防晒霜的研制.docx

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防晒霜的研制

滁州职业技术学院

生化工程系

毕业设计（论文）

专业：

应用化工

课题：

防晒霜的研制

设计时间：

2012.10.8－2012.11.25

班级：

10化工

姓名：

何争进

指导教师：

孟飞

内含：

毕业设计（论文）任务书1份、毕业设计（论文）1份、生产工艺流程图、主要化工设备图若干。

2012年11月

目录

1.绪论

1.1概述

1.2防晒品简介

2.配方和原理

2.1生产配方

2.2生产原理

3.生产工艺

3.1原料性质

3.2生产工艺流程图

3.3生产设备流程图

3.4生产步骤

3.5防晒品效果评估标准

4.注意事项和三废处理

5.结语

参考文献

第一章绪论

1.1概述：

新世纪的到来给人们带来大笔物质生活财富，人们对生活，工作，学习的各个方面的要求也在不断提升。

尤其是对自己的个人形象格外在意，不管是男士还是女士，对自己给别人的第一印象越来越重视。

也不管是哪行哪业，职业形象都很重要。

人们在以满足的物质生活条件下提出高质量，健康的生活。

而紫外线照射到人体皮肤后不仅使皮肤外观打折，对人体健康也大打了折扣。

首先，造成人体皮肤晒黑的罪魁祸首是紫外线照射。

近年来，紫外线辐射量随着臭氧层的破坏不断增加，给人带来的影响已被世界范围所认识。

目前具有安全，高效吸收紫外线辐射的紫外线吸收（屏蔽）剂为保护人体免受过量的紫外线辐射已广泛使用于化妆品，护发品，植物处理剂中。

随着大气污染的加剧，防晒剂的开发与研究无论是当今还是未来都将成为研究者及消费者关注的焦点。

1.2防晒品简介：

皮肤科学界将太阳光中含有的紫外线其分为长波紫外线（UVA）和中波紫外线（UVB）短波紫外线（UVC）。

UVA包括波长在320nm—400nm范围的紫外线，UVB包括波长在280nm—320nm范围的紫外线UVB,UVC包括波长在200nm—280nm范围的紫外线。

280nm以下的紫外线被臭氧层吸收，不能到达地面，因此到达地面的紫外线中不包含UVC,我们需要隔离的是UVA,UVB两种紫外线。

尤其注意的是UVA紫外线能到达皮肤的真皮层，给血管壁或组织中的弹性纤维带来不明显的变化，使皮肤无光，弹性下降，并且皱纹会趁机长出来使皮肤提前老化。

小部分UVA被表皮层吸收，大部分UVA能到达真皮，甚至真皮中部。

UVB能引起皮肤产生红斑或水疱，此时即使躲避了太阳，皮肤细胞中黑色素的形成无非停止，皮肤就会显得暗淡粗糙，失去光泽，其他的皮肤问题也会接踵而来，如褐斑。

紫外线对皮肤的危害是需要我们认真看待的，不仅是皮肤表面的问题，还有更远的生理健康问题。

紫外线照射皮肤后，皮肤细胞内生成黑色素并沉积下来，使皮肤变黑，进一步加快皮肤老化，褶皱，出现炎症，严重时可损伤人体内脏器官，还可导致皮肤癌，因此做好防晒工作具有深远意义。

