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化妆品原料中氮化硼粉体应具有什么特性?
日期:2022-12-16    浏览次数:
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大约在1940年,日本首次将六方氮化硼粉体(h-BN)应用到化妆品中,在很长一段时间都被当成奢侈品。随着合成技术的发展与普及,氮化硼应用成本降低使得其在化妆品中得以大量的应用,几乎所有的导化妆品行业的产品:粉饼、散粉、粉底、眼线液、眼影、腮红、口红及大量的护肤品中,都在使用氮化硼作为原料。

六方氮化硼具有层状的石墨型晶体结构,莫氏硬度2Gpa和低至0.16摩擦系数,较高的吸油量和水分保持及防止皮肤干裂能力,丝柔般的润滑性、绝佳的延展性、令人愉悦的触感以及持久定妆能力,折光指数1.74接近人体皮肤,具有微妙的发光效果--可以起到提亮的功效,柔和的光散射,使完妆后立显裸状效果,是传统化妆品粉体用原料滑石粉、钛白粉、云母粉、尼龙粉、硅粉、玻璃粉、聚乙烯粉等材料所无法比拟的。

化妆品原料中氮化硼粉体应具有什么特性?

六方氮化硼粉体的合成制造方法有很多,通常情况下,h-BN粉体通常在高温下合成,因此,最终产品的表面不存在亲水性官能团,因而具有防水性,氮化硼表现的较强疏水性能,质轻较容易漂浮在水面上,加上片层结构易在水面铺展成膜等特性,增加了六方氮化硼在水中的分散难度,使得h-BN在水基化妆品体系中的应用受限。即使将其强力分散添加到乳化膏霜配方中,粉体在水基体系中也会易聚集成团而絮凝泛粗。为获亲水性h-BN粉体使其体更好的适应水性体系的应用,需要通过对其表面改性来增加亲水性官能团。但非常值得我们注意的是,当氮化硼粉体应用于化妆品时,对皮肤、肤感产生伤害的改性剂成分是禁止添加到化妆品配方中去的。

化妆品原料中氮化硼粉体应具有什么特性? 

▲来源:圣戈班

在参考文献1-中,江西联锴新材料的发明专利公开了一种化妆品用水分散氮化硼粉体及其制备方法(见下图),以合成的六方氮化硼粗粉为原料,预分散在表面活化剂水溶液中,借助设备研磨(研磨设备为:球磨机、胶体磨、高速分散机中等一种或组合。研磨好的含活化剂的六方氮化硼浆料放在储罐中继续活化12-48小时,时间过短则活化效果不好,时间过长则影响生产效率。通过研磨粉碎成平均粒径达到2-30微米细颗粒粉末,此粒径六方氮化硼的界面增多、氮化硼的断裂键也增多。)进行表面活化并将离心、冲洗,取滤网上层粉料加到亲水表面改性剂溶液中进行表面改性,烘干、粉碎、过筛,制得水分散六方氮化硼粉体。此粉体在水中分散性极佳,可加入水包油膏霜(例如水包油型粉底液)/乳液、护肤凝胶、面贴膜精华、护肤水(喷雾)、防晒喷雾、发用产品等非洗去型化妆品产品中,提高皮肤丝滑感,提升细腻、亮白等妆容效果。是一种优良的化妆品添加原料。

化妆品用水分散氮化硼粉体制备的工艺流程图

▲化妆品用水分散氮化硼粉体制备的工艺流程图

来源:江西联锴新材料

根据文献1的描述,如上工艺中所选用的亲水表面改性剂为PEG-8聚二甲基硅氧烷,PEG-12聚二甲基硅氧烷、氨端聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇-400的一种或组合。亲水表面改性剂∶粉体∶水=0.3-1∶10-20∶20-30,在实际应用中所选亲水表面改性剂与粉体与水的比例,是根据水分散氮化硼粉末后期的分散性与应用稳定性来确定的用量,处理剂过少则达不到良好的分散及稳定效果,处理剂过多,则粉体粘腻容易成团,在化妆品配方中使用会过多产生处理剂的物化特性,给使用带来影响。

