Глава 13. Пигменты, наполнители и красители

Неорганические пигменты

Белые пигменты

Диоксид титана - ТЮ2 - синтетический пигмент белого цвета, выпускаемый в виде порошка. Был открыт в конце XVIII века, получил промышленное применение только в начале прошлого века. Существует несколько оксидов титана ТЮ, П 20 3, ТЮ2, Т130 4, ТЮ3, но только один из них -Т Ю 2 - используется в качестве пигмента. Средний размер его частиц приблизительно 0,2 мкм. Содержание ТЮ2 в пигменте составляет 90-98,5%, остальное - это вводимые для модификации его поверхности добавки: 2пО, А120 3, МдО, 5Ю2, 5Ь20 3, фосфаты, сульфаты и другие неорганические и органические вещества. Существует две кристаллических модификации диоксида титана - рутил и анатаз. Ниже в таблице 13.2. приведены некоторые физико-технические свойства этих модификаций.

Таблица 13.2. Физико-химические характеристики модификаций ТЮ2

Диоксид титана химически инертен, нерастворим в воде, стоек к действию большинства неорганических кислот, бензина и нефти, слабо растворим в растворах щелочей. Он обладает свойствами полупроводника и, подобно оксиду цинка, является эффективным физическим УФ фильтром. Фотохимическая активность диоксида титана основана на способности к выделению малых количеств кислорода и обратного его поглощения под действием УФ облучения. Он обладает прекрасной кроющей способностью. В последние годы проведена серия работ по получению микронизированных частиц двуокиси титана размером менее 200 нм. Показано, что уменьшение размера от 200 до 50 нм и даже ниже резко усиливает потребительские свойства косметических средств с диоксидом титана, они становятся прозрачными при нанесении на кожу и не оставляют белого налета, даже если это солнцезащитная косметика и концентрация пигмента в ней высока.

9

https://t.me/medicina_free

В косметическом производстве используется высокоочищенный и тонко измельченный диоксид титана. В зависимости от конкретных требований его применяют как наполнитель, как пигмент, как фотозащитную добавку в различных изделиях: в пудре, креме, антиперспирантах, лосьонах, губной помаде, тенях для век. Его применяют в составе пудры в концентрации до 15%, а также вводят в тональные кремы до 10% для получения нужных цветовых оттенков или в кремы, обладающие маскирующим эффектом (до 3%). На основе диоксида титана получают также перламутровый пигмент - титанированную слюду.

Оксид цинка (белила цинковые) 2пО - рыхлый белый порошок, нерастворимый в воде. Содержание примесей должно быть менее 1%. Оксид цинка был известен уже в 1 в. н.э. и применялся как медицинское средство, в качестве пигмента начали использовать в конце XVII в. В зависимости от условий получения, цинковые белила содержат от 86 до 99% 2пО и некоторые примеси: оксиды свинца и кадмия, водорастворимые соли, металлический цинк. Оксид цинка имеет чистый белый цвет, при нагревании он становится желтым, но при последующем охлаждении снова становится белым.

Оксид цинка растворим в кислотах и щелочах. Устойчив к действию минеральных масел, бензина, керосина, нефти. При хранении на воздухе оксид цинка поглощает углекислый газ и превращается в белый карбонат цинка 2пС03. Оптимальный размер частиц составляет 0,4-0,6 мкм. С уменьшением размера частиц растет фотохимическая активность оксида цинка и его кроющая способность. Путем прессования оксид цинка можно получать в виде гранул или таблеток без применения связующих веществ. Очищенный оксид цинка получают химическим осаждением гидроксида цинка из растворов хлорида или сульфата цинка.

Оксид цинка обладает хорошей кроющей способностью, маскирует дефекты кожи и, как физический фильтр, предохраняет ее от воздействия ультрафиолетового излучения. Обладаетхорошимизагущающимисвойствами,вяжущим,антисептическим, отбеливающим и защитным действием. Он является важной составной частью дневных и защитных кремов, пудры, румян, теней для век, косметических масок, антиперспирантов, депиляториев, кремов для бритья и детской косметики. Его используют в качестве наполнителя в составе пудры в концентрации не выше 15%. Благодаря своей тонкой кристаллической структуре оксид цинка служит надежным физическим фильтром для ультрафиолетовых лучей в солнцезащитных средствах. Применяется также в качестве белого красителя. В таблице 13.3. приведены некоторые свойства оксида цинка.

Иногда вместо оксида цинка применяют стеарат цинка, соль цинка и стеариновой кислоты - вещество белого цвета, нерастворимое в воде, при измельчении дает тонкий порошок, обладающий хорошей кроющей способностью. Стеарат цинка чаще применяют в косметических рецептурах в качестве эмульгатора.

10

https://t.me/medicina_free

Глава 13. Пигменты, наполнители и красители

Таблица 13.3. Физико-химические характеристики 2п0

Стеараты магния, алюминия - соли соответствующих металлов и стеариновой кислоты. Это порошки белого или кремового цвета, не растворимые в воде и низших спиртах. При нагревании растворяются в маслах. Используются в составе пудры в качестве наполнителя (до 15%) и в косметических кремах в качестве структурообразователя и стабилизатора свойств. При физико-химическом анализе качества пудры определяют массовую долю стеаратов цинка и магния в пудрах, румянах и тенях для век. Согласно ГОСТ в компактных изделиях она не должна превышать 11%, а в порошкообразных изделиях - 20%.

