CN114366686B - 表面处理粉体及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面处理粉体，所述表面处理粉体包括基础粉体以及附着于所述基础粉体上的益生元和甘油聚合物，其中，所述益生元的质量为所述表面处理粉体的质量的0.1％‑8％。本发明还涉及所述表面处理粉体的制备方法以及所述表面处理粉体在水性化妆品中的应用。本发明所述表面处理粉体具有优异的亲水性和分散性，使用该表面处理粉体的水性化妆品具有超强的稳定性，长期放置也不易沉降、分层。
Description
技术领域
本发明涉及化妆品技术领域，特别是涉及一种表面处理粉体及其制备方法和应用。
背景技术
传统化妆品用粉体的有机表面处理方式有：有机硅表面处理、含氟表面处理、钛酸酯偶联剂表面处理、有机酸及其盐表面处理、氨基酸表面处理以及其任意两种以上处理类型构成的复合表面处理。
其中，有机硅表面处理是通过在粉体的表面化学键结合有机硅分子，使得粉体具有优异的疏水性、延展性、流动性、分散性和吸附性，适用于硅油体系的化妆品。含氟表面处理是在有机硅表面处理的基础上，通过含氟基团的协同作用进一步提升其表面处理的效果。钛酸酯偶联剂表面处理是通过烷氧基基团与粉体表面的羟基进行化学键合，使得粉体表面形成一层均匀的异硬脂酸盐基团膜，具有优异的亲油性、贴肤性以及疏水性。有机酸及其盐表面处理可以改变粉体表面的电荷、氨基酸表面处理可以引入特定的活性基团，都使得粉体表现出更优异的亲肤效果。
虽然这些表面处理方式均可以改善粉体在疏水性、疏油性以及肤感等方面的使用效果，但是，将这些表面处理粉体用于水性化妆品时，仍然容易产生沉降、分层等不良现象，长期稳定性不佳。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种表面处理粉体及其制备方法和应用；所述表面处理粉体具有优异的亲水性和分散性，使用该表面处理粉体的水性化妆品具有超强的稳定性，长期放置也不易沉降、凝聚。
一种表面处理粉体，所述表面处理粉体包括基础粉体以及附着于所述基础粉体上的益生元和甘油聚合物，所述甘油聚合物选自甘油聚合物，其中，所述益生元的质量为所述表面处理粉体的质量的0.1％-8％。
在其中一个实施例中，所述甘油聚合物的质量为所述表面处理粉体的质量的0.1％-15％。
在其中一个实施例中，所述益生元包括低聚果糖、低聚半乳糖、果寡糖、大豆寡糖、半乳寡糖、异麦芽寡糖、木寡糖、甘露寡糖、壳寡糖、乳糖醇、异麦芽酮糖、大豆低聚糖、低聚木糖、低聚麦芽糖中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述甘油聚合物包括聚甘油-4、聚甘油-6、聚甘油-8、聚甘油-10中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述基础粉体包括微米级二氧化钛、纳米级二氧化钛、纳米氧化锌、氧化铁黄、氧化铁红、氧化铁黑、氧化铬绿、群青类、滑石、云母、珠光、高岭土、硫酸钡、硫酸钙、硫酸钙水合物、珍珠粉、珍珠岩、硫酸镁、硫酸铝、氯氧化铋、碳酸锌、碳酸钙、碳酸镁、焦磷酸钙、磷酸钙中的至少一种。
本发明所述的表面处理粉体中，甘油聚合物能够提供丰富的极性羟基基团，形成较强的氢键作用，使得益生元和甘油聚合物可以牢固、均匀地包覆在基础粉体的表面，从而使表面处理粉体的亲水性能良好。同时，益生元和甘油聚合物形成的包覆层可以为包覆后的基础粉体提供良好的空间位阻效应，从而使表面处理粉体具有优异的分散性和超强的稳定性，不易团聚，能够更好的应用于水性化妆品中。
一种如上所述的表面处理粉体的制备方法，包括如下步骤：
将益生元与水混合，得到益生元的水溶液；
将甘油聚合物与所述益生元的水溶液混合，得到混合处理液；
在搅拌的条件下，将所述混合处理液喷洒于基础粉体上，并进行干燥和粉碎，得到表面处理粉体。
在其中一个实施例中，所述益生元的质量为所述水的质量的0.1％-100％。
在其中一个实施例中，所述益生元的质量为所述基础粉体的质量的0.1％-10％。
在其中一个实施例中，所述甘油聚合物的质量为所述基础粉体的质量的0.1％-20％。