此外,我们在发明专利中JP2019-43792(P2019-43792A)(参考文献3)中了解到六方氮化硼用于化妆品粉体原料时一般选用平均粒径为3μm至20μm的粉体(洗涤后的分散液通过粒度激光粒度仪测定的值),优选为4μm至18μm,更优选为5μm至15μm。如果小于3μm,则滑动度不足,例如,超过20μm则肤感粗糙,外观眩光强烈。参考文献3中粒径为激光衍射散射法测量粒径分布时基于体积的累积流量分布累积值的50%的粒径。一般来说,平均粒径可能因测量条件的不同而改变。此外,编辑在圣戈班官网产品参数描述中了解30μm的氮化硼具有闪光发亮特效(珠光效果),可赋予化妆品珠光特性(来源参考资料2:圣戈班氮化硼-圣戈班陶瓷公司官网)。

化妆品中不同尺寸的六方氮化硼应用特点

化妆品中不同尺寸的六方氮化硼应用特点

▲来源:圣戈班

化妆品原料中氮化硼粉体应具有什么特性?

珠光效果氮化硼粉体

▲来源:山东晶亿

在参考文献3中提到,化妆品所需的压力范围内六方氮化硼应当具有优异的滑度,化妆品常见的使用压力范围是1.5kPa以上3.0kPa,膏状化妆品为2.0kPa,粉底为2.5kPa。可以说,施加力与剪切应力的比率r越小,越容易在大的施加压力范围内滑动,适合作为化妆品。相反,如果r超过0.70,则润滑性不足,不适合作为化妆品。压力和剪切应力之间的关系可通过使用“粉末流变仪”来进行测试。

此外,石墨化指数也是也是氮化硼粉体应用于化妆品领域的一个重要参数,六方氮化硼粉末具有与石墨相似的晶体结构,通过粉末X射线衍射测量可以计算其石墨化指数。为了表征六方氮化硼的三维有序化程度(结晶度),通常采用Thomas等人定义的方法衡量六方氮化硼结晶程度,即用三维有序化程度的石墨化指数(Graphitization index)来表示,即字母GI表示,GI值越大表示晶体的三维有序度越低,结晶度越差,否则结晶度越好。一般来说,GI值在I. 60-5. 00之间为结晶度良好的产物。当用作化妆品时石墨化指数会会影响滑度。在上述文献3场景下认为六方氮化硼的石墨化指数应为为2.0以下,当石墨化指数超过2.0时,六方氮化硼的结晶度将不足,因此滑动度将不足。

当然,还有一个氮化硼作为化妆品时候时非常值得关注的一个问题,那就是硼的溶出量。由于使用硼酸、氧化硼等氧化物作为原料,因此BN粉末的最终产品中有可能会残留硼。若将这种残留有硼的BN粉末用于化妆品中,则担心硼会溶出而对肌肤造成伤害,目前已公开了多种用于减少水溶性硼化合物的方法,为保护皮肤应该溶出的B量应在100ppm以下。

化妆品原料中氮化硼粉体应具有什么特性?

同样的,作为化妆品使用而言,其持久性也是重点关注的问题,化妆品的“持久性”与往往化妆料的构成粉末的吸油量密切相关。参考文献4中通过研究表明发现粉饼的“持久性”与其含有的BN粉末的表面特性密切相关。当BN粉末的表面具有高防水性和高吸油性,可格外地提高“持久性”。若从肌肤分泌出汗液等分泌物,则根据粉体表面的吸油量差异,肌肤表面上的状态会有很大不同,若粉体的吸油量少,则由于发汗,粉体会脱落,妆容的“持久性”将变差。另一方面,若吸油量大,则会抑制粉体脱落,“持久性”将提高。另外,在吸油量上,具有越是防水性高的BN粉末则吸油量越大的倾向,因此减少粉体表面的官能基是有效的。因而,要提高“持久性”重要一点是提高粉体即BN粉末的吸油量。

 

参考来源:

1、发明名称:一种化妆品用水分散氮化硼粉体及其制备;江西联锴新材料有限公司,申请公布号CN105982823A。

2、圣戈班氮化硼-圣戈班陶瓷公司官网

3、六方氮化硼粉末及化妆品;申请公布号JP2019-43792(P2019-43792A)。

4、高防水和高吸油性氮化硼粉末及其制造方法以及化妆料;申请公布号CN104661957A。

 

编辑:粉体圈Alpha

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