高SPF值油包水型（W/O）防曬霜的制備

楊勇

（福州萍晴日用化妝品有限公司，福建 福州 350005）

高溫日照和紫外線輻射不僅會(huì)加速皮膚黑色素的生成甚至?xí)铀倨つw老化[1]。近年來(lái)，面對(duì)溫室效應(yīng)、臭氧層破壞所帶來(lái)的全球氣候變暖和紫外輻射增強(qiáng)的問(wèn)題，人們對(duì)高防曬效果的防曬產(chǎn)品的需求日益增多。

目前膏霜乳液類化妝品主要是水包油和油包水兩種體系。水包油的防曬產(chǎn)品相對(duì)比較清爽，膚感較好，但是很難達(dá)到SPF20以上。因此，配制高防曬值防曬霜常選擇油包水型乳化體系，在相同劑量的防曬劑下，油包水體系比水包油體系的防曬指數(shù)高出一倍[2]。本文試圖通過(guò)影響油包水體系穩(wěn)定性因素角度結(jié)合防曬理論探索一款適合廣大消費(fèi)者的高SPF值、膚感好、穩(wěn)定性好的防曬霜。

1 影響油包水乳化體系穩(wěn)定性的因素

1.1 乳化劑的選擇

乳化劑的用量不是越高體系就越穩(wěn)定[3]，乳化劑的用量關(guān)系到其在分散相表面形成界面膜厚度的大小[4]，只有當(dāng)乳化劑使水油兩相界面排列清晰、整齊，其所形成的界面膜強(qiáng)度才足夠強(qiáng)，乳化體系更穩(wěn)定。不同乳化劑的HLB值、分子結(jié)構(gòu)、空間分布和相互作用力對(duì)乳化體的穩(wěn)定性有直接的影響[5]。目前市場(chǎng)上常見的油包水乳化體系的HLB值在5～6之間，乳化劑的添加量在3%～5%，乳化體微粒的直徑在0.5～5μm。根據(jù)以上理論，結(jié)合相似相容原理和產(chǎn)品需要的膚感，本文選擇以贏創(chuàng)德固賽ABIL EM90（鯨蠟基聚乙二醇/聚丙二醇-10/1二甲基硅氧烷）和禾大的ARLACEL 83（山梨坦倍半油酸酯）為主乳化劑，以硬脂酸鎂為助乳化劑。

1.2 極性與非極性油脂

在油包水乳化體系中，油相作為連續(xù)相，油脂的極性對(duì)乳化體系在涂抹和鋪展方面的膚感體驗(yàn)以及粉狀添加物的分散和終產(chǎn)品的穩(wěn)定都有著重要的影響。高極性的油脂在降低體系粘度的同時(shí)也降低了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，不適宜的油脂種類和比例的添加容易導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)油水分離和分層現(xiàn)象。結(jié)合乳化劑的選擇，考慮到產(chǎn)品中添加了二氧化鈦粉，本文選擇更有利于其分散和溶解的非極性油脂，如道康寧的DC345 、PMX-200（5cSt）、福達(dá)的白礦油。添加帝斯曼的PARSOL MCX和PARSOL 1789作為防曬劑。

1.3 固體粉末

固體粉末的分散程度是影響乳化體穩(wěn)定性的重要因素[6]。常見的固體粉狀原料有鈦白粉（TiO2）、氧化鋅（ZnO）、二氧化硅（SiO2）、滑石粉、高嶺土等，對(duì)于防曬體系，還是以鈦白粉（TiO2）為主。由于選擇了以硅油乳化劑EM90為主乳化劑，因此選擇添加表面經(jīng)過(guò)硅處理、親油、粒徑在0.2～0.5μm之間的TiO2。

1.4 生產(chǎn)工藝的選擇

對(duì)于粘度比較高、添加高含量粉體的油包水防曬霜的制備，通常選用熱配法。選擇連續(xù)法或者間歇法生產(chǎn)，主要取決于生產(chǎn)設(shè)備的性能以及水相和油相的比例。實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)工藝對(duì)油包水乳化體系穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在乳化時(shí)的溫度、乳化時(shí)間和均質(zhì)速度。

2 油包水防曬霜生產(chǎn)工藝實(shí)例

2.1 配方

目前市場(chǎng)上常用的防曬劑主要有：甲氧基肉桂酸乙基己酯、丁基甲氧基二苯甲?；淄?、水楊酸乙基己酯、奧克立林、胡莫柳酯、阿伏苯宗、4-甲基芐亞基樟腦、二苯酮-3、二苯酮-4、辛基三嗪酮、二氧化鈦、氧化鋅等。既有UVA吸收劑也有UVB吸收劑，從防曬機(jī)理上可分為化學(xué)防曬劑和物理防曬劑，化學(xué)防曬劑主要通過(guò)吸收紫外線并將其以一種低能量形態(tài)釋放達(dá)到防護(hù)效果，物理防曬主要通過(guò)涂抹后形成的薄膜對(duì)紫外線的反射和散射來(lái)達(dá)到防曬效果，不同防曬劑之間的復(fù)配可以得到需要的防曬指數(shù)。

