)的不斷發(fā)展，表面處理過的粉體在化妝 品中得到了越來越廣泛的拓展。通過各種表面處理劑及化學物理方法 在粉體表面進行表面化學反應及表面化學包覆，可改善粉末分散性能 以及耐光、耐溫、耐候、耐化學品等諸多性能。不同的

8、表面處理劑和 處理方式使得粉體具有不同的特性，每一個表面處理劑都有其獨特的 性質(zhì)，了解及選擇經(jīng)正確處理后的原料對于開發(fā)新的化妝品來說是很 必要的，因此配方師能夠根據(jù)配方的需要開發(fā)各種特點鮮明的產(chǎn)品。1、表面處理劑的分類根據(jù)表面處理劑的不同，分為無機面處理和有機表面處理。 依據(jù) 處理后的粉體的性質(zhì)，分為親水性表面處理和疏水性表面處理。 無機 表面處理最常見的用皓氧化物、硅氧化物、鋁氧化物對二氧化鈦表面 進行處理，無機物進行表面處理的主要目的是降低二氧化鈦的光催化 活性，以獲所需要的耐久性和光學特性。有機表面處理采用硬脂酸， 硬脂酸鹽(或其它脂肪酸鹽)，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，全氟磷 酸酯，硅

9、烷偶聯(lián)劑，含氫硅油，其它等表面處理劑。化妝品中常用的 粉體包括滑石粉、高嶺土、云母粉、碳酸鈣、鈦白粉、氧化鋅、二氧 化硅、氧化鐵顏料、色淀、尼龍粉等。以下是部分簡介：(1) 、滑石粉為天然硅酸鹽，主要成分為含水硅酸鎂。特性為色白、 滑爽、柔軟，對皮膚不發(fā)生任何化學反應，主要用作爽身粉、香 粉、粉餅、胭脂等各種粉類的化妝品的重要原料。(2) 、高嶺土高嶺土又叫白陶土，主要成分為含水硅酸鋁，為白色或淡黃 色細粉，對皮膚的黏附性能好，有抑制皮脂及吸汗的性能，在化 妝品中與滑石粉配合使用，有緩解消除滑石粉光澤的作用，主要用作粉條、眼影、爽身粉、香粉、粉餅、胭脂等各種粉類的化妝 品的重要原料。(3) 、

10、鈦白粉為無臭、無味、白色、無定形微粒細粉末，具有較強的遮蓋 力，對紫外線透過率較低，因此，應用于防曬化妝品中，也用于 粉條、眼影、爽身粉、香粉、粉餅、胭脂等各種粉類的化妝品的 重要遮蓋劑。(4) 、云母粉淺灰色鱗片狀的結晶粉末。由于其分子結構特性，使其有很 強的附貼性和適度的光澤感及柔潤感，經(jīng)過特殊加工，可制成合 成云母，提高白色度同時改善妝面的亮度和持久性。(5) 、二氧化硅粉有天然及合成兩種，天然結晶產(chǎn)物也稱石英，人工合成產(chǎn)品多為 非晶質(zhì)構造。目前市場上使用的以人工合成品為主， 有較強的增滑性 和吸油性，用于各種粉類產(chǎn)品，也可作為膏霜產(chǎn)品中的增粘劑和穩(wěn)定 劑。2、表面處理的方法表面處理的工

11、藝方法很多，依據(jù)作用效果或改性手段來命名的話，有多種分類方法。可以將其概括為六類：表面包覆改性法、表面 化學改性法、機械力化學改性法、沉淀反應改性法、外膜層改性(膠 囊)法和高能表面改性法。這類分類方法很直觀，針對性也強，但隨 著表面改性技術的發(fā)展，不同方法的交互作用越來越繁雜。將其概括 地分為物理法、化學法和機械力化學方法三類更簡潔。(1) 、物理法凡是不用表面改性劑而對粉體填料實施表面改性的方法，都可歸于物理法。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樹脂等對粉體進行包覆改性 的方法。如用聚乙二醇包覆硅灰石。將此改性硅灰石填充PP,能有效地提高PP的缺口沖擊強度和