防晒霜中加入防晒剂，通过对紫外线的反射，散射对皮肤起保护作用。

特别是纳米粒子，颗粒越细，散射作用越好，避免了紫外线的直接照射。

有的防晒剂通过吸收紫外线来屏蔽紫外线，防止紫外线进入皮肤组织，同样可以保护皮肤。

这种紫外吸收剂将高能有害的紫外光转化为低能无害的热能。

理想的防晒剂满足下述条件：

1.能吸收280nm~380nm的紫外线辐射。

2.在最大吸收波长处有最大消光系数。

3.最大吸光系数不受溶剂影响。

4.很好的光稳定性和化学惰性。

5.无毒性，不致敏，无光毒。

6.与基质配伍好，易于使用和处理。

防晒剂的种类繁多，大体分为三大类：

1.紫外线吸收剂。

防晒分子吸收能量跃迁到较高级，并把多余能量释放到空气中，分子共轭体系越大，吸收紫外线能力越强。

如二苯甲酮分子类化合物内部形成环，吸收紫外线后氢键断开，分子处于不稳定的高能态，它会自动恢复到低能稳定态，释放能量。

剂还有二苯甲酰甲烷类，肉桂酸酯类。

2.紫外线屏蔽剂。

这类主要是纳米级粉末，常用TiO2，Zone。

3.天然防晒剂。

一些天然植物里也含有紫外线吸收剂，如海藻，甲壳素，黄瓜，芦荟等，能够吸收人体多余的自由基。

一些中草药如黄连，红药等不仅可以防晒，还可以美白，护肤，治皮肤疾病。

防晒霜的特点：

目前市场上使用最多的防晒品载体是乳化体。

其优点是所有类型的防晒剂均可配入产品，且加入量较少受限制，因此可得到更高SPF值的产品；易于涂展，且肤感不油腻，可在皮肤表面形成均匀的/有一定厚度的防晒剂的膜；可制成抗水性产品。

其缺点是制备稳定的乳液有时较困难，乳液基质适于微生物的生长，易变质腐败。

防晒霜的分类

综合国内外的防晒化妆品,可分三大类。

1.反射型:

将钦白粉加入面霜中,涂后能遮盖浅色斑,增白皮肤,对紫外线起散射作用。

2.吸收型:

在其中加入对紫外线有吸收功能的试剂,防止紫外线对皮肤的伤害。

3.采用生物物质（植物或动物的提取物）,达到防晒作用,但国内外市场尚未见有此类产品。

我认为能研制成天然型防晒霜,可填补市场空白。

或搞成综合型,成为营养、增白与防晒性有机地融为一体的弱油型、粉质、中性的面霜。

第二章配方和原理

2.1生产配方：

工业上大规模生产的防晒类化妆品有防晒乳，喷雾液，防晒霜等。

虽然品种繁多，品牌各异，大体上的作用相同：

（1）有较高SPF值，这是防晒类化妆品最基本也是最重要的性能。

（2）涂抹在皮肤上舒适，清爽，不油腻，有疏水性，如果不疏水，人体流的汗会和防晒霜一起流失，大大减小防晒时间。

（3）对皮肤美白保湿。

（4）安全无毒，对皮肤无附加损害。

针对这些作用，针对防晒霜来设计配方，确定各组分含量。

1.防晒剂:

由于各种防晒剂的防晒机理不同，用量不同，通常采用复配方法选择几种不同的防晒剂进行复配，而不是单独使用某一种防晒剂，同时防晒剂的安全性也不能忽视。

常用品种如下：

a.水杨酸酯类b.二苯酮类，如2—羟基—4—甲氧基二苯酮和2—羟基—4—甲氧基二苯酮—5—磺酸。

C.对甲氧基肉桂酸酯d二甲基对氨基苯甲酸辛酯类e.二氧化钛和氧化锌。

2.乳化剂:

乳化剂对防晒类化妆品的作用是巨大的，由于防晒霜是有特殊功能的化妆品，其中加了对付紫外线的特殊物质，而把他们和其他成分完全溶在一起，就要靠乳化剂。

乳化剂使防晒霜具有稳定性，安全性，抗水性，成膜性，就必须具备下述特点：

（1）乳化剂具有很强的乳化能力，形成的液滴直径越小，获得的SPF越高。

（2）使用非聚氧乙烯类乳化剂，研究表明聚氧乙烯类乳化剂在光线和氧的作用下，会产生氧自由基，而氧自由基对人皮肤的衰老有较大促进作用。

（3）使用富脂性好的乳化剂。

常用的品种如下：

a，脂肪酸皂，最常用的是硬脂酸的钠、钾、三乙醇胺盐。

b，烷基磷酸酯盐。

c，脂肪醇聚氧乙烯醚。

d，脂肪酸单甘油酯。

e，失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。

f，蔗糖和葡萄糖脂肪酸酯。

3.润肤剂。

选用与防晒剂相容性好的油脂，可以提高产品的SPF值，常使用12—15烷基苯甲酸酯，并使用一定比例的干性油，使产品肤感清爽不油腻。

常用的品种如下：

聚甲基丙烯酸甘油酯，棕榈油，霍霍巴油，甘油，丙三醇。

4.其他添加剂。

（1）保湿剂。

保湿剂的作用很明显就是保湿，是皮肤看上去有光泽不干燥，对皮肤亲水，常常选含有大量氢氧基的有机物。

透明质酸是极好的成膜保湿剂。

（2）抗炎剂。

减缓防晒剂本身对皮肤带来的刺激，还可以对抗部分紫外线的照射，常用的有尿囊素，α—红没药醇等。

（3）金属离子螯合剂。

可以增加防晒剂和其他成分的稳定性，如EDTA。

（4），晒后修复剂。

虽然防晒霜中多种成分对紫外线有吸收或屏蔽作用，但难免仍有一些紫外线照射到皮肤真皮层，因此晒后修复工作不能省略，许多卫生素类有很好晒后修复功能，还有些维生素有其他各自特殊功能。

维生素类中维生素E，维生素C可以增加防晒剂的防护性能，维生素B3有美白功能等。

（5）香精。

毕竟防晒霜属于化妆品，其自身散发出的气味是消费者初次接触时的第一印象，是选择过程中必会考虑的因素，在选用不同的香精进行复配以满足不同人群的需求时，还必须考虑它对光是否具有敏感性和刺激性。

（6）防腐剂。

主要有尼泊金酯（对羟基苯甲酸酯），咪唑烷基脲和重氮咪唑烷基脲。

下面就一种美白防晒霜的复配技术为例，按上述配方的设计，一一确定各组分，进一步介绍配方中各个组分的含量，具体见下表。

组分

质量分数（%）

组分

质量分数（%）

2—羟基—4—甲氧基二苯酮

4.0

山梨醇

2.5

对甲氧基肉桂酸辛酯

5.0

α—红没药醇

1.5

二氧化钛

2.0

维生素E

0.5

脂肪酸单甘油酯

1.5

香精

适量

硬脂酸三乙醇胺

3.0

尼泊金酯

适量

聚甲基丙烯酸甘油酯

0.5

去离子水

加之100.0

甘油

3.5

2.2生产原理

物理防晒

顾名思义，就是利用物理学原理，这种防晒霜的原子微粒是片状，当在脸上涂开的时候，就象镜子一样，反射阳光，达到防晒的目的。

二氧化钛就属于物理性防晒成份。

它们可以在皮肤上形成保护膜，使得紫外线无法穿透皮肤表面，可提供周全的UVB（户外紫外线ultravioletradiationb）防护。

化学防晒

就是用化学成分来防晒，这种防晒霜是利用吸收的原理来防晒，为一种透光物质，可吸收紫外线，使其转化为分子振动能或热能达到防晒的功效，如对氨基苯甲酸及其衍生物，肉桂酸等。

