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二氧化硅在牙膏中的应用
2020年06月17日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:1060
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3岁到80岁,人生每天都需要刷两次牙,因此牙膏已成为我们生活中绝不能缺少的日用品。虽然市面上的牙膏五花八门,价格从两三块到上百块啥都有,但它们最主要的成分只有一个,那就是磨擦剂。

备注:牙膏含有磨擦剂、湿润剂、表面活性剂、粘合剂、芳香剂、特殊提取物等成分。

选用二氧化硅作为磨擦剂的透明牙膏 

市面上的透明牙膏,基本都选用二氧化硅作为磨擦剂

在国内市场,二氧化硅是被应用得最广的磨擦剂之一,其使用始于20世纪70年代,是一种无定形物质,其聚集颗粒呈球状,使用时在牙齿表面滚动磨擦不会损伤牙齿。与传统的结晶棱形体碳酸钙磨料相比,更不易磨损牙齿。

牙膏用二氧化硅的性能特点

①二氧化硅的化学稳定性好,除溶于强碱外,与其他物质都不起反应。因此,与牙膏中其他物料的相容性、配伍性好,膏体稳定而细腻。

②二氧化硅结晶形态大多为圆形充满小空隙的蜂窝状聚合颗粒,接触牙面时颗粒可分散,与牙面污物接触面积增大,故去污效果好,磨擦值可在一定范围内调节,使牙膏膏体具有适宜磨擦值,既能清洁牙齿,又不致损伤牙釉质。

③二氧化硅的折光率可在一定范围内调节,极适合于透明牙膏的制作。

④二氧化硅与氟化物的相容性非常好,可使牙膏中的有效氟保持较高水平。

⑤二氧化硅的纯度高,有害杂质少,应用于牙膏具有较高的安全性。

牙膏中各组分的折射率对比

牙膏中各组分的折射率对比 

备注:由于碳酸钙的折射率较高(1.60),超了液相物质的最大折射率,因此碳酸钙完全不具备将自己做成透明牙膏的可能性。而二氧化硅的折射率位于水和山梨醇的折射率之间,因此可通过调整液相部分各物质的比例,使液相的折射率与固相的折射率一致,这就是为什么市面上透明牙膏的磨擦剂都是二氧化硅的原因。

牙膏用二氧化硅的制备方法

在牙膏中,除了负责研磨作用的磨擦型二氧化硅外,其实还会加入增稠型二氧化硅,如此一来牙膏既有良好的细腻光滑的外观,又有良好的磨擦清洁使用性能。由于在配方中要使用两种性能不同的二氧化硅,不同的配比对于牙膏的性能指标、粘稠度、稳定性等都会带来一定的变化。

牙膏用二氧化硅 

不同作用的二氧化硅,其制备工艺也有所不同:一般来说,增稠型沉淀二氧化硅大多采用沉淀法,即在一定条件下,将酸与碱性硅酸盐溶液进行沉淀反应过程不形成凝胶而得疏松、絮状沉淀的二氧化硅粒子,再经过滤、洗涤、干燥、粉碎而得,这种沉淀二氧化硅属高结构产品吸油值高比表面积大。

而磨擦型二氧化硅的制备,一般是通过将酸和碱性硅酸盐同时加入含电介质的水溶液中,保持一定pH值,待碱性硅酸盐加完老化后,再继续加酸到反应终点再经过滤、洗涤、干燥和粉碎而得。这种沉淀二氧化硅属低结构产品吸油值低粒子紧密磨擦力强,能起到很好的去渍效果

粒度对二氧化硅性能的影响

既然是粉体,那粒径的变化一定会二氧化硅的性能带来很大的影响。对于磨擦型二氧化硅而言擦剂的粒度应适中,粒度太粗,口腔有砂感,且对牙齿损伤大,太细则不能很好地粘住污垢物,以致不能有效去污,理想的粒度范围应在4~8μm之间。

牙膏用球形二氧化硅微观图 

牙膏用球形二氧化硅微观图(来源:赢创)

而对于增稠型牙膏用二氧化硅来说,粒径的变化将直接影响到粘度等指标的变化,进一步影响到牙膏配方及膏体稳定性——随着粒径的增大,其吸水量逐渐增大、粘度逐渐减小、比表面积略有减小,其对应的牙膏粘度也逐渐减小。因此,在牙膏配方中选用合适粒径大小的增稠型二氧化硅,对于稳定牙膏质量、减少增稠剂的用量、降低配方成本,具有一定的现实意义。

资料来源:

牙膏用二氧化硅粒径对其性能的影响王宪伟庹文喜林英光

牙膏用沉淀二氧化硅的性质及其应用研究王勤

二氧化硅及其牙膏的清洁性能研究孙群李毅苹陈敏珊

粉体圈 小榆

 

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