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有机硅在化妆品中的应用现状与趋势

自从20世纪30年代末,美国康宁玻璃厂(Corning Glass)的J·F·海德成功合成世界上第一个有机硅化合物以来,经过70年的发展,有机硅已因其优异的性能被广泛应用于航空航天、建筑、电子电气、机械工程、运输业、塑料加工、保健品、医药、纺织品及纸张涂层工业等行业,从而在化工新材料领域中异军突起。

有机硅在化妆品中的应用现状与趋势

世界上第一个有机硅化妆品品牌“Silicare”诞生于20世纪50年代初美国的Revelen公司。半个世纪以来,在美国道康宁(Dow Corning)为主导的国际知名有机硅公司的研究开发下,有机硅现已成功地应用到膏、霜、蜜、香水、香波、香粉、发蜡、发乳、护发素、唇膏、剃须膏、去臭汗剂、头发喷雾剂、浴用洗涤剂、睫毛油、眼影膏、指甲油和防晒油等化妆品领域,其品类已多达数百种。可以说,随着人们生活水平的提高和人们对化妆品越来越高的要求,有机硅在化妆品生产领域中已不可或缺。


1、有机硅结构特性


有机硅是半无机、半有机结构的高分子化合物,在空间上呈现螺旋状结构。这就决定了它有诸多优异性能:润滑性、疏水性、生理惰性、抗紫外线辐射和配伍性等,为改善化妆品性能提供了可能。


有机硅材料进人化妆品领域,经过了严格的毒理学研究。业已证实,该类材料口服试验无毒性、皮肤刺激试验无过敏、眼睛刺激试验无损伤、吸入毒性试验无异常、胃吸收与代谢功能无中毒现象和遗传基因试验无不良影响,环境影响试验未发现生物富集现象。


2、化妆品用有机硅的现状


迄今,已开发成功可用于化妆品的有机硅产品有:二甲基聚硅氧烷,甲基苯基聚硅氧烷,含氢硅油,环状聚硅氧烷,甲基聚硅氧烷乳液,聚醚改性硅油,烷基改性硅油,氨基改性硅油,有机硅蜡,硅树脂和有机硅处理的粉体等系列牌号。

有机硅在化妆品中的应用现状与趋势

现主要介绍硅油、有机聚硅烷、有机硅表面活性剂和粉体处理剂等在化妆品中的应用情况。


3、有机硅产品的应用


3.1硅油在化妆品中的应用


3.1.1硅油的一般性质


硅油为无色无味的透明液体,是化妆品中毒性最低的产品之一,本身无刺激性,无过敏性,无刺痛,对人体皮肤反应为中性,是制造现代化妆品的极好材料。硅油分子间有较大距离,分子作用力比碳氢化合物弱得多,表面张力低,具有高的表面活性。所以,硅油具有优良的消泡抗泡性和良好的成膜性,它容易形成极薄的膜,用于化妆品,涂在人体面肤上,如同罩上一层极薄细纱面罩,并达到保护皮肤作用。


硅油具有憎水性,不溶于水。硅油与其它物质有优良的隔离性,润滑性,在不影响透气的情况下,具有阻隔潮气的性能。具有高度的光泽性,使皮肤增加光亮。硅油与其它化妆品原料具有优良的配伍性。


3.1.2化妆品中常用的硅油


使用最多的是硅油(聚二用基硅氧烷)甲基苯基硅油(聚甲基苯基硅氧烷)、聚二甲基环硅氧烷,、硅酮乙二醇共聚物、胺基改性硅油、聚硅氧烷蛋白质共聚体和甲基含氯硅油、乳化硅油及其它改性的水溶性或醇溶性硅油。从应用上分类,可用于护发、护肤、防晒。

