載銀二氧化鈦在抗菌隔熱型隔熱涂層中的應用

不僅使用礦渣、色素、離子交換水等原料，還使用各種動植物有機成分的原料。這些原料非常適合于各種微生物的生長繁殖,尤其是一些營養型化妝品,含有大量的氨基酸、蛋白質滋補品,這些物質為微生物的生長提供營養源。由于化妝品大多與人體皮膚直接接觸,化妝品中的病菌極易滲入皮膚內,引起病變感染。因此,國家對化妝品中微生物種類和數量有著較為嚴格限定。為防止微生物的滋生,化妝品中常添加對羥基苯甲酸酯等酯類的防霉抗菌試劑,且加工時還需進行滅菌處理。銀是一種廣譜性無機抗菌材料,能抑制大部分常見細菌,具有持久抗菌性;銀抗菌活性很強,其強度為鋅抗菌強度的1000倍,且不易產生抗藥性,對人體無毒無害、無刺激,因此銀系抗菌劑在化妝品中有著廣闊的應用前景。紫外線對人體皮膚危害較大,皮膚受紫外線長時間照射會產生紅斑、黑斑甚至皮膚細胞死亡,嚴重的還會引發皮膚癌,使用防曬化妝品是保護皮膚防止紫外線傷害的有效方法之一。二氧化鈦折光性較高,具有很強的遮蓋力和消色力,且對人體無毒無害,因此,其作為一種主要的防曬劑廣泛應用于潤膚護膚防曬型化妝品中。載銀二氧化鈦是近年來開發的一種多功能新型復合材料,具有銀和二氧化鈦雙重抗菌性,同時能吸收紫外線,是一種性能優越的新型防曬劑和抗菌劑,可同時滿足化妝品的防曬抗菌要求,因此,在防曬化妝品的應用中具有較好的發展前景。但是要高效、安全地應用其防曬性和抗菌性,在實際應用時仍需開展相關應用研究,因此,本文就載銀二氧化鈦在防曬護膚霜中的應用展開研究探討。1測試方法1.1正鈦酸的制備取500mL濃度為2mol/L的TiOSO4溶液,在攪拌條件下,加入1mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH=5,溶液中生成膠狀正鈦酸,過濾后用蒸餾水洗滌數次,得到的正鈦酸備用。按比例在膠體正鈦酸中加入適量的AgNO3溶液,攪拌均勻并加熱直至大部分水揮發,放入80℃的干燥箱中烘干。取出碾磨得未煅燒的載銀粉體,將載銀粉體放入馬弗爐中,在空氣環境下分別以2℃/min速度從室溫加熱至700、800、900℃煅燒并保溫2h,取出自然冷卻后,放入研磨機內研磨4h,制得ω/(銀)為0.5%、1.0%、1.5%的載銀二氧化鈦粉體。1.2水相的配制膏霜的配方:油相由十六醇、十八醇、硬脂酸、乳化劑E1802、羊毛脂配制;水相由10%載銀二氧化鈦、甘油、三乙醇胺、水、適量香精配制。恒溫在85℃左右,水相及油相分別攪拌均勻,然后將二者混合攪拌均勻,停止加熱,保溫30min,待溫度降到45～55℃時加入香精,充分攪拌即可。1.3征服征服1.3.1銀二氧化鈦結構與粒徑粉體的晶型結構采用射線衍射儀進行分析,膠體溶液顆粒粒徑分布用英國馬爾文(MS-2000)激光粒度儀進行分析。1.3.2防水護皮膏的穩定性護膚霜的色澤變化采用YQ-Z-48B型白度儀進行測試,測試其R457白度值變化情況。1.3.3材料總fpga測定護膚霜的防曬性能即防曬指數采用SPF-290S測定儀進行測定。用注射器吸取樣品,均勻點加在3M膜表面上,然后用戴有乳膠醫用指套的手指涂抹樣品,使之均勻覆蓋在膜表面,且將膜上的樣品量控制在1.8～2.2mg/cm2之間,每樣片測定12點,取SPF平均值。1.3.4細菌總數的測定化妝品抗菌性能的檢測國內目前尚無測試標準,本文參照2007版《化妝品衛生規范》微生物檢驗方法對與化妝品接觸24h后的細菌總數進行測定。稱取10g抗菌化妝品,加到裝有玻璃珠及90mL細菌菌液(細菌總數N為105～106cfu/mL)的三角瓶中,充分振蕩混勻,在37℃的恒溫條件下培養24h后,用其上清液作為的檢液,測量剩余的活細菌總數N1(cfu/mL),計算殺菌率,殺菌率計算公式:2結果與討論2.1金紅石型二氧化鈦晶體結構二氧化鈦的防曬效果與其結構有關,二氧化鈦的結構分為金紅石型、銳鈦型和板鈦礦型。