表面处理粉体化妆品

1、表面处理粉体在化妆品中的应用组员：杨训武、张梦宇、陈霞、胡建、郭凯旋、汪清、朱新平摘要：本文主要介绍化妆品级不同种类的表面处理粉体在化妆品中的 应用。关键字：表面处理、表面处理剂、偶联剂、含氢硅油、化妆品一、化妆品原料简介化妆品是以天然、合成或者提取的各种作用不同物质做为原料， 经加热、搅拌和乳化等生产程序加工而成的化学混合物质。化妆品的 原料种类繁多，性能各异。根据化妆品的原料性能和用途，大体上可 分为基质原料和辅助原料两大类。 前者是化妆品的一类主体原料，在 化妆品配方中占有较大比例，是化妆品中起到主要功能作用的物质。 后者则是对化妆品的成形、稳定或赋予色、香以及其它特性起作用， 这些物质

2、在化妆品配方中用量不大， 但却极其重要。不同的原料有着 不同的性质及用途，凭借这些原料结构及性能的差异可以生产出不同 的品牌层次的化妆品原料。化妆品通用基质原料包括：1、油性原料，是化妆品应用最广的 原料，在护肤广品中起保护、润湿和柔软皮肤作用，在发用广品中起 定型、美发作用；2、表面活性剂，能降低水的表面张力，具备去污、 润湿、分散、发泡、乳化、增稠等功能，被誉为工业味精；3、保湿剂、是膏霜类化妆品必不可少的原料，其作用是防止膏体干裂，保持 皮肤水分；4、粘结剂，主要用于发胶、摩丝及胶状面膜； 5、粉料， 主要用于制造香粉类产品；6、颜料、染料，主要用于制造美容修饰类产品；7、防腐剂、抗氧剂

3、，在化妆品保质期内和消费者使用过程 中抑制微生物生长；8、香料，增加化妆品香味，提高产品身价；9、其他原料，包括紫外线吸收剂、用于染黑发的染料中间体、烫发原料、 抑汗剂、祛臭剂、防皮肤干裂的原料、防粉刺原料等。常见的天然添加剂有水解明胶、透明质酸、超氧化歧化酶（SOD）、 蜂王浆、丝素、水貂油、珍珠、芦荟、麦饭石、有机错、花粉、褐澡 酸、沙棘、中草药等。下面就应用最为广泛的一种展开介绍：表面活性剂1、表面活性剂化学结构表面活性剂从化学结构看，表面活性剂一端为疏水基，另一端为 亲水基。表面活性剂有去处污垢，增稠、发泡、润湿等功能，目前已 经广泛用于工农业生产，被化工界称为工业味精。现今全世界表面

4、活 性剂年产值已经达到1600万t,这些表面活性剂是化妆品中普遍使用 的原料。2、表面活性剂的特性表面活性剂有三种特性：（1）去污作用，生产清洁类化妆品利用 该特性；（2）乳化作用，生产膏霜类、以及香波类用的表面活性剂作 为乳化剂；（3）湿润渗透作用，如染发剂、烫发剂均匀接触皮肤，面 霜、唇膏用于涂展。3、表面活性剂的种类表面活性剂的种类很多，通常的按其在水溶液中离解程度分为两 类：非离子性表面活性剂和离子型表面活性剂；后者分为三类，阴离 子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两型离子表面活性剂。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

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。在化妆品中，除使用上述原料外还有以下物质：溶剂原料、香精 香料、染料、颜料以及防腐剂、抗氧剂等。这些物质在化妆品中起到 重要作用。二、化妆品原料选用规则虽然说化妆品原料种类极其广泛，但具体生产制造过程中选用化 妆品原料时应注意以下几点：1、广泛性前面说过，原料越来越多，应该说凡是对人体皮肤、毛发、指甲 等外部器官有清洁、保护、滋养、治疗和美化作用的物质都可

6、以被选 用。2、有效性选用的原料应该在化妆品中发挥确实有效的作用。3、针对隹化妆品的品种很多，应根据化妆品最终体现的效果有针对性地选 择原料4、配伍性化妆品本身是一个复杂的多元体系，它要求原料在复配体系中有 良好的配伍性质，从而确保体系物理化学体系性质稳定。5、原料的安全性应考虑原料对人体是否具有伤害。6、原料的特殊性部分化妆品具有特殊的功能和疗效，他们是通过加入有特殊功效 的原料而实现的，这就需要根据特殊的作用去选择。7、原料的时效性化妆品既是日常生活必需品，也是顺应时代潮流的消费品。要求 化妆品原料也要不断地推陈出新，原料的选择也要有时代的特征、潮 流的特征和高科技的含量。三、表面处理过的

