Welche Faktoren beeinflussen das filmbildende Silikonmittel?

Der Markt für Organosilikon-Filmbildner in der Kosmetikindustrie zeigt einen stetigen Wachstumstrend. In der Kosmetikindustrie werden Organosilikon-Filmbildner häufig in Produkten wie Foundation, Sonnenschutz und Make-up eingesetzt. Ihre einzigartigen Eigenschaften, wie Wasserbeständigkeit, Atmungsaktivität, Flexibilität und verbessertes Hautgefühl, machen sie zu einer Schlüsselkomponente für die Leistungssteigerung von Kosmetika. Welche Faktoren beeinflussen den Silikon-filmbildenden Wirkstoff?

Silicone film-forming agents have a significant impact on the cosmetics industry. They can significantly enhance product performance, such as improving durability, waterproofing, and sweat resistance, enhancing skin feel, and improving color effects, meeting consumers’ demand for high-quality cosmetics. In terms of formulation innovation, their excellent compatibility with various ingredients optimizes the performance of cosmetic films while reducing the usage of other ingredients and lowering costs. Additionally, they drive growth in the cosmetics market, particularly in sunscreen and makeup， und Hautpflegeprodukte, Haarpflegeprodukte.

Es gibt fünf Aspekte zur Einführung von Silikonfilmmitteln:

• Wie werden filmbildende Mittel klassifiziert?
• Wie vergleicht man die filmbildenden Effekte verschiedener filmbildender Mittel?
• Wie beeinflusst das Molekulargewicht die MQ-filmgebende Leistung?
• Wie beeinflusst die Kombination von “soft” und “hard” Komponenten die Filmbildungsleistung?
• Wie verbessert man Silikon-filmbildende Mittel?

1. Wie werden filmbildende Mittel klassifiziert?

(1) Klassifizierung nach Löslichkeit

Öllösliche filmbildende Mittel: Diese können sich in ölbasierten Lösungsmitteln lösen und werden in ölbasierten Systemen oder Formulierungen verwendet, die gute Kompatibilität mit Ölen erfordern.

Wasserverteilbare filmbildende Mittel: Diese können sich in Wasser verteilen und eignen sich für wasserbasierte oder Wasser-in-Öl (O/W) Sonnenschutzformulierungen, wodurch sie derzeit die am häufigsten verwendete Art darstellen.

(2) Einteilung nach chemischer Struktur

Vinylpyrrolidon-Derivate: Besitzen ausgezeichnete Filmbildungseigenschaften und Hautaffinität, mit guter Biegsamkeit des Films nach Bildung.

Acrylpolymere: Bilden schnell Filme, mit guter Härte und Abriebfestigkeit; ihre Filmbildungseigenschaften können durch Modifikation der Polymerstruktur angepasst werden.

Organosiloxan-basierte: Sie haben hervorragende Wasserbeständigkeit, Atmungsaktivität und eine glatte Textur; nach Ausbildung eines Films verleihen sie der Haut ein gutes trockenes und weiches Gefühl.

Polyurethane-based: Forms a tough, abrasion-resistant film with good adhesion to the skin, and the film’s flexibility and hardness can be adjusted.

Polyester-basierte: Sind stabil in der Filmbildung und haben gute Kompatibilität mit anderen Inhaltsstoffen; sie bilden einen gleichmäßigen, kontinuierlichen Film auf der Hautoberfläche.

2. Wie vergleicht man die filmbildenden Effekte verschiedener filmbildender Mittel?

Fünf verschiedene Arten von filmbildenden Mitteln—Vinylpyrrolidon-Derivate, Acrylpolymere, Organosiloxane, Polyurethane und Polyester—wurden in verschiedenen Konzentrationen zu einer O/W Sonnenschutzemulsionsformulierung hinzugefügt, um Testproben herzustellen. Eine Emulsion ohne zugesetzte filmbildende Mittel diente als Leerkontrollgruppe. Unter Verwendung eines Lichtschutzfaktor-Analysegeräts und eines UV-Vis-Absorptionsspektrometers wurden die SPF-Werte der Proben mittels einer In-vitro-Methode getestet, um die Wirkung der filmbildenden Mittel auf die SPF-Verstärkungsleistung und Wasserbeständigkeit zu untersuchen.

Die Ergebnisse zeigten signifikante Unterschiede zwischen verschiedenen filmbildenden Mitteln hinsichtlich ihrer leistungssteigernden Wirkung in O/W Sonnenschutzsystemen.

