复合化化工材料在化妆品中的应用现状

＊舒航 岳瑞丰 张可擎

（河南应用技术职业学院 河南 450042）

引言

近年来，亚太地区化工合成材料行业发展迅速，在2015年的时候就已经超过其他地区，跃居世界第二大化工产品市场份额，到2020年达到了18亿美元，与美国的差距进一步缩小。随着人均收入的提高和工业化的迅速发展，亚太地区有望成为化学合成领域中发展最快的市场。目前大多数的化妆品都具有抗老化、祛斑、祛痘、防晒、防紫外线、增白、润肤等功效。随着人民生活水平的提高，化妆品的需求量也在增加，人们对精致美好生活的追求越来越多，化妆品的使用也越来越频繁。在一种化妆品中，除了添加新的物质以外，还可以改变原有的成份和添加方法，从而提高化妆品的效果。

1.复合化化工材料

（1）化工复合材料行业前景及现状。当前，我国新型复合材料发展面临三个困境。一是原材料基础薄弱，比如各种高档树脂、碳纤维材料的国产化力度不够，而碳纤维的尺寸一直被限制；二是复合费用较高，制约了复合材料的广泛应用，导致生产成本偏高；三是设计理论上的落后，原材料是复合材料的基础，而碳纤维是主要的增强材料，其工业化速度相对缓慢。随着新产品的不断发展与应用，新材料的研制与应用日益成为当务之急。低成本是复合材料扩展应用的先导，但由于成本太高，已经成为制约复合材料推广应用的瓶颈，自主开发的自动化技术是关键，而复合材料的制造工艺相对于金属材料来说更为复杂，因此必须采取一种独特的设计思路，发展有效的设计理念，是改善复合材料应用效率与技术水平的关键。

（2）化工复合材料行业需求分析。化工相关的产品都是从国外进口，在市场上存在巨大的缺口，但是化工复合材料的技术含量高，研发和生产成本高，研发和资金周转周期长，国内很少有企业能够承担，主要依靠国外技术引进进行生产加工。近年来，新材料的研究主要集中在对材料进行表面加工、制备高功能材料、包覆化合物、新型复合材料等方面。在化妆品领域，它的作用是提高化妆品粉末的润湿性、分散性、耐水性或抗皮脂性，或通过改变粉末的形态，提高粉末与肌肤的附着性、透明度，减轻对肌肤的刺激。

（3）复合化技术。将复合方法分成两种：混合法和高速空气冲击法。混合法是将需要复配的粉末先在搅拌机上搅拌，然后用离心或旋转式球磨机进行加工。在此基础上，利用高速旋转的转子和循环回路，将机械能、热能有效地传输到粉末颗粒上，从而在较短的时间内完成对粉末的固定成膜。采用此工艺，可以将氧化铁，氧化锌与球形聚气材料进行复合，得到分散、覆盖、使用感觉良好的粉末。

2.化妆品的分类与设计原则

(1)分类

①护理类化妆品。在指甲、皮肤、毛发、口唇等部位上使用，起到保养、修饰和保持良好状态的作用。（注：精华液、护手霜、面霜等都是护肤品）。②美容类化妆品。在皮肤、毛发、指甲、指甲、口唇等部位上，通过涂抹、喷洒或其它相似的方式，起到散发香味、美化妆容、修饰妆容、改变妆容、呈现良好状态和精神面貌的作用。③清洁类化妆品。用涂抹、喷洒或其它相似的方式涂在皮肤、毛发、指甲、口唇等部位，以达到洁净、修正人体气味、保持健康状态的化妆品。