有机硅在化妆品中的应用现状与趋势

3.1.3硅油在化妆品中的应用


有机聚硅氧烷类化合物已广泛应用于护肤、护发、美容产品及抗汗剂和除臭剂等特殊用品中。人们通过长期大量的生理学、毒理学及遗传学实验,确认部分有机聚硅氧烷化合物安全可靠且性质优良,比如,透光又抗紫外线,生理惰性强,无毒,无异味,又具有良好的表面活性,这些特点使有机聚硅氧烷在化妆品中得到越来越广泛的应用。聚硅氧烷类化合物用于个人护肤产品有很多突出的优点。有人通过与多种常用于个人护理品的成分(凡士林、白油等)比较,得出黏度为315×10-4(m2/s)的甲基聚硅氧烷,在涂展性、润肤性和柔软性三个方面都是最好的,而且,硅氧烷护肤不会堵塞皮肤表面孔隙,可降低粉刺的产生。在聚硅氧烷分子中引入其它功能集团可得到多种性能更加优异的改性聚硅氧烷。聚醚改性聚硅氧烷不论在有机体系或在水中均具有良好的表面活性,通过降低液体的表面张力,起到润湿、柔软等多种功效,还可以抗静电、增强透气性,与其他化妆品组分混合时,能降低该组分对皮肤、眼睛的刺激性,被广泛应用于美容化妆品中。在去油污洗涤剂中加入0.5%~1%的聚醚改性聚硅氧烷,可以使油污洗脱率提高近30%。具有一定氨值的氨基改性聚硅氧烷配合适当的阴离子表面活性剂,可制成透明香波。在牙膏中添加少量的氨基硅油,可在牙齿表面形成疏水的稳定的薄膜,能有效地防止因吸烟引起的牙齿着色和有机酸引起的龋齿,改善口腔卫生。


3.2有机表面活性剂在化妆品中的应用


有机硅表面活性剂在日化行业中是一种用量较大的表面活性剂,它可作为乳化剂用于各种化妆品。在香精、洗发香波中使用,具有乳化、起泡、分散以及增溶的作用,能使香波泡沫丰富、细微且稳定,并有抗静电效果。有机硅表面活性剂对人体无副作用,能在皮肤表面形成脂肪层的保护膜,防止皮肤干燥,是优良的皮肤润滑剂和保湿剂,特别是作为乳化剂和乳化稳定剂适用于配制面部和眼部化妆品。


3.2.1有机硅表面活性剂的种类


表面活性剂按其亲水基的种类可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4种,有机硅表面活性剂也可以这样分类,有机硅表面活性剂的疏水基团是由疏水性比碳链类更强的烷基硅氧烷组成,具有比碳链类更强的表面活性,在同等浓度的溶液中,具有更低的表面张力。


3.2.2最常见的硅氧烷表面活性剂主要有3种类型:


1)三硅氧烷表面活性剂其结构通式可表示为M-D'(R)-M,


2)耙形(rake-type)共聚物也叫做梳状或接枝共聚物。其结构通式为M-Dx-Dy(R)-M。


3)ABA型共聚物,这些硅氧烷表面活性剂一般结构为M'(R)-Dx-M'(R),也称为α-ω或Bola型。


3.2.3有机表面活性剂的应用


3.2.3.1非离子型有机硅表面活性剂


有机硅表面活性剂在个人护理品的应用以聚醚型有机硅表面活性剂为主[5]。


利用聚醚硅油兼具有水溶性、乳化性、表面活性及生理惰性的特点,将其配入个人护理用品中可以制得无色、无味、对人体无刺激、不影响皮肤正常呼吸和发汗的护肤品,它还能使化妆品表面张力下降,有利于在肌肤和毛发上扩散,具有保湿性和滞留性,赋予头发以光泽,抗静电,对细菌抑制性好,是极好的化妆品助剂,而且作用越来越突出,已经成为发展快、很值得重视的一类产品。