12、低溫性能。高能表面改性是利用等離子體、電暈放電、紫外線等手段對礦物 進行表面改性的方法。李瑞海等通過高能輻照，使碳酸鈣表面接上乙 烯基單體，形成一層有機膜。該有機膜改善了HDPE和CaC03之間的相容性，改性后體系的拉伸強度和沖擊韌性有明顯提高， 加上二流 變性能也有所改善，其熔體粘度低，溫敏性好。這種方法改性效果好， 填料表面生成的有機膜具有高度均勻、致密、與基體粘附強等優(yōu)點。 這是別的表面改性方法所無法達到的，被認為是粉體表面改性的一個 新動向。但該工藝復雜、成本高，目前還難于工業(yè)化應用。(2) 、化學法利用各種表面改性劑或化學反應而對粉體填料進行表面改性的 方法，通稱為化學法，表面改性劑

13、分子一端為極性基團，能與粉體表 面發(fā)生物理吸附或化學反應面連接在一起，而另一端的親油性基團 (長炷鏈)與樹脂基體形成物理纏繞或化學反應。結果表面改性劑在 無機填料和有機高聚物之間架起一座“分子橋”，將極性不同、相容 性甚差的兩種物質(zhì)偶聯(lián)起來，從而增強了高聚物基體和填料之間的相互作用，改善制品性能。(3)、機械力化學改性機械力化學改性指的是通過粉碎、磨碎、摩擦等機械方法，使礦 物品格結構、晶型等發(fā)生變化，體系內(nèi)能增大，溫度升高，促使粒子 熔解、熱分解、產(chǎn)生游離基或離子，增強礦物表面活性，促使礦物和 其他物質(zhì)發(fā)生化學反應或相互附著，達到表面改性目的的改性方法。 機械力化學改性被認為是一種最具應用價

14、值的高效改性方法。丁浩、盧壽慈等認為，機械力化學改性有兩層含義：第一， 利 用礦物超細粉碎過程中機械應力的作用激活礦物表面，使表面晶體結構與物理化學性質(zhì)發(fā)生變化，從而實現(xiàn)改性，滿足應用需要；第二, 利用機械應力對表面的激活作用和由此產(chǎn)生的離子和游離基，引發(fā)單體烯炷類有機物聚合，或使偶聯(lián)劑等表面改性劑高效附著而實現(xiàn)改 性。通常說的機械力化學改性一般指第二層含義。利用機械力化學改性方法，可以對填料進行表面改性、表面接枝 改性和粒一粒包覆改性。在實際生產(chǎn)過程中，往往是兩種方法同時或連續(xù)的使用。 一般來 說表面處理劑的作用是通過在極性的粉體粒子表面吸附，表面處理劑的分子的極性末端指向粒子，其非極性的“

15、尾巴”指向油性介質(zhì)，它在兩者之間起著界面或橋的作用。顏料表面吸附的表面處理劑層將 粉體粒子隔開，粉體粒子可以較容易的分散于介質(zhì)中。3、影響改性的主要因素(1) 粉體原料的性質(zhì)粉體原料的比表面積、粒度大小和粒度分布、比表面能、表面物 理化學性質(zhì)、團聚性等均對改性效果有影響。(2) 表面改性劑配方粉體的表面改性在很大程度上是通過表面改性劑在粉體表面的作用來實現(xiàn)的，因此表面改性劑的配方對改性效果有直接影響。表面改性劑品種的選擇主要由粉體原料的性質(zhì)、 產(chǎn)品的用途或應用領域以 及工藝、價格、環(huán)保等因素決定；用量需通過改性實驗和應用性能實 驗來確定，理論上在顆粒表面達到單分子層吸附所需的用量為最佳用 量；