(2)设计原则

①安全性原则。化妆品是与人体直接接触的产品，在原材料的选用和生产过程中，应遵循安全、卫生、舒适的原则，尽量不要使用对人体有害的原材料，以免对人体健康造成更大的危害。同时，化妆品中含有铅、汞等重金属化合物、化妆品的防毒剂，比如含氯有机物等，对身体健康也是有害的，对皮肤健康也有很大的危害。②功能性原则。化妆品最基本的作用就是清洁皮肤和头发，这可不是只有这两种效果的，必须要有护肤和预防疾病的效果，现在护肤已经成为了大众的共识，生活越来越美好，人们对生活的追求也越来越高，对美的追求也越来越高，对皮肤和容貌的要求也越来越高。因此，现在的化妆品都在向功能化、营养化方向发展，如营养霜、面膜、营养洗发水等。③稳定性原则。化妆品的配方中含有一定的营养物质，如果长期存放，就会产生霉菌、细菌等，所以一定要加入抗氧化剂、杀菌剂，避免在贮存过程中造成霉变而造成伤害。常用的消毒方法有氯消毒、紫外线消毒、臭氧消毒等，不同的消毒方法也有不同的消毒目标。④时代性原则。化妆品的使用是一个时代的一个重要标志，随着时代的发展，人们对化妆品的选择也越来越注重时尚和个性化，因此，新的产品、新的剂型要适应这个需求和发展。⑤使用感原则。化妆品与人的肌肤有直接的接触，除了要符合以上的情节和美化要求之外，还要具有舒适和愉悦的感觉，否则会影响人的情绪和精神状态，因此，化妆品的使用感觉也是最基本的要求。

3.复合化化工材料在化妆品中的应用

（1）在防晒化妆品中的应用。随着人们对紫外线的了解危害越来越多，如何有效地防止紫外线对肌肤造成损害，就成了一个非常重要的问题。所以，具有防紫外线的化妆品越来越受到人们的关注。防紫外线材料主要有无机粉体和有机化合物两类。无机防紫外线粉末是一种反射类型的粉末，如超微氧化锌、超微铁等。其中，对氨基安息香酸的衍生物主要为肉桂酸类化合物。最近有一种新型的具有高功能性的防紫外线材料，将其与其他材料混合而成。有机紫外光吸收剂与无机防紫剂比较，其吸光性、透光性、使用感均较好，但其安全性及对肌肤的刺激性均不及无机防晒剂，故其使用受到一定的限制。对于波长较短的紫外线，其吸收能力较强，反之则较弱。一种高效的无机防紫外粉末的制备方法是将其超微粒化，或用硅油对其进行处理。这种方法可以改善粉末在皮肤上的附着性，抑制光催化剂的作用但微粒的粘附性很好，分散性差使皮肤感到不适，为了解决这些问题、将氧化铁、氧化锌与其它聚合物粉体或无机粉体通过机械化学的方法复合。它与未经处理的微细粒氧化锌相比，凝聚力小，抗紫外线能力没有降低，延展性、透明度、使用感也很优越。采用相同的工艺处理氧化铁、聚合物或无机粉末，可以得到优异的复合粉末，将云母和抗紫外金属氧化物混合加热，使其具有良好的透明性和耐湿性，或采用沉淀法将氧化锌沉淀在云母的表面，从而可以制备出一种新型的防紫外线复合材料。

（2）在粉饼方面的应用。粉饼一方面隐藏了面部的色素形成雀斑，另一方面也赋予了皮肤美丽的色彩，随着人们对紫外线对皮肤的负面作用的深刻理解，其在化妆品中起到了很大的作用。在抗紫外线方面，粉饼的研究方向是抗汗、抗水、抗皮脂类产品，所以，粉饼所用的粉末表面应采用经过处理、耐水、耐皮脂的处理。含氟有机高分子化合物处理——因为油脂的分泌，化妆品的涂层被润湿，从而使化妆品的耐用性下降，所以，抗油脂性很重要，用硅油处理的粉末，耐油性很好，但是耐皮脂性很差，用有机氟化物处理的粉末，其耐皮脂性相当好。硅油处理粉体——近年来，用氢二烯聚硅氧烷对粉末进行表面改性，并将其与未经处理的粉末进行对比，发现其抗水性能有明显的改善。

（3）N,O-羧甲基壳聚糖的应用。N,O-羧甲基壳聚糖与二醛（乙二醛、戊二醛）交联而成的凝胶，其黏度及固化时间易于控制。N,O-羧甲基壳聚糖取代率低于1，在0.4～0.8范围内，因此，它的分子结构中仍然存在一定的游离氨基酸和羟基，并且具有一定的阳离子和抗静电性能。N,O-羧甲基壳聚糖为水溶性物质，其溶解度与pH值无关，其润湿性与透明质酸相似，可形成薄膜，起乳化、稳定、增稠性，适合于各种化妆品膏、乳、霜的配方，与各种成份的相容性良好。

