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肤感卓越的烷基改性有机硅

来源:荣格 发布时间:2018-07-18 408
食品饮料及个护个人护理品原料配料其他 技术前沿应用及案例
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烷基改性硅油/硅蜡是聚二甲基硅氧烷分子链上部分甲基被烷基取代的改性聚硅氧烷。其结构通式如下:

烷基改性硅油/硅蜡是聚二甲基硅氧烷分子链上部分甲基被烷基取代的改性聚硅氧烷。其结构通式如下:

图1 烷基聚二甲基硅氧烷的分子结构

当y=0时,即为聚二甲基硅氧烷,其聚合度改变,除粘度以外,其它性质均很少受到影响。如粘度增加10,000倍,表面张力仅改变2%,链的分枝能降低凝点而对表面性质几乎无影响,甚至有20%的分枝时,其表面张力与无分枝的相同。与以上结构改变相比,改变侧链取代基的影响,就比较显著,如表面张力、折射率及润滑性随长链烷基碳原子的增加而提高,但相对密度和粘温性则降低。例外的是压力—粘度特性几乎不变。

普通线性、无挥发性的聚二甲基硅氧烷广泛用于许多个人护理产品中,但是,其与常用化妆品油脂(如矿物油和植物油等)相容性较差,不易乳化。且硅油粘度越高,与矿物油和植物油等的相容性越差(如表1)。

表1 不同粘度二甲基硅油与白油和植物油的相容性
注:C= 其他油脂质量分数10% 时兼容(澄清),I= 其他油脂质量分数10% 时不兼容(混浊)。


为了改善与化妆品油脂原料的相容性,因此在硅氧烷分子上接入亲油性的长链烷基基团,使其具有线性或梳状结构。与无改性聚二甲基硅氧烷相比,改性后的烷基硅油在化妆品配方中具有更好的配伍性,可以任意比例与矿物油互溶,能够溶于液体石蜡、高碳醇等的混合油相中,同时与多种植物油相容,因此比普通二甲基硅油容易乳化。

在烷基硅油/硅蜡中,其物理性能有以下三方面影响因素:1.烷基侧链的长度;2.硅氧烷主链的长度;3.烷基侧链在硅氧烷链上的密度(烷基比例)(如图2)。烷基链长对烷基改性硅油的物理性能有明显影响:室温下烷基链长为C8-C18时,产品为液体,C18以上是固体,其熔点随烷基链的增长而升高。烷基链长一定时,分子里硅氧烷的数量(硅氧烷链长)对烷基改性有机硅的物理性能的影响不大,对固体烷基聚二甲基硅氧烷来说,硅氧烷链长对硬度几乎无影响。当烷基链长在C18以上时,其硬度随烷基链的增长而增大,碳数多的烷基在结构中的比例越高,产品硬度越大。

图2 结构与物理性能的影响因素

近年来,随着长链烷基改性有机硅品种及用途的不断开发,其作为高档及个人护理用品添加剂,已经越来越引起人们的关注。根据附加于聚硅氧烷的烷基链长和附加率,可得到从挥发性液体到蜡状物的不同性状的改性物。烷基硅油不仅保持了有机聚硅氧烷特有的安全性、铺展性、清爽性、透气性和丝滑触感;且具有更高光泽,更加接近人体脂肪成分,与皮肤亲和性更好;改善了普通二甲基硅油的有机材料相容性、成膜性、保湿性、柔软性、润滑性,给予发用调理剂良好的梳理性及光泽。加入烷基的聚二甲基硅氧烷,在化妆品中还可以改进脂肪酯的肤感、粘度及其质感,可应用于众多个人护理配方。

图3 烷基改性有机硅在有机材料中的表面活性剂

此外,用亲油性长链烷基替代聚二甲基硅氧烷中的甲基,使得新的改性聚硅氧烷在有机体系中也具有表面活性(如图3)。为了在水溶液或有机体系中得到表面活性,调节改性基团的类型和数量后,并不需要它们完全溶解。有限的相容性导致了聚二甲基硅氧烷在表面富集,引起溶液表面的物理化学性质的变化。因此,在水溶液或在化妆品的油相中,它们的表面张力也可减少到聚二甲基硅氧烷的水平,使化妆品油和蜡的扩散能力提高,可以配制各种固体、半固体和液体的化妆品,提高产品扩散能力、光泽性,使颜料的分布得到改善,增强防晒剂在皮肤上的均匀分布;还可以延长口红、眼影及粉底在皮肤上的驻留时间,并保持其色泽,是彩妆中十分重要的成分之一。

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