7、粉体原料在化妆品中的应用众所周知粉质原料在化妆品中有着广泛的应用， 主要运用于粉末 状化妆品，爽身粉、香粉、粉饼、唇膏、胭脂以及眼影等原料。在化 妆品中主要起到遮盖、滑爽、附着、吸收、延展作用；常用在化妆品 中的原料有无机粉质原料、有机粉质原料以及其它粉质原料。 这些原 料一般均含有对皮肤有毒性作用的重金属， 应用时，重金属含量不得 超过国家化妆品卫生规范规定的含量。近年来，随着化妆品工业的不断发展，表面处理过的粉体在化妆 品中得到了越来越广泛的拓展。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

8、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。1、表面处理剂的分类根据表面处理剂的不同，分为无机面处理和有机表面处理。 依据 处理后的粉体的性质，分为亲水性表面处理和疏水性表面处理。 无机 表面处理最常见的用皓氧化物、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。有机表面处理采用硬脂酸， 硬脂酸盐(或其它脂肪酸盐)，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂，全氟磷 酸酯，硅

9、烷偶联剂，含氢硅油，其它等表面处理剂。化妆品中常用的 粉体包括滑石粉、高岭土、云母粉、碳酸钙、钛白粉、氧化锌、二氧 化硅、氧化铁颜料、色淀、尼龙粉等。以下是部分简介：(1) 、滑石粉为天然硅酸盐，主要成分为含水硅酸镁。特性为色白、 滑爽、柔软，对皮肤不发生任何化学反应，主要用作爽身粉、香 粉、粉饼、胭脂等各种粉类的化妆品的重要原料。(2) 、高岭土高岭土又叫白陶土，主要成分为含水硅酸铝，为白色或淡黄 色细粉，对皮肤的黏附性能好，有抑制皮脂及吸汗的性能，在化 妆品中与滑石粉配合使用，有缓解消除滑石粉光泽的作用，主要用作粉条、眼影、爽身粉、香粉、粉饼、胭脂等各种粉类的化妆 品的重要原料。(3) 、

10、钛白粉为无臭、无味、白色、无定形微粒细粉末，具有较强的遮盖 力，对紫外线透过率较低，因此，应用于防晒化妆品中，也用于 粉条、眼影、爽身粉、香粉、粉饼、胭脂等各种粉类的化妆品的 重要遮盖剂。(4) 、云母粉浅灰色鳞片状的结晶粉末。由于其分子结构特性，使其有很 强的附贴性和适度的光泽感及柔润感，经过特殊加工，可制成合 成云母，提高白色度同时改善妆面的亮度和持久性。(5) 、二氧化硅粉有天然及合成两种，天然结晶产物也称石英，人工合成产品多为 非晶质构造。目前市场上使用的以人工合成品为主， 有较强的增滑性 和吸油性，用于各种粉类产品，也可作为膏霜产品中的增粘剂和稳定 剂。2、表面处理的方法表面处理的工

11、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。如用聚乙二醇包覆硅灰石。将此改性硅灰石填充PP,能有效地提高PP的缺口冲击强度和

12、低温性能。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。李瑞海等通过高能辐照，使碳酸钙表面接上乙 烯基单体，形成一层有机膜。该有机膜改善了HDPE和CaC03之间的相容性，改性后体系的拉伸强度和冲击韧性有明显提高， 加上二流 变性能也有所改善，其熔体粘度低，温敏性好。这种方法改性效果好， 填料表面生成的有机膜具有高度均匀、致密、与基体粘附强等优点。 这是别的表面改性方法所无法达到的，被认为是粉体表面改性的一个 新动向。但该工艺复杂、成本高，目前还难于工业化应用。(2) 、化学法利用各种表面改性剂或化学反应而对粉体填料进行表面改性的 方法，通称为化学法，表面改性剂

13、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 (长炷链)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