3.2.3.2阳离子型聚硅氧烷表面活性剂


阳离子型有机硅表面活性剂,尤其是季铵化的聚硅氧烷是护发美发的最佳调理剂。


由于摩尔质量较大,可与阴离子型表面活性剂配伍,对人体皮肤、眼睛无刺激,具有一定的抗菌能力,在碱溶液中不产生游离铵,性质稳定。该产品的大分子上含有疏水的长链聚硅氧烷链节,使其具有优良的滑爽、柔软性;同时因带有正电荷,对皮肤和头发具有强吸附性,且对头发有抗静电调理功能。


3.2.3.3阴离子型聚硅氧烷表面活性剂


阴离子型有机硅表面活性剂包括羧酸型、磺酸型、硫酸酯型和磷酸酯型,可以通过带不饱和键的相应酯与含氢硅油的硅氢加成反应得到,也可以通过环氧基中间体转化。磷酸酯有机硅表面活性剂最为常见,产品由硅氧烷基醇进行磷酸化反应,再根据需要进行中和、精制而成。聚硅氧烷磷酸酯既具有磷酸基的乳化性、起泡性、温和的洗涤性,又有聚醚的浊点等非离子性,还具有聚硅氧烷对皮肤和头发的亲和性,可作为化妆品的高效W/O乳化剂、增溶剂、水溶性起泡剂、洗涤剂、润肤剂和头发调理剂。聚硅氧烷磷酸酯表面活性剂具有乳化特性,也有润湿功能,主要应用于润肤护肤品和调理护发品中。在护发品中,磷酸酯能延缓静电的积聚,加速放电,聚硅氧烷又对皮肤头发有很好的亲和性和调理性,所以能改善头发的干湿梳理性。


3.3粉体处理剂在化妆品中的应用


为了进一步改善粉体的性质,目前采用高分子量的DPMS(二甲基聚硅氧烷)处理粉体表面,粉体具有优良的疏水性且持久性高,化妆面良好,对皮肤的密着感良好,有适度的黏腻感,使用性良好。新的粉体处理法近年来已开发成功,新方法是将环状甲基氢化聚硅氧烷与粉体在常压下100℃以下进行相接触。由于粉体表面有催化活性特点,能产生聚合反应,形成网状聚合物,结果在粉体表面形成一层超薄膜,这种膜采用加成反应可导入官能团。若引入的官能团是烷基,则生成疏水性粉体;如果是羟基和聚氧乙烯基则生成亲水性粉体。


4、结束语


今后有机硅材料在化妆品中的应用趋势将以头发用化妆品为主要目标,特别将向护发膜、二合一洗发香波和卫生用品方向发展。今后所开发的新颖有机硅,除保持原有的优异特性外,必须具有附加的特性,如薄膜形成性、调理性、保湿效果和紫外线吸收能力等各种新的功能。


有关资料显示,目前中国个人护理品市场的发展速度是全球最快的地区之一,1997年~2006年的年均增长率超过10%,到2015年,中国成为全球第二大个人护理品市场。有机硅以液体、乳剂、树脂、蜡质及混合物等形态出现,因此是个人护理产品的一种重要的功能成分。可以看出,有机硅产品在个人护理品的应用前景是美好的,随着精细化学品工业的发展,个人护理品市场会越来越大,有机硅产品将会得到进一步发展,品种越来越多,应用范围也越来越广。在日化行业,主要是利用了有机硅对人体无毒、温和、柔软滑爽的性能。


但与国外相比,国内对有机硅产品在化妆品应用的研究还不够深入。国内外一致评论,有机硅类表面活性剂的应用领域还远远没有打开。寻求具有高效、绿色的表面活性剂新品种一直是有机硅表面活性剂发展的主导方向,而从其分子结构出发,合成高效和易生物降解的新型有机硅表面活性剂更具有重要的理论和实际意义。


总之,国内有机硅在化妆品方面的应用正呈上升趋势。可以相信,今后有机硅材料在化妆品和护肤用品中的使用将会越来越普遍。

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