16、添加方法最好是表面改性劑和粉體均勻充分的接觸，以達到改性劑的高度分散和均勻包覆。(3) 表面改性工藝要求滿足表面改性劑的應用要求，對表面改性劑的分散性能好， 能夠?qū)崿F(xiàn)牢固均勻的包覆；同時要求工藝簡單、參數(shù)可控性好、產(chǎn)品 質(zhì)量穩(wěn)定、能耗低、污染小。目前主要采用的工藝有干法、濕法、粉 碎和表面改性合二為一、干燥和表面改性合二為一等。(4) 表面改性設備表面改性設備性能的優(yōu)劣，關鍵在于以下基本工藝特性：A、對粉體及表面改性劑的分散性。B、使粉體與表面改性劑有接觸或作用 的機會。C、改性溫度和停留時間。D、單位產(chǎn)品能耗和磨耗。E、粉 塵污染。F、設備的運轉狀態(tài)。高性能的表面改性劑應能夠使粉體及 表面改

17、性劑的分散性好、粉體與表面改性劑的接觸或作用機會均等， 以達到均勻的單層吸附、減少改性劑用量；同時，能方便調(diào)節(jié)改性溫 度、反應或停留時間，以達到牢固包覆和使溶劑或稀釋劑完全蒸發(fā)； 此外，單位產(chǎn)品能耗和磨耗應較低，無粉塵污染，設備操作簡單，運 行平穩(wěn)。4、表面處理粉體舉例下面主要介紹近年來在化妝品中使用比較廣泛的表面處理粉 體，及其應用。(1)硅氧烷表面處理粉體：硅氧烷表面處理粉體是目前使用最廣泛的表面處理粉體，大量 應用在粉餅、干濕兩用粉餅、眼影、眼影膏、腮紅、熱灌粉底、粉底 液等產(chǎn)品中。硅氧烷處理的粉體是在粉粒子的表面化學鍵結合了硅 氧烷分子，因此具有優(yōu)異的防水性，延展性、流動性、分散性和吸

18、附 性，細膩感也非常好。特別是應用在硅油體系中能達到非常好的使用 效果。早期的硅氧烷表面處理劑是使用含氫硅油，如：道康寧的DC 一1107、G的TSF一 484、信越的KF 一 99,由于含有一定數(shù)量的比較 活潑SiH鍵，在催化劑作用下，可與其它含雙鍵、羥基等活性基團 的化學物質(zhì)發(fā)生反應，生成具有各種特殊性能的硅產(chǎn)品，能在某些金 屬鹽觸媒的催化下，在各種基材表面交聯(lián)行成防水膜。不使用催化劑 的話要在高溫下且反應時間較長。這種表面處理劑處理過的粉體的特點是疏水性突出，耐皮膚的汗和分泌的油脂，在皮膚保留時間長， 能在極性低的油類介質(zhì)中有很好的分散。缺點是可能殘留有活性基， 在堿性條件下會有氫氣放出

19、，因此對某些產(chǎn)品來說并不合適，而且他們亦不易在一些酯類中分散烷基硅偶聯(lián)劑處理的粉體，近年來隨著偶聯(lián)劑的不斷發(fā)展，越來 越多的偶聯(lián)劑開始應用在粉體的表面處理上。長鏈烷基烷氧基硅烷 是一類新型的有機硅偶聯(lián)劑，其結構通式為RSiRnX3-n,其中n = 03, x通常為一OCH3、一0C2H5等，R為長鏈烷基。化妝品中使用較多 的烷基硅偶聯(lián)劑是辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十 二烷 基三乙氧基硅烷。這類烷基硅偶聯(lián)劑的結構是：R-S iX 3，這里X 是一個可水解的烷氧基團(化妝品中一般采用乙氧基 )；R這里是 長鏈烷基基團。硅烷氧基團能夠與許多填料的表面基團反應。它們首先可與水反應，產(chǎn)生硅三醇

20、，釋放出副產(chǎn)物乙醇。接著硅醇基團與填 料表面的羥基發(fā)生縮合反應，相鄰的硅氧烷可以進一步反應，在填料 表面產(chǎn)生聚硅氧烷。通過引入長鏈烷基增強了粉體的親油性，與皮膚 親和性更好，在化妝品中可用作光亮助劑、疏水劑、潤滑劑、滑爽劑 等，能賦予化妝品優(yōu)異的護膚性、疏水透氣性、抗氧化性、紫外防護 性、柔軟性、滑爽性、防粘性等性能。烷基硅偶聯(lián)劑處理過的粉體即 對油水有極強的相斥作用，持久耐用(不會因汗和皮脂而改變顏色)， 又由于含有長鏈烷基基團，與皮膚有很好的親和性。(2) 鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑等這一類偶聯(lián)劑處理的粉體。下 面以鈦酸酯為例。鈦酸酯有通用結構：XO.T i.(OY) 3，這里XO一可以是