14、值的高效改性方法。丁浩、卢寿慈等认为，机械力化学改性有两层含义：第一， 利 用矿物超细粉碎过程中机械应力的作用激活矿物表面，使表面晶体结构与物理化学性质发生变化，从而实现改性，满足应用需要；第二, 利用机械应力对表面的激活作用和由此产生的离子和游离基，引发单体烯炷类有机物聚合，或使偶联剂等表面改性剂高效附着而实现改 性。通常说的机械力化学改性一般指第二层含义。利用机械力化学改性方法，可以对填料进行表面改性、表面接枝 改性和粒一粒包覆改性。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“

15、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。3、影响改性的主要因素(1) 粉体原料的性质粉体原料的比表面积、粒度大小和粒度分布、比表面能、表面物 理化学性质、团聚性等均对改性效果有影响。(2) 表面改性剂配方粉体的表面改性在很大程度上是通过表面改性剂在粉体表面的作用来实现的，因此表面改性剂的配方对改性效果有直接影响。表面改性剂品种的选择主要由粉体原料的性质、 产品的用途或应用领域以 及工艺、价格、环保等因素决定；用量需通过改性实验和应用性能实 验来确定，理论上在颗粒表面达到单分子层吸附所需的用量为最佳用 量；

16、添加方法最好是表面改性剂和粉体均匀充分的接触，以达到改性剂的高度分散和均匀包覆。(3) 表面改性工艺要求满足表面改性剂的应用要求，对表面改性剂的分散性能好， 能够实现牢固均匀的包覆；同时要求工艺简单、参数可控性好、产品 质量稳定、能耗低、污染小。目前主要采用的工艺有干法、湿法、粉 碎和表面改性合二为一、干燥和表面改性合二为一等。(4) 表面改性设备表面改性设备性能的优劣，关键在于以下基本工艺特性：A、对粉体及表面改性剂的分散性。B、使粉体与表面改性剂有接触或作用 的机会。C、改性温度和停留时间。D、单位产品能耗和磨耗。E、粉 尘污染。F、设备的运转状态。高性能的表面改性剂应能够使粉体及 表面改

17、性剂的分散性好、粉体与表面改性剂的接触或作用机会均等， 以达到均匀的单层吸附、减少改性剂用量；同时，能方便调节改性温 度、反应或停留时间，以达到牢固包覆和使溶剂或稀释剂完全蒸发； 此外，单位产品能耗和磨耗应较低，无粉尘污染，设备操作简单，运 行平稳。4、表面处理粉体举例下面主要介绍近年来在化妆品中使用比较广泛的表面处理粉 体，及其应用。(1)硅氧烷表面处理粉体：硅氧烷表面处理粉体是目前使用最广泛的表面处理粉体，大量 应用在粉饼、干湿两用粉饼、眼影、眼影膏、腮红、热灌粉底、粉底 液等产品中。硅氧烷处理的粉体是在粉粒子的表面化学键结合了硅 氧烷分子，因此具有优异的防水性，延展性、流动性、分散性和吸

18、附 性，细腻感也非常好。特别是应用在硅油体系中能达到非常好的使用 效果。早期的硅氧烷表面处理剂是使用含氢硅油，如：道康宁的DC 一1107、G的TSF一 484、信越的KF 一 99,由于含有一定数量的比较 活泼SiH键，在催化剂作用下，可与其它含双键、羟基等活性基团 的化学物质发生反应，生成具有各种特殊性能的硅产品，能在某些金 属盐触媒的催化下，在各种基材表面交联行成防水膜。不使用催化剂 的话要在高温下且反应时间较长。这种表面处理剂处理过的粉体的特点是疏水性突出，耐皮肤的汗和分泌的油脂，在皮肤保留时间长， 能在极性低的油类介质中有很好的分散。缺点是可能残留有活性基， 在碱性条件下会有氢气放出

19、，因此对某些产品来说并不合适，而且他们亦不易在一些酯类中分散烷基硅偶联剂处理的粉体，近年来随着偶联剂的不断发展，越来 越多的偶联剂开始应用在粉体的表面处理上。长链烷基烷氧基硅烷 是一类新型的有机硅偶联剂，其结构通式为RSiRnX3-n,其中n = 03, x通常为一OCH3、一0C2H5等，R为长链烷基。化妆品中使用较多 的烷基硅偶联剂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。这类烷基硅偶联剂的结构是：R-S iX 3，这里X 是一个可水解的烷氧基团(化妆品中一般采用乙氧基 )；R这里是 长链烷基基团。硅烷氧基团能够与许多填料的表面基团反应。它们首先可与水反应，产生硅三醇