以下为配方实例：

①保湿润肤露（质量分数%）。2.0%的氢化毛脂、3.0%的硬脂酸、3.5%的硬脂酸、0.5%的香料、5.0%的三乙醇胺、3.0%的N,O-羧甲基壳聚糖、防腐剂、100%的脱离子水。由于羧甲基壳聚糖具有良好的润湿力，能在肌肤上形成一层平滑、柔软的保护层，帮助改善干燥肌肤，并能增强皮肤细胞的活力，从而达到延缓皮肤老化、滋养皮肤的作用。②浴乳（质量分数%）：20.0%的十二烷基氨基丙基甜菜碱、30.0%的十二烷基硫酸三乙醇胺、1.5%的N,O-羧甲基壳聚糖、香料、防腐剂、100%的脱离子水、柠檬酸调到pH6.5。此配方具有清洁皮肤、润肤、消除疲劳的作用。适用于所有皮肤，以及干燥、缺水的皮肤。

（4）超细复合微粒在化妆品中的应用。TiO2复合颗粒在很多化妆品的配方中，添加了大量的高分子塑料粉末（从百分之几到四十），其主要用途是提高化妆品的平滑和分散性能。若将TiO2颗粒复合（粘附、镶嵌等）于该塑料颗粒的表面，则可提高该塑料颗粒的作用，并避免由于TiO2超细而造成的不良效应。

TiO2（和ZnO等）是一类具有较强的紫外线吸收光谱的材料，因而TiO2在日常光学保护产品中的应用越来越广泛。但是，在另一方面，商业上可买到的TiO2的分散性能一般很差（严重的结块）。这是非常不利的，因为TiO2在形成更大的团块以后，会变得越来越弱，甚至会丧失对紫外线的吸收。为了改善TiO2的分散性能，需要使用硅油或脂肪酸等对TiO2进行表面处理。另外一种提高分散性能的办法是在更大的塑胶颗粒（尼龙，PVC，PMMA等）表面上均匀的混合TiO2颗粒。TiO2起初被视为是一种惰性物质，只用作化妆品的增白剂。在之前的一些化妆品中，TiO2的含量居然达到了75%。随着纳米技术的不断发展，二氧化钛在防晒和光催化方面的应用越来越广泛。

为了达到更高效、安全的防晒效果，必须对其特殊的光活度进行深入地研究。由于纳米氧化锌具有良好的防护效果，因此在UVA中的应用日益广泛。然而，纳米氧化锌在粒径、分散、光性能等方面仍有待改进。纳米氧化锌需要深入地了解它对皮肤的吸收，以及通过呼吸道和消化系统的吸收，从而更好地评价纳米氧化锌在防晒产品中的安全性。纳米二氧化钛和氧化锌的防晒性能各有优劣，而且它们对紫外线的遮光性能也各不相同，所以想要达到更好的防晒性，需要要将这两种产品组合在一起，才能更好地发挥防晒霜的作用。

4.结论

化妆品中的某些化学物质会对皮肤造成很大或潜在的伤害，因此，某些强调无防腐剂、香精、色素、纯天然成分的化妆品，便成了一种流行趋势，深受广大关注健康人士的喜爱。随着科技的进步，人们对制造科技产品的新材料的需求也越来越大。其实，就算是纯天然的化妆品，也需要加入一些化学成分，比如防腐剂。如果没有防腐剂，那么在使用期间，很可能会发生老化，皮肤一旦长期使用这些劣质的自然化妆品，就会导致皮肤出现各种问题，如皮肤无光泽、色斑、粉刺、红肿、发炎等问题。因此，不能过量地使用化妆品，要尽可能地减少使用，同时要做好皮肤的保湿工作，避免皮肤过于干燥，否则不仅会使皮肤变得暗淡粗糙，还会加速皮肤老化，从而产生皱纹。新材料的复合化，应该是材料和结构的结合，结构和功能的结合，以适应新材料的轻质、高性能和多用途。新材料是21世纪的一个新兴行业，新型材料技术的发展主要是复合型，而新型复合材料则是其发展的主要方向。新材料和新技术的应用不仅可以保护产品，而且可以提高经济效益。