涂在脸上后，原子吸收阳光，以防止阳光接触皮肤。

理论上，物理防晒要好于化学防晒，但是目前市面上大多是化学防晒的。

第三章生产工艺

3.1原料性质

1.对甲氧基肉桂酸辛酯

（1）分子式：

C18H26O3　　分子量：

290.40

（2）外观淡黄色粘稠液体，不溶于水,溶于乙醇等有机溶剂中。

（3）本品是中高档化妆品防晒剂的重要添加成份之一，具有较高SFP值。

添加量：

2.0～7.5％。

（4）是紫外UVB区的良好吸收剂,能有效防止280-330mm的紫外线,且吸收率高,对皮肤无刺激,安全性好,几乎是一种理想的防晒剂。

2.单硬脂酸甘油酯

（1）分子式C21H42O4

（2）性状白色蜡状薄片或珠粒固体，不溶于水，与热水经强烈振荡混合可分散于水中，为油包水型乳化剂。

能溶于热的有机溶剂乙醇、苯、丙酮以及矿物油和固定油中。

凝固点不低于54℃。

（3）用途乳化剂

（4）单硬脂酸甘油酯是一种非离子型的表面活性剂。

它既有亲水又有亲油基因，具有润湿、乳化、起泡等多种功能。

3.硬脂酸

（1）即十八烷酸，分子式C18H36O2，由油脂水解生产，主要用于生产硬脂酸盐。

每克溶于21ml乙醇，5ml苯，2ml氯仿或6ml四氯化碳中。

（2）硬脂酸用于雪花膏和冷霜这两类护肤品中起乳化作用，从而使其变成稳定洁白的膏体。

（3）硬脂酸还是制造杏仁蜜和奶液的主要原料。

（4）硬脂酸皂酯类在化妆品工业中用途更为广泛。

4.角鲨烷

（1）角鲨烷主要存在于鲨鱼肝油中的不皂化部分，它在各种鲨鱼的肝脏中均有存在，其中以深海蓝鲨鱼肝油中含量最高。

（2）角鲨烷为最接近人体皮脂的一种脂类，亲和力强，能够与人类自身的皮脂膜融为一体，在皮肤表面形成一层天然的屏障。

（3）角鲨烷能抑制皮肤脂质的过氧化，有效渗透入肌肤，促进皮肤基底细胞的增殖，延缓皮肤老化，改善并消除黄褐斑均有明显的生理效果。

还可使皮肤毛孔张开，促进血液微循环，增进细胞的新陈代谢，帮助修复破损细胞。

3.2生产工艺流程图

3.3生产设备流程图

3.4生产步骤

先将称量好的2—羟基—4—甲氧基二苯酮与对甲氧基肉桂酸酯在电动搅拌机上充分搅匀。

将脂肪酸单甘油酯，硬脂酸三乙醇胺，聚甲基丙烯酸甘油酯一起在水浴中加热到80OC熔融成油相。

将去离子水加热到80OC，再把甘油，山梨醇加入已加热到80OC的去离子水中。

把二氧化钛研磨成极细的粉末。

在80OC并不断搅拌下把油相加到水相中，再加入已混合均匀的2—羟基—4—甲氧基二苯酮与对甲氧基肉桂酸酯，继续搅拌，均匀后撤去水浴，接着搅拌，当温度降到60OC时，加入α—红没药醇和维生素E，充分搅拌，搅拌均匀，待温度降到40OC时，加入二氧化钛和香精，搅拌均匀后再加入尼泊金酯，搅拌至室温即得产品。

结果：

1性状：

本产品为乳白色膏霜。

2pH：

用玻璃棒蘸取少量本品于pH试纸上，得pH为7。

3稳定性试验：

取20g本品离心，转速5000r∕min离心30min，无分层现象。

3.5防晒品效果评估标准

通常用SPF（SunProtectionFactor）表示防晒化妆品的防晒功效，叫做防晒系数。

它根据皮肤的最低红斑剂量来确定的。

皮肤在日晒后发红，这是皮肤对日晒做出的最轻微反应，最低红斑剂量是皮肤出现红斑的最短日晒时间，因此防晒系数SPF值为;