20、，释放出副产物乙醇。接着硅醇基团与填 料表面的羟基发生缩合反应，相邻的硅氧烷可以进一步反应，在填料 表面产生聚硅氧烷。通过引入长链烷基增强了粉体的亲油性，与皮肤 亲和性更好，在化妆品中可用作光亮助剂、疏水剂、润滑剂、滑爽剂 等，能赋予化妆品优异的护肤性、疏水透气性、抗氧化性、紫外防护 性、柔软性、滑爽性、防粘性等性能。烷基硅偶联剂处理过的粉体即 对油水有极强的相斥作用，持久耐用(不会因汗和皮脂而改变颜色)， 又由于含有长链烷基基团，与皮肤有很好的亲和性。(2) 钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂等这一类偶联剂处理的粉体。下 面以钛酸酯为例。钛酸酯有通用结构：XO.T i.(OY) 3，这里XO一可以是

21、一个烷氧 基基团，它能与无机填料表面羟基反应，一OY是有机官能片段。Y 部分可以包含几个不同的基团。化妆品中一般使用的是异丙基三异硬脂酸钛酸酯，美国K e n r i c h公司生产。用异丙基三异硬脂酸钛 酸酯处理过的原料，表面形成一层均匀的亲油的异硬脂酸盐基团膜， 所 以是亲油的，可以给皮肤以极好的有机特性贴肤性并获得优异的防水 性。这类表面处理剂处理过的粉体在油酯中分散效果好，因而应用也较为普遍。例如热灌粉膏，W/O粉底液等。与未经处理过的粉体相 比具有很好的可浇注性和流动性，对皮肤亲和性好，粘度也更低。(3) 其它表面处理粉体，用于化妆品粉体的表面处理方法还有很多。例如表面活性剂处理、氨

22、基酸、脂肪氨基酸、有机酯、卵磷脂、 金属皂、即防水又防油的全氟磷酸酯等等。有的粉体原料是经过多 重的复合表面处理，我们最常使用的油溶性钛白粉就是用皓氧化物、 硅氧化物、铝氧化物再加上硬脂酸铝进行复合表面处理。化妆品粉体表面处理技术走在世界前列的是日本和美国，韩国也紧随其后。如美国的KOBO,日本的三好化成、大东化成等等。(4) 一些表面处理粉体的比较和应用实例。A:普通钛白粉B :异丙基三异硬脂酸钛酸酯表面处理钛白粉C :含氢硅油表面处理钛白粉D:癸基三乙氧基硅烷表面处理钛白粉1 :取A、B、C、D各5克分别放入盛有5 0 ml水的烧杯中，搅 拌后观察。A、 加入水中后在水中分散，杯底有沉淀；

23、B、加入水中后在静止的水中能漂浮 1小时以上；C、加入水中后在静止的水中能漂浮 1小时以上；D、加入水中后在静止的水中能漂浮 1小时以上。2 :取A、B、C、D各4 0克分别制备40%的以下的溶剂的溶液, 研磨，静置1小时后观察。结果见表：项目DC 一 345聚二甲基硅氧烷 100cst白油A分散液不能流动分散液不能流动分散液不能流动B分散液能白由流动，油粉分层不明显分散液能白由流动，油粉分层最明显分散液能白由 动，油粉分层不 明显C分散液能白由流动，油粉分层不明显分散液能白由流动，油粉分层不明显分散液能白由流动，油粉分层最明显D分散液能白由流动，油粉分层不明显分散液能白由流动，油粉分层不明显分散液能白由流，油粉分层不明显(5)配方举例：热灌型固体霜状粉饼成分A相异丙基三异硬脂酸钛酸酯处理钛白粉异丙基二异硬脂酸钛酸酯处理氧化铁黄异丙基三异硬脂酸钛酸酯处理氧化铁红异丙基三异硬脂酸钛酸酯处理氧化铁黑异丙基三异硬脂酸钛酸酯处理辛烯基琥珀酸铝淀粉异丙基三异硬脂酸钛酸酯处理绢云母二氧化硅B相角鲨烷聚二甲基硅氧烷5 c st棕桐酸异辛酯聚甘油2三异砸脂酪酯白油氢化椰油甘油酯微晶腊巴西腊地蜡C相尼龙一1 2D相防腐剂操作工艺： 、粉碎组分A直到完全显色。重量(%)130.330-330.1015.005. 242. 0