本发明所述的表面处理粉体的制备方法中，将常温下为固态的益生元溶解后用于润湿基础粉体，在干燥过程中，溶解的益生元能够重结晶并沉积在基础粉体的表面，使得益生元包覆更加牢固，且包覆利用率高达90％以上。并且，采用益生元与甘油聚合物分别溶解完全，再对基础粉体进行包覆，不仅使益生元与甘油聚合物包覆更加牢固，而且可以避免包覆过程中因益生元溶解不完全以及甘油聚合物黏度较高而导致产生大量团聚硬颗粒的问题，从而有效提升包覆质量，有利于获得益生元和甘油聚合物包覆均匀且亲水、易分散的表面处理粉体。
一种如上所述的表面处理粉体在水性化妆品中的应用。
本发明所述的表面处理粉体可以作为原料广泛用于水性化妆品中，不仅使水性化妆品具有超强的稳定性，长期放置也不易沉降、分层，而且与其他成分的相容性良好，有利于对化妆品进行配方设计，以获得质量稳定、可以改善皮肤微生态、对生物体和环境的安全性优异的化妆品。
附图说明
图1为实施例1制备得到的表面处理粉体的扫描电镜图片；
图2为实施例1制备得到的表面处理粉体以及对比例1制备得到的表面处理粉体在水中的分散性效果对比图片。
具体实施方式
以下将对本发明提供的表面处理粉体及其制备方法和应用作进一步说明。
本发明提供的表面处理粉体包括基础粉体以及附着于所述基础粉体上的益生元和甘油聚合物，其中，所述益生元的质量为所述表面处理粉体的质量的0.1％-8％。
在本发明的表面处理粉体中，由于甘油聚合物可以提供丰富的极性羟基基团，从而形成较强的氢键作用，使得益生元和甘油聚合物可以牢固、均匀地包覆在基础粉体的表面，进一步加强了表面处理粉体的亲水效果，提高分散性。
同时，益生元和甘油聚合物形成的包覆层可以为包覆后的基础粉体提供良好的空间位阻效应，从而使表面处理粉体具有优异的分散性和超强的稳定性，不易团聚，能够更好的应用于水性化妆品中。
为了保证益生元的包覆效果，优选所述益生元的质量为所述表面处理粉体的0.1％-5％。所述甘油聚合物的质量为所述表面处理粉体的质量的0.1％-15％，优选为5％-15％。
可选的，所述益生元包括低聚果糖、低聚半乳糖、果寡糖、大豆寡糖、半乳寡糖、异麦芽寡糖、木寡糖、甘露寡糖、壳寡糖、乳糖醇、异麦芽酮糖、大豆低聚糖、低聚木糖、低聚麦芽糖中的至少一种；所述甘油聚合物包括聚甘油-4、聚甘油-6、聚甘油-8、聚甘油-10中的至少一种。
可选的，所述基础粉体包括微米级二氧化钛、纳米级二氧化钛、纳米氧化锌、氧化铁黄、氧化铁红、氧化铁黑、氧化铬绿、群青类、滑石、云母、珠光、高岭土、硫酸钡、硫酸钙、硫酸钙水合物、珍珠粉、珍珠岩、硫酸镁、硫酸铝、氯氧化铋、碳酸锌、碳酸钙、碳酸镁、焦磷酸钙、磷酸钙中的至少一种。其中，云母选自绢云母、合成氟金云母、水晶云母中的至少一种，碳酸锌选自碱式碳酸锌，碳酸镁选自碱式碳酸镁。
本发明还提供一种上述表面处理粉体的制备方法，包括如下步骤：
S1，将益生元与水混合，得到益生元的水溶液；
S2，将甘油聚合物与所述益生元的水溶液混合，得到混合处理液；
S3，在搅拌的条件下，将所述混合处理液喷洒于基础粉体上，并进行干燥和粉碎，得到表面处理粉体。
由于所述益生元常温下为固态，并且其在甘油聚合物中的溶解性不佳，若将益生元直接与甘油聚合物混合，会因甘油聚合物本身黏度较高而导致益生元溶解不完全，进而使益生元包覆不均匀，并产生大量硬颗粒，从而导致表面处理粉体的包覆质量较差，同时，益生元的包覆利用率较低，存在原料浪费等问题。
另外，甘油聚合物虽然可以提供丰富的极性羟基基团，有效加强甘油聚合物以及益生元在基础粉体表面的吸附作用，但甘油聚合物本身具有一定的黏度，会导致甘油聚合物包覆不均匀，甚至引起基础粉体团聚。
因此，本发明在步骤S1中，先将益生元与水混合并溶解完全，形成益生元的水溶液，然后于步骤S2中将甘油聚合物与所述益生元的水溶液混合，得到混合处理液。所述步骤S1-S2可以避免包覆过程中因益生元溶解不完全以及甘油聚合物黏度较高而导致产生大量团聚硬颗粒的问题，从而有效提升包覆质量，有利于获得益生元和甘油聚合物包覆均匀且亲水、易分散的表面处理粉体；同时，提高益生元的包覆利用率。
在一实施方式中，为了保证益生元溶解完全，同时使益生元达到一定的包覆量，所述益生元的质量为所述水的质量的0.1％-100％，优选为0.1％-50％；所述益生元的质量为所述基础粉体的质量的0.1％-10％，优选为0.1％-9％。
为了协调甘油聚合物与益生元的用量，并确保混合处理液黏度适宜，所述甘油聚合物的质量为所述基础粉体的质量的0.1％-20％，优选为5％-15％。