21、一個烷氧 基基團，它能與無機填料表面羥基反應，一OY是有機官能片段。Y 部分可以包含幾個不同的基團?；瘖y品中一般使用的是異丙基三異硬脂酸鈦酸酯，美國K e n r i c h公司生產(chǎn)。用異丙基三異硬脂酸鈦 酸酯處理過的原料，表面形成一層均勻的親油的異硬脂酸鹽基團膜， 所 以是親油的，可以給皮膚以極好的有機特性貼膚性并獲得優(yōu)異的防水 性。這類表面處理劑處理過的粉體在油酯中分散效果好，因而應用也較為普遍。例如熱灌粉膏，W/O粉底液等。與未經(jīng)處理過的粉體相 比具有很好的可澆注性和流動性，對皮膚親和性好，粘度也更低。(3) 其它表面處理粉體，用于化妝品粉體的表面處理方法還有很多。例如表面活性劑處理、氨

22、基酸、脂肪氨基酸、有機酯、卵磷脂、 金屬皂、即防水又防油的全氟磷酸酯等等。有的粉體原料是經(jīng)過多 重的復合表面處理，我們最常使用的油溶性鈦白粉就是用皓氧化物、 硅氧化物、鋁氧化物再加上硬脂酸鋁進行復合表面處理。化妝品粉體表面處理技術走在世界前列的是日本和美國，韓國也緊隨其后。如美國的KOBO,日本的三好化成、大東化成等等。(4) 一些表面處理粉體的比較和應用實例。A:普通鈦白粉B :異丙基三異硬脂酸鈦酸酯表面處理鈦白粉C :含氫硅油表面處理鈦白粉D:癸基三乙氧基硅烷表面處理鈦白粉1 :取A、B、C、D各5克分別放入盛有5 0 ml水的燒杯中，攪 拌后觀察。A、 加入水中后在水中分散，杯底有沉淀；

23、B、加入水中后在靜止的水中能漂浮 1小時以上；C、加入水中后在靜止的水中能漂浮 1小時以上；D、加入水中后在靜止的水中能漂浮 1小時以上。2 :取A、B、C、D各4 0克分別制備40%的以下的溶劑的溶液, 研磨，靜置1小時后觀察。結果見表：項目DC 一 345聚二甲基硅氧烷 100cst白油A分散液不能流動分散液不能流動分散液不能流動B分散液能白由流動，油粉分層不明顯分散液能白由流動，油粉分層最明顯分散液能白由 動，油粉分層不 明顯C分散液能白由流動，油粉分層不明顯分散液能白由流動，油粉分層不明顯分散液能白由流動，油粉分層最明顯D分散液能白由流動，油粉分層不明顯分散液能白由流動，油粉分層不明顯分散液能白由流，油粉分層不明顯(5)配方舉例：熱灌型固體霜狀粉餅成分A相異丙基三異硬脂酸鈦酸酯處理鈦白粉異丙基二異硬脂酸鈦酸酯處理氧化鐵黃異丙基三異硬脂酸鈦酸酯處理氧化鐵紅異丙基三異硬脂酸鈦酸酯處理氧化鐵黑異丙基三異硬脂酸鈦酸酯處理辛烯基琥珀酸鋁淀粉異丙基三異硬脂酸鈦酸酯處理絹云母二氧化硅B相角鯊烷聚二甲基硅氧烷5 c st棕桐酸異辛酯聚甘油2三異砸脂酪酯白油氫化椰油甘油酯微晶臘巴西臘地蠟C相尼龍一1 2D相防腐劑操作工藝： 、粉碎組分A直到完全顯色。重量(%)130.330-330.1015.005. 242. 0