(1) Bezüglich der SPF-Verstärkungseffekte

PVP-basierte und Acrylpolymer-basierte filmbildende Mittel zeigten signifikante Steigerungen. Bei einem Zusatz von 2% erzielte A2 eine SPF-Steigerungsrate von 47%, während Acrylpolymer-basierte Mittel bei 2–3% Zusatzmengen eine Steigerung von über 30% erreichten. Dies ist ihrer Fähigkeit zuzuschreiben, die Emulsionsgrenzflächenfestigkeit zu stärken und die gleichmäßige Verteilung der Sonnenschutzmittel zu fördern. Silikon-basierte Mittel wiesen schwächere Steigerungseffekte auf, wobei fluoriertes C3 etwas bessere Leistung zeigte als C1 und C2, da C1 und C2 in der Formulierung schlechte Kompatibilität aufweisen; Polyester- und Polyurethan-Typen haben minimale und ähnliche Auswirkungen auf SPF-Werte.

(2) Hinsichtlich ihres Einflusses auf Absorptionskurven

PVP-basierte und Acrylpolymer-basierte Mittel verstärken signifikant die Absorption in den UVA- und UVB-Bändern. Silikon-basierte Mittel zeigen nur bei C3 eine merkliche Verschiebung der Absorptionskurve, während Polyurethan- und Polyester-basierte Mittel nur die Absorption im UVB-Band verstärken. Dies steht im Zusammenhang damit, wie jede Art von filmbildendem Mittel die Wasserbeständigkeit, rheologischen Eigenschaften und ihre eigenen Charakteristika verbessert.

(3) Bezüglich der Wasserbeständigkeit

PVP-basierte, bestimmte Acrylpolymer-basierte und Polyurethan-basierte Filmbildner zeigen gute Leistungen, während C1 und Polyester-basierte Filmbildner etwas schlechtere Wasserbeständigkeit haben und C3 gute Wasserbeständigkeit aufweist. Dies wird der chemischen Struktur der Filmbildner zugeschrieben, wie die langkettigen Alkylgruppen in PVP-basierten Filmbildnern, die die Wasserbeständigkeit verbessern, die harte und spröde Natur von C1 und E-Filmbildnern, die sie anfällig für Rissbildung macht, und die fluorierten modifizierten Gruppen in C3, die die Wasserbeständigkeit erhöhen.

3. Wie beeinflusst das Molekulargewicht die MQ-filmgebende Leistung?

Einundzwanzig MQ-Silikonharze wurden gescreent, und feste filmbildende Mittel wurden zu 15% und 40% Lösungen von Cyclopentasiloxan formuliert. Flüssige filmbildende Mittel wurden basierend auf Feststoffgehalt auf die gleiche Konzentration verdünnt. Durch verschiedene Leistungstests wurden das Molekulargewicht jedes filmbildenden Mittels, sein Verteilungszustand, Filmbildungseigenschaften, Filmbildungszeit, Hydrophobie, Schweißbeständigkeit, Ölbeständigkeit, Atmungsaktivität und andere Leistungsmerkmale untersucht. Die Ergebnisse zeigten:

(1) Molekulargewicht: 

Die meisten MQ-Silikonharze haben Molekulargewichte im Bereich von 4.000 bis 9.000 Da, mit einem PDI von 1 bis 3, nahe 2, und einer relativ breiten Verteilung.

(2) Versprödung des Films: 

Wenn das Molekulargewicht zwischen 4.000 und 8.200 Da liegt, zeigt die Filmbildungsbrüchigkeit einen linearen Zusammenhang mit dem Molekulargewicht; mit abnehmendem Molekulargewicht nimmt auch die Brüchigkeit ab.

(3) Filmbildungszeit: 

Filmformer mit Molekulargewichten von 7.000–8.200 Da weisen eine hohe Filmbildungsbrüchigkeit und kurze Filmbildungszeiten auf; solche mit Molekulargewichten von 4.000–7.000 Da zeigen eine verringerte Filmbildungsbrüchigkeit und längere Filmbildungszeiten. Zudem zeigen Proben mit ähnlichen Eigenschaften und vergleichbaren Molekulargewichten bei höheren PDI-Werten längere Filmbildungszeiten.

(4) Durchlässigkeitsrate: 

Proben mit hohen Durchlässigkeitsraten haben niedrigere Molekulargewichte, geringere Filmbruchfestigkeit und längere Bildungszeiten; Proben mit niedrigen Durchlässigkeitsraten haben höhere Molekulargewichte und höhere Filmbruchfestigkeit.

(5) Hydrophobie, Schweiß- und Ölabweisung:

Die meisten Proben können nicht gleichzeitig sowohl Hydrophobie als auch Ölabweisung aufweisen, aber die Proben Q, H, I, S und T zeigen eine relativ ausgewogene Leistung. Zwischen 4000 und 8000 Da nehmen Hydrophobie und Ölabweisung mit steigendem Molekulargewicht zu; über 8000 Da ändert sich der Trend.