在步骤S3中，通过干燥过程，使溶解的益生元能够重结晶并沉积在基础粉体的表面，与依靠分子间作用力的包覆作用相比，本发明的包覆方式使得益生元包覆更加牢固、不易脱落，并且益生元的包覆利用率高达90％以上，基本也可以实现100％的包覆效果，有效提升了原料的利用率，减少了原料浪费。
可选的，所述基础粉体与所述混合处理液混合搅拌后进行干燥的温度为100℃-130℃，优选为105℃-120℃，时间为0.5h-4h，优选为1h-3h。
本发明还提供一种表面处理粉体在水性化妆品中的应用。
本发明所述的表面处理粉体可以作为原料广泛用于水性化妆品中，不仅使水性化妆品具有超强的稳定性，长期放置也不易沉降、分层，而且与其他成分的相容性良好，有利于对化妆品进行配方设计，以获得质量稳定、可以改善皮肤微生态、对生物体和环境的安全性优异的化妆品。
以下，将通过以下具体实施例对所述表面处理粉体及其制备方法和应用做进一步的说明。
实施例1
将2g低聚果糖与5g水混合均匀，得到低聚果糖的水溶液；将5g聚甘油-4与低聚果糖的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g微米级二氧化钛上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到如图1所示的表面处理粉体。
实施例2
将2g低聚果糖与5g水混合均匀，得到低聚果糖的水溶液；将5g聚甘油-6与低聚果糖的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g氧化铁黄上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
实施例3
将2g低聚果糖与5g水混合均匀，得到低聚果糖的水溶液；将5g聚甘油-10与低聚果糖的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g氧化铁红上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
实施例4
将2g低聚果糖与5g水混合均匀，得到低聚果糖的水溶液；将5g聚甘油-10与低聚果糖的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g氧化铁黑上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
实施例5
将2g低聚果糖与5g水混合均匀，得到低聚果糖的水溶液；将5g聚甘油-6与低聚果糖的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g纳米氧化锌上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
实施例6
将2g低聚半乳糖与5g水混合均匀，得到乳果糖的水溶液；将5g聚甘油-4与乳果糖的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g微米级二氧化钛上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
实施例7
实施例7与实施例1的区别仅在于，实施例7的基础粉体为云母。
实施例8
实施例8与实施例1的区别仅在于，实施例8的基础粉体为珍珠粉。
实施例9
实施例9与实施例1的区别仅在于，实施例9的基础粉体为碳酸锌。
实施例10
实施例10与实施例1的区别仅在于，实施例10的基础粉体为碳酸钙。
实施例11
实施例11与实施例1的区别仅在于，实施例11的低聚果糖为0.5g。
实施例12
实施例12与实施例1的区别仅在于，实施例12的低聚果糖为3.5g。
实施例13
实施例13与实施例1的区别仅在于，实施例13的低聚果糖为5g。
实施例14
实施例14与实施例1的区别仅在于，实施例14的低聚果糖为6.5g。
实施例15
实施例15与实施例1的区别仅在于，实施例15的低聚果糖为8g。
对比例1
将2g低聚果糖、5g水、5g聚甘油-4直接进行混合，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g微米级二氧化钛上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
