1 引言
(中國粉體技術網/班建偉)目前國內化妝品級白(絹) 云母的研發存在不足,筆者對其粒度形貌和潤濕性研究后發現,我國化妝品級云母粉超細磨礦和改性等工作相對薄弱,但部分產品分級效果優于國外,其余理化性能如組成、色澤特征及pH 值等很少有文獻詳細分析,故無法全面比較國內外化妝品級云母粉間的差異。為給我國云母粉生產高附加值產品提供基礎資料,有必要剖析國內外化妝品云母粉產品的理化特征。本文通過分析六種進口和國產化妝品級云母粉(白云母或絹云母) 的化學組成(常規元素和禁限用元素) 、礦物組成、色澤特征(白度和顏色值) 和pH,說明國內外化妝品級云母粉的差異。
2 實驗
2.1 實驗原料
國內市售進口和國產的六種化妝品級云母粉: 1# ~ 3#進口絹云母粉; 4#進口白云母粉; 5#、6#國產絹云母。在其粒度形貌和潤濕性研究的基礎上,檢測其余理化性質。
2.2 實驗儀器
X 射線熒光譜儀;全譜直讀電感耦合等離子發射光譜儀;AFS930 原子熒光光譜儀;D/Max-IIIA型X 射線衍射儀;YQ-Z-48A 白度儀;SC-80 輕便色彩色差儀;pH 計。
3 結果與討論
3.1 六種云母粉的化學組成
3.1.1 六種云母粉的常規元素化學組成
六種云母粉的化學成分分析結果見表1。由表1 知,云母粉Al2O3含量均高于30%。云母粉的SiO2含量除5#達51%以上,其余均在50%附近,4#、6#只有48%左右。對比1# ~ 3#、5#、6# 絹云母粉,除6#SiO2含量較低,其余絹云母粉的SiO2均> 50%,說明6#絹云母粉中石英含量較低。
3.1.2 六種云母粉的禁限用元素組成
對六種云母粉的禁限用元素含量測量,結果見表1。禁用元素的含量均符合國標要求( Pb≤40 mg / kg,Hg≤1 mg /kg,As≤40 mg /kg,Sb、Cd、Cr 并未列入化妝品中有毒物質進行限量規定) ,尤其是鉛和砷的殘留量,遠小于各國標準要求,比《化妝品安全技術規范》的新規范對產品中鉛、砷的殘留限量10 mg /kg、4 mg /kg還低很多?!痘瘖y品衛生規范》( 2007 年版) 中未對限用元素Cu、Mn、Zn 做出規定,但鑒于其高含量、高檢出率,將其列入風險監控的范圍。云母粉中不含Cu,Mn 的含量最多僅有8ppm,除4#Zn 的含量為33ppm,其余均低于15ppm。國內云母粉除Hg 含量略高于進口粉體,其余禁限用物質的含量能滿足高品質化妝品的質量要求,可從制備源頭保證化妝品安全性。
3.2 六種云母粉的礦物組成
天然白( 絹) 云母原料中常夾雜的石英、長石等礦物,在濕法加工過程中可能粘在云母晶片表面,使產品漫反射率增大,光澤度降低,但石英、長石和云母的物理分離有一定難度,因此云母粉中兩者的總含量因控制在7%以下才能滿足化妝品填料要求。對六種云母粉進行XRD 圖譜半定量分析,見圖1。根據X 光射線衍射分析以及化學元素配分計算等綜合研究,基本計算出了云母粉的礦物組成,見表2。
云母粉的純度均在93%以上,長石含量穩定在3.5%~5.5%范圍內,3#、5#絹云母粉中石英含量達2.5%以上,其余云母粉石英含量僅有1.5% ~0.5%,4#、6#僅有0.5%,結合元素分析結果,4#白云母粉SiO2含量低,可能由于(1) 石英含量低,僅為0.5%; (2) 白云母SiO2理論含量( 45.25%) 較絹云母SiO2理論含量( 49.16%) 低,國內6#云母粉中石英的脫除效果可與國外媲美,礦物組成與元素分析結果中SiO2含量變化一致。
3.3 六種粉體的的色澤特征
3.3.1 六種粉體的白度
云母粉中鐵鈦等致色離子是影響最終產品質量的重要因素,其存在使粉體顏色泛黃。分別測量六種粉體的白度值,測試結果如表3 所示,白度由高到低依次為: 2# > 1# > 5# > 3# > 4# > 6#?;瘖y品級云母要求白度> 85%,1#、2#、5#白度均達到85%,3 #、4#、6#則因Fe2O3等致色離子含量高導致白度偏低。白度變化趨勢與致色離子含量分析結果一致。
3.3.2 六種粉體的顏色值
分別測量六種粉體的顏色值,照測條件: 0 /d,D65 光源,10°視場,選用色彩儀提供的CIEL* C* H°表色系統表示云母的顏色值,其中,L* 表示明度,C* 表示飽和度,H°表示色調角,測試結果見表3。
由表3 知: 六種化妝品級云母粉的明度均較高,表明云母粉接近白色,明度( L* ) 的變化趨勢與白度的一致,1#、2#明度較高,說明其光反射率較大。飽和度( C* ) 均較小,也即色光中彩色成分少,白光成分多。色調角( H°) 1#、2#較低,說明其白光成分較多。1# ~ 3#、5#色調角差別較小,4#、6#接近60°的黃色,可能因沉積或吸附一些致色離子( 特別是Fe3 + ) 而影響到明度及其色調,主要表現為顏色不純,國內5#絹云母白度明度
與國外相當,6#則較差,需繼續除鐵增白。圖2 ~ 4 進一步說明致色離子含量與白度和明度的關系,由圖2 知,TiO2的含量與白度、明度并無明顯關系; 圖3 中,Fe2O3含量增加,白度、明度降低,圖4 中,Fe2O3 + TiO2含量增加,白度、明度降低。分析原因,由于云母粉中Fe2O3含量遠高于TiO2含量,所以Fe2O3含量對白度和明度的影響占主導地位,TiO2含量協調影響白度和明度。
3.4 六種粉體的理化性能( pH 值)
云母粉pH 值測試方法: 取2g 云母粉于放有20mL 的燒杯中,將燒杯置于磁力攪拌器上,保持粉漿溫度為25 ℃,攪拌10 min,用pH 劑測試粉漿的pH 值。測試結果見表3。1# ~ 6#粉體pH 值均顯弱酸性,除1#粉體pH 值較低外,其余均顯中性,pH 值均在化妝品實行標準中要求的下限值6.0 和上限值9.0 之間,因此云母粉的加入對化妝品的pH 值無很大影響,5#、6#絹云母較進口云母粉更加接近中性pH 值。
4 結論
(1) 云母粉Al2O3含量均大于30%,SiO2含量在47.89%~51.14%之間,云母含量均在93%以上,石英含量均在3%左右;
(2) 致色離子含量影響白度和明度,致色離子含量越高,白度和明度越低;
(3) 云母粉pH 值均在6 ~ 7 之間,5
#、6#粉體pH 值更接近中性;
(4) 從化學成分、礦物組成、色澤特征以及pH 綜合分析,1#、2#絹云母粉性質相似,性能較優; 3#、4#整體感官性較好,但3#石英含量高、4#致色離子含量高;
(5) 國內絹云母粉5#白度明度較優,但石英含量高,6#則石英含量低,色澤指標差,逐項對比國內絹云母粉各項指標優良,但整體感官性不如進口產品。
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