其中板鈦礦型不穩定,易轉化為金紅石型;金紅石型和銳鈦型的基本結構都為四方晶系,但晶體結構不同,因而折射率也不同;金紅石型的晶格小且致密,折射率較高,其遮蓋力和著色力也強;銳鈦型在可見光短波部分的反射率雖比金紅石型高,但對紫外線的吸收能力比金紅石型要低,因此,金紅石型二氧化鈦更適合用做防曬劑。二氧化鈦晶體結構主要受煅燒溫度的影響,煅燒溫度的升高會促使二氧化鈦晶體結構由銳鈦型向金紅石型轉變。對二氧化鈦由圖1可看出,700℃煅燒的純二氧化鈦試樣在20=25.2°、37.1°、48.0°、54.1°和54.9°處均出現衍射峰,這些衍射峰均為銳鈦型衍射峰,二氧化鈦呈單一的銳鈦相結構;而載銀后二氧化鈦除了在2θ=25.2°、37.1°、48.0°、54.1°和54.9°處出現衍射峰外,在2θ=27.4°、36.1°、41.3°、54.3°和56.6°處還出現了金紅石型衍射峰,這表明銀的摻入有利于促使二氧化鈦由銳鈦型向金紅石型轉變,研究結果與HEChao等的研究結論一致。圖1中未發現銀鹽的衍射峰,這是復合粉體中銀含量較低的緣故。2.2乳化劑的添加量防曬護膚霜的防曬性能及外觀效果與載銀二氧化鈦的分散效果有關,因此乳化過程是關鍵。乳化過程分為三階段,即潤濕階段、分散階段及穩定階段,三個階段中,最關鍵的一步就是穩定化過程。粒度分布圖能很好地反映出顆粒在水相中分散穩定效果,對添加不同量乳化劑的乳液進行粒度分析如圖2所示。從圖2可看出,乳化劑添加量的大小對粉體分散性能的影響還是很明顯的,沒有加乳化劑的載銀二氧化鈦懸浮液,在靜置24h后測得的平均粒徑為12.68μm,表明粒子團聚嚴重,分散穩定性不好;而添加1%乳化劑使懸浮液分散穩定性增強;加入量繼續增加,懸浮液分散穩定性也進一步增強;添加3%乳化劑時,顆粒的平均粒徑為1.96μm;但乳化劑用量進一步增加時,分散性反而下降,原因是乳化劑高分子長鏈容易相互纏繞而產生吸附架橋作用,使顆粒相互聚集而沉降。2.3皮膚色譜分析目前廣泛使用的銀系抗菌劑雖有較好的殺菌時效性,但是銀的活潑性使其遇光照極容易發生氧化還原反應,引起顏色變黃,從而影響產品外觀;同樣,載銀二氧化鈦添加到化妝品中也會給化妝品的應用帶來不良影響。為此,本文對一組經900℃煅燒載銀量不同的二氧化鈦應用于護膚膏中后的色澤穩定性進行了考察,將護膚膏放在自然光下,每日測定一次白度,測定結果如圖3所示。由圖3可以看出,ω(銀)低于1.0%的粉體對護膚膏的色澤影響不大,在經過6天的曝光,其色澤并未發生較為明顯變化;而ω(銀)為1.5%的粉體則對護膚膏的色澤影響較大,曝光4天后,膏體色澤變黃,其白度值下降明顯,顯然是過多銀離子的氧化還原使膏體顏色變暗,因此膏體的載銀粉體中ω(銀)應控制在1.0%以下較為理想,另外如何提高載銀二氧化鈦穩定性方面仍需進一步開展研究工作。2.4載銀二氧化鈦粉體對護膚指數的影響防曬化妝品的防曬效果通常采用防曬指數SPF來評定,SPF值越大,防曬效果就越好。一般來說,低等防曬品的防曬指數SPF值在2～6之間,中等防曬品的SPF值在6～8之間,高等防曬品的SPF值在8～12之間,SPF值在12～20范圍內的產品為高強防曬產品,SPF值在20～30之間的產品為超高強防曬品。將不同的載銀二氧化鈦填料用于護膚膏品中,測定其防曬指數,結果如表1所示。從表1可看出,添加載銀二氧化鈦粉體的護膚膏防曬效果達到中等水平;粉體中載銀量的變化對防曬指數基本無影響;粉體的煅燒溫度對其防曬性能有一定的影響,防曬指數隨著煅燒溫度的升高而提高,這說明提高粉體的煅燒溫度有利于提高其防曬效果。2.5護膚膏的抗菌性能采用大腸桿菌、銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌為實驗菌,對ω(銀)為0.5%的二氧化鈦粉體制備的護膚膏抗菌性進行測試,其抗菌效果如表2所示。由表2數據可以看出,該護膚品對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌具有很強的抗菌能力,因此,添加一定量的載銀二氧化鈦至化妝品中可完全滿足化妝品的無菌要求。3載銀二氧化鈦整合劑對護膚劑性能的影響防曬劑二氧化鈦中摻入