不同型号二氧化硅和微晶纤维素Ra值的对比应用研究

左祖辉 李 阳

(克劳丽化妆品股份有限公司,江苏 苏州 215500)

引言

由于二氧化硅良好的化学惰性和热力学稳定性,其作为磨擦剂在牙膏中使用已有较长的历史,目前市面上绝大多数牙膏中使用的磨擦剂均为二氧化硅,而二氧化硅的型号种类繁多,其粒径分布和形态对磨擦性能都有较大影响。微晶纤维素由于其植物来源,具有较好的生物安全性,近年来也有对于其在药物、食品、橡胶等领域内的应用研究,而对其作为磨擦剂应用研究报道比较少见。研究表明磨擦剂的磨擦性能过低,则对牙渍、牙结石、牙菌斑等清洁效果不佳;若磨擦性能过高,则对牙釉质会造成一定程度的磨损[1]。因此在产品开发配方设计时需要考虑磨料的磨擦性能,选择合适的磨擦剂。

人天然牙表面的牙釉质具有较高的硬度,正常刷牙或咀嚼过程中釉质对磨耗有着较大的抵抗力,但随着年龄的增长,刷牙或咀嚼不当,磨擦作用会使牙釉质不断磨耗而暴露出牙本质,从而容易导致牙齿敏感。人体乳牙一般在出生后6个月左右开始生长,至2岁半左右长齐,在6岁左右开始脱落,恒牙开始萌出,研究表明不同阶段乳恒牙的硬度值不同,恒牙釉质硬度最大,乳牙釉质次之,牙本质硬度最低[2]。乳恒牙对磨耗的抵抗能力不同,因此开发不同年龄阶段的牙膏应考虑磨擦剂其磨擦性能对牙齿磨损的影响。

本研究旨在了解不同型号间二氧化硅以及微晶纤维素的磨擦性能,对不同牙膏产品开发时磨料的选择和应用提供理论依据。

1 实验部分

1.1 主要原料与仪器

原料:山梨(糖)醇,山东天力药业有限公司;

黄原胶,鄂尔多斯市中轩生化股份有限公司;

Zeodent 165,青岛赢创二氧化硅材料有限公司;

Zeodent 113, 青岛赢创二氧化硅材料有限公司;

Zeodent103 , 青岛赢创二氧化硅材料有限公司;

Zeodent 115,青岛赢创二氧化硅材料有限公司;

Spherilex 148,Evonik Silica Finland Oy Telakkatie 5|49460 Hamina|Finland

SORBOSIL AC43, PQ silicas UK Limited;

二氧化硅MII, 江苏名帆生物科技有限公司;

微晶纤维素,JRS PHARMA GMBH +CO.KG;

设备和材料:①ME3002E电子天平(精确至0.0001 g),梅特勒-托利多仪器有限公司。

②L8-Ⅱ型刷磨仪,上海美加净日化有限公司。

③PS10 型表面粗糙度仪,德国Mahr 公司。

④聚甲基丙烯酸甲酶( PMMA 磨块) ,上海精见新材料有限公司。

⑤MP43 型牙刷,上海美加净日化有限公司。

1.2 牙膏试验配方

按表1牙膏配方进行牙膏制备。

表1 牙膏配方

1.3 测试原理

利用具有刷磨载荷全程可控功能的刷磨仪作为刷磨仪器,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为代替牙齿的试验材料进行体外试验,在一定的刷磨速度、刷磨载荷的条件下对牙膏试样进行刷磨测试。刷磨测试后用表面粗糙度仪测定PMMA磨块的磨擦值,以刷磨试验后8块PMMA磨块上Ra值的平均值评价牙膏试样对PMMA磨块的磨损性。有研究结果表明使用该方法的测试结果在一定程度上,与ISO11609 中附录A 放射性示踪法RDA 值及附录B 表面轮廓法磨损深度的测试结果均具有良好的相关性[3],其Ra值测试结果能够在一定程度上表示牙膏对人体牙齿的磨损程度。

2 结果分析

从表2测试结果可以看出,1#牙膏、3#牙膏、4#牙膏具有较高的Ra值,2#牙膏、5#牙膏、7#牙膏Ra值为中等程度,6#牙膏Ra值最低。数据结果基本和实验前预期的一致,表明高磨擦型二氧化硅具有较高的磨擦性能,标准磨擦型二氧化硅具有中等磨擦性能,微晶纤维素的磨擦性能最低。

表2 Ra值测试结果

3 结论

①型号为Spherilex 148、Zeodent103、SORBOSIL AC43的二氧化硅Ra值较高,具有较好的磨擦性能,适合应用于美白高清洁牙膏产品的开发。

②Zeodent 113、Zeodent 115、二氧化硅MII的Ra值较低,适合应用于常规牙膏产品的开发。

③微晶纤维素由于极低的Ra值和温和无刺激的口感适合应用于乳牙阶段儿童牙膏产品的开发,以及抗敏牙膏的应用。

4 展望

本研究为产品开发人员在磨料的选择上提供了一定的理论依据,但值得注意的是磨擦剂的磨擦性能除了和磨擦剂的种类型号有关外,还和添加比例、刷磨时间等因素有关。设计配方时不应仅仅只考虑某种磨擦剂其磨擦性能的高低,也需注意牙膏整体的清洁能力是否满足牙膏基本的清洁功能,产品开发过程应进行应用研究和验证使得产品既能做到较好的清洁效果又能尽量减少对牙釉质和牙本质的磨损。