化妆品用二氧化钛粉体产品种类
2020-12-22 08:49:42
二氧化钛粉体是化妆品的重要原料。部分化妆品性能的改善和品种开发都与二氧化钛及其技术的进步有着直接的关系。二氧化钛因其有相当高的化学稳定性、一般情况下与大部分化学试剂不发生作用，可与任何胶黏剂混合使用，不溶于水、脂肪酸和弱无机酸，粒子细、质软而均匀、粒度分布窄， 分散好、白度高， 具有较高的着色力和遮盖力，是优秀的白色原料。而作为颜料，广泛地应用在美容化妆品；用做防晒剂，应用于防晒护肤类化妆品。随着二氧化钛生产技术的进步，用于化妆品的二氧化钛牌号也是琳琅满目，多达几百种，这么多的牌号往往会给下游化妆品厂商的应用带来诸多困惑。本文就这个问题进行归纳总结，清楚阐述化妆品用二氧化钛粉体产品的几大种类，提高应用时的选择效率。
前两期我们介绍了二氧化钛的无机和有机表面改性技术，其中隐晦会的介绍了改性剂的种类、形态、包覆量是化妆品用二氧化钛粉体产品种类过多的一个重要因素之一，其实还与二氧化钛本身的晶型结构、粒子的尺寸小、粒子的形貌有直接关系。
对市面上百种化妆品用二氧化钛产品总结，清晰的发现根据产品的粒径尺寸大小可以分成两大类，微米级颜料用（0.1μm＜n＜0.5μm）和纳米级防晒用（n＜100nm）二氧化钛。
1、微米级颜料用二氧化钛
微米级颜料用二氧化钛的工业制造方法有硫酸法和氯化法。硫酸法可以生产锐钛型（A型）和金红石型（R型）二氧化钛，而氯化法只能生产金红石型二氧化钛。硫酸法生产的产品粒子形貌为长条形和椭圆形，氯化法生产的产品粒子形貌为椭圆形。根据生产工艺的不同，现在普遍认为氯化法生产的产品的杂质、粒径形貌和控制方面要优于硫酸法。
结合微米颜料级二氧化钛基料和表面处理技术性质，我们可以认为产品的类型基于下面这个结构设计研发出来的，即核壳结构。
图1 微米级颜料用二氧化钛结构示意图
根据核壳结构设计理念，将微米级颜料用二氧化钛产品类型归纳为表1
表1 微米级颜料用二氧化钛产品类型：
类型
晶型结构
无机表面处理
有机表面处理
中值粒径
（nm）
表面性质
1
A型
水合SiO2
-
220-280
水分散
2
R型
水合Al2O3
氟硅烷、氢化卵磷脂
300
疏水疏油
3
R型
水合Al2O3
氟硅烷
300
疏水疏油
4
R型
水合Al2O3
三异硬脂酸异丙氧钛盐、聚二甲基硅氧烷
300
油/硅分散
5
R型
水合Al2O3
三乙氧基辛基硅烷
200-300
油/硅分散
6
R型
水合Al2O3、SiO2
三乙氧基辛基硅烷
400
油/硅分散
7
R型
水合Al2O3
月桂酰赖氨酸
300
水油分散
8
R型
水合Al2O3
聚二甲基硅氧烷
250
硅分散
颜料级二氧化钛的粒径形貌如图2
图2 颜料级二氧化钛TEM图
2、纳米级防晒用二氧化钛
纳米级防晒用二氧化钛包覆模型与图1相同，粒子形貌为椭球形，针状，粒子尺寸小于100nm，工业制备方法有：
（1）钛盐的中和水解
TiCl4+4NaOH→TiO2+4NaCl+2H2O
（2）四氯化钛的气相氧化
TiCl4+O2→TiO2+2Cl2
（3）二氧化钛苏打中和法
NaOH处理 HCl处理
TiO2·nH2O→Na2TiO3→TiO2+NaCl
（4）脂肪醇钛的水解
Ti(O-R)4+2H2O→TiO2+4R-OH
（5）脂肪醇钛的气态分解
Ti(O-R)4→TiO2+ H2O+烯烃
纳米级防晒用二氧化钛产品类型如表2
表2 纳米级防晒用二氧化钛产品类型：
类型
无机表面处理
有机表面处理
中值粒径
（nm）
表面性质
1
水合Al2O3
硬脂酸
≈50或10-50
亲油，疏水
2
水合Al2O3
聚二甲基硅氧烷
≈50
亲油，疏水
3
水合Al2O3
氢化聚二甲基硅氧烷
10*80
亲油，疏水
4
水合Al2O3
三乙氧基辛基硅烷
≈100
亲油，疏水
5
水合SiO2
-
≈50
亲水
6
水合SiO2
三乙氧基辛基硅烷
≈50
油/硅分散
7
水合SiO2
聚二甲基硅氧烷
≈50
亲油，疏水
8
水合SiO2
聚甲基硅氧烷
10*80
亲油，疏水
纳米级防晒用二氧化钛产品粒径形貌如图3、4所示。
图3 椭圆球型二氧化钛SEM图
图4 针状二氧化钛SEM、TEM图
3.小结
化妆品用二氧化钛粉体种类繁多，但随着现代女性对生活品质的追求越来越高，对化妆品用二氧化钛粉体原料的性能要求也会越来越高。希望本文的总结归纳对化妆品的研发和二氧化钛粉体新材料的开发人员都有一定裨益。
杨振 昆明冶金研究院