防曬指數(shù)（SPF）的提高不僅需要UVB波段的防護(hù)，也需要UVA波段防護(hù)能力的相應(yīng)提高。另外，配方中油脂的極性、物理防曬劑粒徑大小等因素也會(huì)影響防曬指數(shù)的高低。結(jié)合油包水體系的影響因素以及防曬理論，設(shè)計(jì)了配方（表1）。

表1 防曬霜配方

2.2 生產(chǎn)工藝

⑴將A相混合攪拌均勻，加熱至70 ℃，加入B相，攪拌均勻 ，4000 r/min均質(zhì)3 min。

⑵將C相攪拌溶解完全，加熱至75～80 ℃。

⑶快速攪拌下（500 r/min）將C相緩慢加入已溶解均勻的AB相中，4000 r/min均質(zhì)8 min。

⑷降溫至45 ℃左右，加入D相，攪拌均勻。

⑸出料，靜置。半成品檢驗(yàn)合格后灌裝。

2.3 最優(yōu)工藝的確定

2.3.1 工藝考察

根據(jù)乳化體系制備理論基礎(chǔ)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選擇乳化溫度75、80、85 ℃；乳化均質(zhì)時(shí)間6、8、10 min，均質(zhì)速度3500、4000、4500 r/min以L9（34）設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，以產(chǎn)品的外觀、離心試驗(yàn)和粒徑大小判斷，通過(guò)結(jié)果分析，選擇最優(yōu)制備條件。

2.3.2 產(chǎn)品判定

外觀：從防曬霜產(chǎn)品的亮澤、均勻性、細(xì)膩度、涂抹性和吸收性進(jìn)行評(píng)分，滿分10分，每項(xiàng)2分。

離心試驗(yàn)：4000 r/min離心30 min。離心出現(xiàn)明顯油水分離為0分，少量油水分離（1-9分），無(wú)油水分離現(xiàn)象10分。

粒徑：顯微觀察粒徑在5μm以下為10分，5～50μm（9～6分）50～100μm（5～1分），大于100μm為0分。

2.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析出影響乳化的因素主次順序?yàn)锳溫度＞C轉(zhuǎn)速＞B時(shí)間，綜合考慮生產(chǎn)實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，最終選擇最優(yōu)組合為乳化溫度80 ℃，均質(zhì)轉(zhuǎn)速為4000 r/min，乳化時(shí)間為8 min。

2.3.4 防曬指數(shù)檢測(cè)

以最優(yōu)工藝制備一批次油包水防曬霜，產(chǎn)品分別委托德國(guó)默克公司和西安國(guó)聯(lián)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)股份有限公司進(jìn)行機(jī)器法和人體法測(cè)試。最終結(jié)果如下：

樣品委托德國(guó)默克公司進(jìn)行儀器法測(cè)定評(píng)價(jià)，將防曬霜樣品涂抹在特殊3M膠帶上，用不同波長(zhǎng)的紫外線照射，測(cè)定其吸光度（結(jié)果如圖1），根據(jù)吸光度大小轉(zhuǎn)換成SPF值，得到其最大SPF值為90.58，最小為81.30，平均得其SPF值為85.9。

表2 正交實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

圖1 防曬霜樣品儀器法檢測(cè)結(jié)果

樣品委托西安國(guó)聯(lián)質(zhì)檢公司依據(jù)《化妝品安全技術(shù)規(guī)范（2015年版）》進(jìn)行SPF防曬值人體法測(cè)試，根據(jù)10位受試者皮膚SPF值測(cè)試結(jié)果的平均值，得到其SPF值為39（結(jié)果見表3），符合預(yù)期的指標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文從影響油包水乳化體穩(wěn)定性的主要因素出發(fā)，結(jié)合乳化和防曬理論，制備了一款高SPF防曬值油包水型防曬霜，并確定了其最優(yōu)生產(chǎn)工藝為熱配法，工藝參數(shù)為：乳化溫度80 ℃、均質(zhì)轉(zhuǎn)速為4000 r/min、均質(zhì)時(shí)間8 min。在此條件下制得的防曬霜，在外觀膚感、穩(wěn)定性以及粒徑大小方面都比較好，防曬指數(shù)經(jīng)過(guò)人體法檢測(cè)達(dá)到39，適宜進(jìn)一步的工業(yè)化生產(chǎn)。

表3 防曬霜樣品人體法測(cè)試結(jié)果