SPF=最低红斑剂量（用防晒用品后）∕最低红斑剂量9用防晒用品前）

类型

SPF

防晒效果

最低阳光防护作用

2~4

最低防护作用，有晒黑

中等阳光防护作用

4~8

中等防护晒伤作用，有些晒黑

高阳光防护作用

8~12

高度防晒伤，有限度晒黑

十分高级阳光防护作用

12~20

很好防晒伤作用，很少或不晒黑

极高阳光防护作用

20~30

最高防晒伤，不晒黑

日常防晒保养只需SPF值8~15间就可以了，而在炎热夏季从事户外活动时选用SPF值15以上的防晒品。

SPF值越大，防晒效果越好。

但SPF指数越高，会增加皮肤的负担，引发过敏等问题。

美国FDA规定，SPF值最高不能超过30。

目前还有另一种防护评价方法，PFA（protectionfactorofUVA）防护评价。

MPPD表示由最小持续色素变量。

防护系数（PFA）=涂防晒化妆品部位MPPD∕未涂防晒化妆品部位MPPD

UVA防护等级

PA+

PA++

PA+++

2~4

4~8

〉8

PA是根据紫外线的防护系数（PFA）进行分级的，PA+表示防护性能一般，PA++表示防护性能不错，PA+++表示防护性能最好。

但是对UVA防晒系数的研究仍有不确定因素，不能完全固定在一个评价方法上。

我国国内的防晒品质量良莠不齐，防晒效果的评价目前尚无统一标准。

SPF与PA全面考虑才是更为合理的标准。

第四章注意事项和三废处理

4.1生产注意事项

乳液在制造及储存和使用过程中，较易发生如下变质现象。

1.乳液稳定性差稳定性差的乳液在显微镜下观察，内相的颗粒是分散度不够的丛毛状油珠，当丛毛状油珠互相联结扩展为较大的颗粒时，产生了凝聚油相

的上浮成稠厚浆状，在考验产品耐热的恒温箱中常易见到。

解决办法是适当增加乳化剂用量或加入聚乙二醇600硬脂酸酯、聚氧乙烯胆固醇醚等，提高界面膜的强度，改进颗粒的分散程度。

乳液稳定性差的另外原因，可能是产品黏度低，两相密度差较大所致。

解决办法是增加连续相的黏度（加入胶质如Carpool941）,但需保持乳液在瓶中适当的流动性；选择和调整油水两相的相对密度使之比较接近。

2.在储存过程中，黏度逐渐增加其主要原因是大量采用硬脂酸和它的衍生物作为乳化剂，如单脂酸甘油酯等容易在储存过程中增加黏度，经过低温储存，黏度增加更为显著。

解决办法是避免采用过多硬脂酸、多元醇脂肪酸酯类和高弹脂肪酸以及高熔点的蜡、脂肪酸酯类等，适量增加低黏度白油或低熔点的异构脂肪酸酯类等。

4.颜色泛黄主要是香精内有变色成分，如醛类、酚类等，这些成分与乳化剂硬脂酸三乙醇胺皂共存时更易变色，日久或日光照射后色泽泛黄，应选用不受上述影响的香精。

其次是选用的原料化学性能不稳定，如含有不饱和脂肪酸或其衍生物，或含有铜、铁等金属离子等，应避免选用不饱和键含量高的原料，采用去离子水和不锈钢设备。

4.2三废处理

膏霜类及洗涤产品这一类产品涉及不同细分产品，用到的原料各有不同，但主要工艺都差不多。

此类产品基本上都属于亲水性，由于产品线更换及行业卫生要求，企业需不定期清洗灌装机、真空乳化机等生产设备，以及定期清洗生产车间地面，要求清洗频率约13天一次，实际清洗间隔会拉长12天，产生的废水量视企业规模大小不同，主要污染物成分为化学需氧量（COD）、动植物油、阴离子表面活性剂（LAS），基本上通过下水道排入市政管网。

产生的工业固废主要是原辅材料的废弃包装桶（袋）以及少量的工艺废渣，原辅材料废弃包装桶（袋）绝大多数由原厂回收重复利用。

故膏霜及护理产品生产过程的“三废”排放主要是废水，及少量的工艺废渣。

第七章结语

现在科学技术水平不断提高，人们对紫外线的危害认识越来越深，对健康的生活不断向往，研究安全高效的防晒剂的要求越来越迫切。

由于单一的防晒剂只能在某一区域有强吸收，复配技术被人们用得更加频繁，目前高效宽光谱的防晒剂还有待研发。

虽然防晒市场发展迅速且范围广，但业内人士认为防晒市场还未饱和，市场潜力很大。

首先，男性市场才刚开发，男性同样是需要防晒的。

其次，消费者中只有10%认为只有夏天才需要防晒，防晒的意识正在深入人心，预示着市场将更加宽广。

参考文献：

[1]于淑娟.防晒剂的发展综述[J].日用化学工业，2005（8）：

248—251.

[2]王丰玲.防晒剂的分类、作用机理与评价[J].化学教育,2008,6：

1—29.

[3]张贵民.化妆品防晒剂的研究进展及其安全性问题[J]日用化学品科学,2003（6）：

23—30.

[4]董建军.防晒与防晒化妆品的配方设计[J].食品与药品,2005,12A:

62—64.