对比例2
将2g低聚果糖与5g聚甘油-4直接进行混合，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g微米级二氧化钛上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
对比例3
将2gD-泛醇与5g水混合均匀，得到D-泛醇的水溶液；将5g聚甘油-4与D-泛醇的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g微米级二氧化钛上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
对比例4
将2g低聚果糖与5g水混合均匀，得到低聚果糖的水溶液；将5g甘油与低聚果糖的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g微米级二氧化钛上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
对比例5
将2g低聚果糖与5g水混合均匀，得到低聚果糖的水溶液；将5gPEG-8与低聚果糖的水溶液混合均匀，得到混合处理液；在搅拌的条件下，将混合处理液喷洒在100g微米级二氧化钛上，搅拌均匀后，转移至干燥箱，120℃干燥处理2h，经气流粉碎，得到表面处理粉体。
将实施例1-15行包覆效果测试，测试方法：将表面处理粉体与强酸混合加热，并使用间苯二酚进行鉴定。结果均呈红色，说明低聚果糖成功包覆在基础粉体上。
将实施例1-15进行包覆牢固性测试，测试方法：在80℃水浴条件下将表面处理粉体与水混合搅拌1h后过滤，再用间苯二酚对过滤后的粉体进行鉴定，结果显示产物呈红色，颜色一致，表明经过严格的洗涤过程后表面处理粉体表面依然存在大量低聚果糖，说明低聚果糖的包覆牢固性良好。
实施例1-15获得的表面处理粉体、对比例1-5获得的粉体中益生元以及D-泛醇的包覆利用率如表1所示。
表1
由表1可知，实施例1-15获得的保湿组分包覆的亲油分散粉体中保湿组分的包覆利用率均达到了90％以上，而对比例1-5的包覆利用率最高仅达到51.2％，因此，本发明提供的制备方法可以实现保湿组分的包覆利用率高达90％以上。
将实施例1-15获得的表面处理粉体、对比例1-5获得的粉体测量其粒径分布，结果如表2所示。
表2
由图1和表2可知，本发明实施例1-15获得的表面处理粉体的粒径分布尺寸比较均匀，而对比例1-5获得的粉体由于团聚、结块导致产生硬颗粒，粒径分布尺寸相差比较大，说明通过本方案制备得到表面处理粉体颗粒均匀、分散性良好，无团聚的大颗粒。
将实施例1-15、对比例1-5的基础粉体、获得的表面处理粉体以及洗涤处理后表面处理粉体进行吸水值测试，结果如表3所示。洗涤处理：在80℃水浴条件下将表面处理粉体与水混合搅拌1h后过滤干燥。
表3
由表3可知，本发明实施例1-15获得的表面处理粉体的吸水效果优异，并且经过洗涤处理后，仍可以保持洗涤前的吸水效果，这也证明了本发明的表面处理粉体的益生元包覆牢固性良好。
将实施例1获得的表面处理粉体和对比例1获得的表面处理粉体进行分散性测试，并将测试结果记录于表4。测试方法为：将实施例1获得的表面处理粉体和对比例1获得的表面处理粉体分别配置成1％的水分散液，同步振荡分散后静置30分钟，观察底部表面处理粉体颗粒沉降情况，结果如图2所示，图2中，A为实施例1获得的表面处理粉体的1％水分散液静置后倒放的分散效果图，B为对比例1获得的表面处理粉体的1％水分散液静置后倒放的分散效果图，从图2可知，实施例1获得的表面处理粉体的1％水分散液的底部几乎没有粉体沉淀，分散效果优异，而对比例1获得的表面处理粉体的1％水分散液的底部存在大量的粉体沉淀，分散效果较差。
将实施例2-15获得的表面处理粉体、对比例2-4获得的粉体进行分散性测试，结果如表4所示。
表4
由表4可知，本发明实施例1-15获得的表面处理粉体在水和丙二醇中均可以自分散，并且无团聚颗粒，而对比例1-5获得的粉体分散效果不佳，且易产生团聚颗粒。因此，由本发明得到的表面处理粉体具有优异的分散性能。