Желтые пигменты

По химическому составу желтые пигменты, применяемые в декоративной косметике, представляют собой моногидрат оксида железа (III). Наибольшее значение имеет моногидрат формулы РеО(ОН), обладающий чистым охряно-желтым цветом. Этот пигмент известен под названием желтый железоокисный. Он выпускается различных оттенков. Желтый железоокисный пигмент обладает очень хорошими свойствами: укрывистость его доходит до 10-12 г/м2, т.е. выше, чем у всех желтых пигментов, включая органические, у него высокая свето- и атмосферостойкость, он нерастворим в щелочах, но растворим в минеральных кислотах. При нагревании выше 180 -200°С пигмент начинает терять гидратную воду и приобретает красную окраску. Плотность пигмента 3850-3900 кг/м2, маслоемкость 40-60, средний размер частиц 0,2 - 0,6 мкм, удельная поверхность 11,2 м2/г. Желтые природные пигменты представляют собой разновидности бурого железняка и обладают чистым цветом и мягкой текстурой. Технические свойства желтых природных пигментов тем выше, чем больше в них содержится гидроксида железа (III).

Охра представляет собой природный кристаллический гидроксид железа (III) с примесью глины. По цвету охры делятся на светло-желтые, средне-желтые, золотисто­ желтые и темные. В светлых охрах содержание гидроксида железа 12-25%, в средних - 25-40%, в золотистых - 40-75%. Укрывистость природных охр колеблется в широких пределах, от 25 до 90 г/м2. Термостойкость их невелика: при 150°С их цвет начинает изменяться и при 250-270°С они полностью обезвоживаются и превращаются в красно-коричневый оксид железа (III). Маслоемкость охры составляет 25-32.

11

https://t.me/medicina_free

Красные пигменты

Красные железоокисные пигменты представляют собой по химическому составу оксид железа (III) Ре20 3. Это целая группа пигментов буро-красного цвета, оттенки которых изменяются от оранжевого до малинового и пурпурного тонов, и от розового до сиреневого тона в разбеле (10-15 оттенков). По современным представлениям различие в оттенках обусловлено формой и размером частиц. С переходом от светлых оттенков к темным размер частиц возрастает. Для светлых оттенков пигмента размер частиц составляет 0,35-0,45 мкм, для средних 0,5-0,7 мкм, для малиновых 1,0-1,5 мкм, для пурпурных - 2,5 мкм. Форма частиц светлых оттенков - игольчатая, пластинчатая, а форма частиц пигмента темных оттенков - зернистая. Пигменты на основе у-Ре20 3 имеют коричневый цвет, плотность 5000 кг/м3, размер частиц 0,2-0,8 мкм. Получают Ре20 3 при термическом разложении железного купороса, при 700-750°С. При добавлении к реакционной смеси №С1, оттенок пигмента меняется от синевато­ красного до фиолетово-красного в зависимости от количества добавленной соли.

Химический состав и цвет природных красных пигментов отличается большим разнообразием. Красный глинистый пигмент содержит менее 20% Ре20 3. Из пигментов

сбольшим содержанием Ре20 3 различают мумию (20-70%) и железный сурик (75-90%).

Ккрасным природным пигментам относят также прокаленные сиены и охры, так как в процессе прокаливании охры и сиены при температуре выше 500°С они теряют воду и приобретают красный цвет.

Коричневые природные пигменты

Сиена (сиенит). Свое название сиены получили от итальянской провинции Сиена, где находится их крупное месторождение. Отличается от обыкновенной охры повышенным содержанием кристаллизационной воды и меньшим содержанием глины (иногда даже полным отсутствием глины). В состав сиены входит кремнекислота. Во многих сортах сиены присутствует также оксид марганца. Цвет сиен темнокоричневый с разнообразными оттенками. При прокаливании сиены приобретают яркий красно-коричневый оттенок. Плотность сиены 3000-3400 кг/м3, размер частиц от 0,2 до 30,0 мкм, маслоемкость 50-55.

К коричневым природным пигментам относятся также умбра натуральная и прокаленная, марганцевая коричневая, кассельская коричневая и марс коричневый. Цвет умбры и марганцевой коричневой обусловлен наличием в их составе оксидов марганца, цвет кассельской коричневой - присутствием бурого угля, цвет минеральной коричневой - присутствием Ре30 4. Натуральная умбра, природный пигмент коричневого цвета, образуется при выветривании железных руд с высоким содержанием марганца. По химическому составу она близка к охре, от которой отличается более высоким содержанием диоксида марганца М п02. Умбра устойчива к действию щелочей, света, к нагреванию. Она остается коричневой и после прокаливания, приобретая только более темный оттенок. Умбра характеризуется низкой плотностью, аморфной структурой и высокой маслоемкостью.

12

https://t.me/medicina_free