Gesamtleistung: Bei hohen Molekulargewichten ist die Filmbildungsbrüchigkeit stark, die Filmbildungszeit ist schnell und die Atmungsaktivität niedrig; bei niedrigem Molekulargewicht verhält es sich umgekehrt. Zwischen 4000 und 8000 Da nehmen Hydrophobie und Oleophobie mit steigendem Molekulargewicht zu. Bei einem Molekulargewicht von etwa 8000 Da ist die Hydrophobie von MQ-Harz relativ niedrig, nimmt jedoch mit weiter steigendem Molekulargewicht zu, während die Oleophobie mit zunehmendem Molekulargewicht abnimmt.

4. Wie wirkt sich die Kombination von “soft” und “hard” Komponenten die Filmbildungsleistung?

Aktuelle Langzeitschminktechnologien basieren primär auf “Filmbildnern,” jedoch fehlen universelle Formulierungsrichtlinien. Die “soft” + “hard” Formulierungsstrategie konzentriert sich auf die Wechselwirkungen zwischen nichtflüchtigen Komponenten. Das Verständnis der intrinsischen Materialeigenschaften von ‘soft’ und “hard” nichtflüchtigen Gemischen kann helfen, die Haltbarkeit von Schminkfilmen vorherzusagen und zu optimieren.

Die Studie wählte “soft” Komponenten (Silikonpolyether-Emulgatoren, SPE) und “hard” Komponenten (Silikonacrylat-Copolymere) für die Untersuchung aus, stellte Gemische in verschiedenen Verhältnissen her und führte Tests durch.

Testmethoden und Ergebnisse: Durch visuelle Beurteilung und Transmissionselektronenmikroskopie wurde festgestellt, dass Silikonacrylate mit bestimmten Silikonpolyether-Emulgatoren (SPE) kompatibel, mit anderen dagegen inkompatibel sind; die Viskoelastizität, Filmeigenschaften (Härte und Viskosität), Flexibilität und Rissbeständigkeit kompatibler Gemische, wobei festgestellt wurde, dass das Verhältnis der “soft” to “hard” Komponenten diese Eigenschaften beeinflusst; es wurden Talg-/Ölverschleißtests und Kontakttransfertests durchgeführt, und die Ergebnisse zeigten, dass wenn Talg mit nichtflüchtigen Komponenten mischbar ist, dies das ‘hard’ to “soft” Verhältnis verringert und die Bindungskraft zwischen Pigmenten und Haut schwächt; die Auswahl von Komponenten mit geringer Mischbarkeit mit Talg kann die negativen Auswirkungen von Talg reduzieren.

Emulgator D zeigt gute Kompatibilität mit Silikonacrylaten und den höchsten Grad an Unmischbarkeit mit synthetischem Talgöl, wodurch die Formulierung einen optimalen Talgwiderstand erhält. Dies deutet darauf hin, dass bei der Auswahl weicher Komponenten für Filmbildner die Wahl von Komponenten mit guter Kompatibilität zum Filmbildner, aber schlechter Kompatibilität mit Talg, zu einer langlebigeren Schminkanwendung führen kann.

XJY-8203/8205 Methyl-MO-Silikonharz

XJY8203/8205 ist ein festes Silikonpulver. Dieses Silikon kann eine durchgehende Schicht bilden. Das dadurch erzeugte glatte Gefühl bietet einen ausgezeichneten Wasserschutz und kann in einer Vielzahl von Hautpflegeformulierungen verwendet werden. Es bietet auch UV-Schutz und kann in Sonnenschutzprodukten eingesetzt werden. Es sind auch verschiedene organische Lösungsmittel kompatibel.

5. Wie verbessert man Silikon-filmbildende Mittel?

Im Gegensatz zu natürlichen Erscheinungsformen bieten Silikonfilmbildner zahlreiche bedeutende chemische und mechanische Eigenschaften. Erstens weisen sie eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit auf, behalten ihre Stabilität unter rauen Bedingungen wie UV-Strahlung, hohen Temperaturen und Luftfeuchtigkeit, haben wasserbindende Eigenschaften und altern, reißen oder verfärben sich aufgrund funktioneller Gruppen nicht. Zweitens ermöglicht ihre niedrige Oberflächenspannung ausgezeichnete Benetzungs- und Ausbreitungseigenschaften auf Objektoberflächen, wodurch eine gleichmäßige Abdeckung und die Bildung eines durchgehenden Schichtfilms möglich wird. Silikonfilmbildner können in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt werden (in Wirkstoffen, Wirkstofffreisetzung, Wirkstoffabgabe, Feuchtgranulation, Tablettenherstellung). Wie kann die Leistung von Silikonfilmbildern verbessert werden?

Xinjiayi Silicone is one of China’s leading manufacturers of silicone MQ resins and VMQ silicones, with over 30 years of R&D and manufacturing experience in the silicone industry, holding more than 15 related patents and technical support. Our silicone raw material products can meet the needs of the cosmetics industry and provide diverse customized solutions for qualified industrial users.