应用实施例1
将本发明实施例1、6获得的表面处理粉体、对比例1、3获得的表面处理粉体按照如表5所示的配方进行配制，得到粉底液样品a-d。
制备工艺：将A相混合搅拌，加热至75℃备用；将C相搅拌均匀，加热至75℃；将B相的粉末加入C相，搅拌分散均匀，均质30秒；快速搅拌下将A相缓慢加入BC相，乳化完全后，均质1分钟；快速搅拌下将D相加入ABC相，搅拌均匀，均质1分钟；降温至45℃以下，加入E相，搅匀出料，获得粉底液。
表5
将制备得到的粉底液样品a-d进行稳定性测试，测试方法：冻融循环测试(一次循环包括高温-8±2℃、24h和低温40±1℃、24h)和常温稳定性测试(15-25℃)。测试结果如表6所示。
表6
由表6可知，本发明实施例1、6获得的表面处理粉体制备得到的粉底液样品a、b在经过冻融循环以及三个月的常温测试后仍然呈现均匀分散的效果，无沉降、分层现象，而对比例1、3获得的表面处理粉体制备得到的粉底液样品c、d分别在冻融循环的第二次、常温测试的第二个月后开始出现沉降，在冻融循环的第三次、常温测试的第三个月后产生明显的分层。因此，本发明实施例1、6获得的表面处理粉体制备得到的粉底液具有超强的稳定性。
应用实施例2
将本发明实施例1、6获得的表面处理粉体、对比例1、3获得的粉体按照如表7所示的配方进行配制，得到爽肤水样品a-d。
制备工艺：将A相混合搅拌，加热至75℃备用；将C相搅拌均匀，加热至75℃；将B相的粉末加入C相，搅拌分散均匀，均质30秒；快速搅拌下将A相缓慢加入BC相，乳化完全后，均质1分钟；快速搅拌下将D相加入ABC相，搅拌均匀，均质1分钟；降温至45℃以下，加入E相，搅匀出料，获得爽肤水。
表7
将制备得到的爽肤水样品a-d进行稳定性测试，测试方法：冻融循环测试(一次循环包括高温-8±2℃、24h和低温40±1℃、24h)和常温稳定性测试(15-25℃)。测试结果如表8所示。
表8
由表8可知，本发明实施例1、6获得的表面处理粉体制备得到的爽肤水样品a、b在经过冻融循环以及三个月的常温测试后仍然呈现均匀分散的效果，无沉降、分层现象，而对比例1、3获得的表面处理粉体制备得到的爽肤水样品c、d分别在冻融循环的第二次、常温测试的第二个月后开始出现沉降，在冻融循环的第三次、常温测试的第三个月后产生明显的分层。因此，本发明实施例1、6获得的表面处理粉体制备得到的爽肤水具有超强的稳定性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种表面处理粉体，其特征在于，所述表面处理粉体包括基础粉体以及附着于所述基础粉体上的益生元和甘油聚合物，其中，所述益生元的质量为所述表面处理粉体的质量的0.1％-8％，所述甘油聚合物的质量为所述表面处理粉体的质量的0.1％-15％；
所述益生元为果寡糖、大豆寡糖、半乳寡糖、异麦芽寡糖、木寡糖、甘露寡糖、壳寡糖、异麦芽酮糖、低聚麦芽糖中的至少一种；
所述甘油聚合物为聚甘油-4、聚甘油-6、聚甘油-8、聚甘油-10中的至少一种；
所述基础粉体为微米级二氧化钛、纳米级二氧化钛、纳米氧化锌、氧化铁黄、氧化铁红、氧化铁黑、氧化铬绿、群青类、滑石、云母、高岭土、硫酸钡、硫酸钙、硫酸钙水合物、珍珠粉、硫酸镁、硫酸铝、氯氧化铋、碳酸锌、碳酸钙、碳酸镁、焦磷酸钙、磷酸钙中的至少一种；
所述表面处理粉体的制备方法包括如下步骤：
将益生元与水混合，得到益生元的水溶液；
将甘油聚合物与所述益生元的水溶液混合，得到混合处理液；以及
在搅拌的条件下，将所述混合处理液喷洒于基础粉体上，并进行干燥和粉碎，得到表面处理粉体。
2.一种如权利要求1所述的表面处理粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将益生元与水混合，得到益生元的水溶液；
将甘油聚合物与所述益生元的水溶液混合，得到混合处理液；以及
在搅拌的条件下，将所述混合处理液喷洒于基础粉体上，并进行干燥和粉碎，得到表面处理粉体。
3.根据权利要求2所述的表面处理粉体的制备方法，其特征在于，所述益生元的质量为所述水的质量的0.1％-100％。
4.一种如权利要求1所述的表面处理粉体在水性化妆品中的应用。
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