从粉体角度探究底妆暗沉的本质原因.pdf

Technique express科技广场30Vol.46 No.10 Oct.2023摘 要：完美底妆是精致妆容的保障，底妆暗沉问题严重影响着即时妆效，也困扰广大研究者和消费者。为此制备了基础粉底液，比较不同色相粉底暗沉情况，讨论粉底乳化体系挥发和皮肤出油对暗沉的影响，并采用非接触色差仪监测粉底的色差值，从而探究影响粉底暗沉的因素。结果表明，粉底暗沉并非是氧化造成。红色相的粉底暗沉更快，是因为人眼对于红色色相变化更敏感。体系挥发和皮肤油脂分泌会加速粉底暗沉进程，是粉底表面结构变化引起的。基于以上因素理解，对基础配方进行调整，提出改良配方，显著减缓了粉底暗沉的进程。关键词：粉底暗沉；挥发性；皮脂；色粉中图分类号：TQ658 文献标识码：A 文章编号：1006-7264(2023)10-030-06DOI：10.3969/j.issn.1006-7264.2023.10.007收稿日期：2023-05-09作者简介：杜思南（1991-），女，安徽人，博士，电话：[phone]，E-mail:sinan.duuni-。粉底类产品具有均匀肤色，遮盖瑕疵，使皮肤呈现完好状态的功能，是一种具有大众性的底妆产品1-3。粉底液暗沉，即粉底上妆后，短时间内或者持续性的颜色变暗、变红。黄红斌1研究表明，皮脂润湿粉体是造成粉底暗沉的主要因素；黄靖等2研究了不同粉体的抗暗沉和持妆优势，但均未解释其中原理，也没有解释粉底液短时间内迅速变暗原因。本文模拟了粉底液涂抹在脸上后发生的变化，并采用非接触色差仪跟踪色差变化，从而探究其暗沉原因；提出了粉底液短时间暗沉和体系挥发失重之间的关系，并对皮脂分泌、色粉组成这两大因素进行了探究，对暗沉的根本原因进行了初步阐述，以期能为抗暗沉底妆的研发提供理论依据。1实验部分1.1主要仪器高速乳化分散机（Homogenizing mixer mark IImodel2.5,日本Primix）；X射线光电子能谱仪（Escalab 250 xi,美国Thermofisher）；非接触式成像高精度色差仪（MetaVue VS3200，美国爱色丽）；电子分析天平（ME204T/02，瑞士Mettler Toledo）。1.2实验方法1.2.1 基础粉底液样品配制制备基础粉底液样品，配方成分如表1所示。分别称取A相和B相并混合均匀，备用。在A相中加入色粉并润湿后，均质2 min。一边均质一边加入B相，再均质2 min，出料。表1 基础粉底液配方组成Tab.1 Basicformulaofliquidfoundation序号相商品名INCI名1AKF-6038月桂基 PEG-9 聚二甲基硅氧乙基聚二甲基硅氧烷2Abil EM 90鲸蜡基 PEG/PPG-10/1 聚二甲基硅氧烷3合成角鲨烷氢化聚异丁烯4GTCC辛酸/癸酸甘油三酯5Vitamin E生育酚6Antaron V-216VP/十六碳烯共聚物7Dow Corning 9040 Silicone Elastomer Blend环五聚二甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷交联聚合物8DC 556苯基聚三甲基硅氧烷9KLD EHO鲸蜡醇乙基己酸酯从粉体角度探究底妆暗沉的本质原因杜思南，罗慧桢，秦纪华，章琼尹，蒲 科（上海蔻沣生物科技有限公司，上海 201500）Technique express科技广场31第46卷2023年第10期序号相商品名INCI名10B色粉/11C去离子水水12MgSO47H2O硫酸镁13Microcare PEHG苯氧乙醇，乙基己基甘油14甘油甘油15丙二醇丙二醇1.2.2 改良配方制备在基础粉底液样品配方基础上，添加石蜡、吸油的硅石、减少去离子水百分比，得到具有改善暗沉现象的粉底液。配方组成如表2所示。表2 改良配方组成Tab.2 Improvedformulaofliquidfoundation序号相商品名INCI名1AKF-6038月桂基 PEG-9 聚二甲基硅氧乙基聚二甲基硅氧烷2Abil EM 90鲸蜡基 PEG/PPG-10/1 聚二甲基硅氧烷3合成角鲨烷氢化聚异丁烯4GTCC辛酸/癸酸甘油三酯5Vitamin E生育酚6Antaron V-216VP/十六碳烯共聚物7Dow Corning 9040 Silicone Elastomer Blend环五聚二甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷交联聚合物8SP1020石蜡石蜡9Bentone 38二硬脂二甲铵锂蒙脱石10异十二烷异十二烷11B色粉/12UNI-Sil 901硅石13C去离子水水14MgSO47H2O硫酸镁15PEHG苯氧乙醇，乙基己基甘油16甘油甘油171，3-丁二醇丁二醇1.3测试与分析1.3.1 色差计算色差值由色差仪软件自动计算，采用DEcmc色差系统。与仅测量L、a、b值计算E值不同3，DEcmc值是仪器综合了人眼对于不同色彩宽容度的复杂积分结果，与人眼的观测结果更为一致。这种色差系统在纺织等行业有着较为广泛的运用4-7，实验中的色差数据均来源于DEcmc系统，一般认为DEcmc0.8时，为人眼可观测色差。1.3.2 底妆色相与暗沉关系测试彩妆中粉底色彩是由不同比例二氧化钛（白）、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑组成8，因此，调节4种色粉的比例可得到不同色相的复合色粉，有偏红色色相的，有偏绿色色相的。将不同色相的复合色粉添加到基础配方中，制备出不同色相粉底液，其中样品1#偏红色，样品2#偏黄绿色，并采用非接触色差仪测试2种样品的暗沉情况。1.3.3 底妆乳化体系挥发与暗沉关系测量从同一基础粉底液取0.5 g样品3#和样品4#涂布于PMMA板上。样品3#在测试全程暴露于30 室内流通空气中，样品4#静置于22 室内并加密封罩罩住。分别测量并记录试样色差变化以及对应时刻质量变化。1.3.4 喷人工皮脂后色差测量从基础配方中取6 g粉底液，装入色差仪样品池中，静置3 h后，在表面定量喷人工皮脂，使得表面有一层明显油膜，采用非接触色差仪监测色差值变化。1.3.5 改良配方样品暗沉测试 在室温条件下，从基础配方和改良配方各取6 g粉底液，装入色差仪样品池，采用非接触色差仪监测不同时刻色差值变化。2结果与讨论2.1底妆成分与暗沉关系关于底妆暗沉，普遍认为是底妆氧化导致。而从底妆组成来看，主要有水、油、乳化剂、成膜剂及决定底妆颜色的色粉等。水很稳定，不易氧化；油大多数是饱和油脂或硅油，稳定性高，不易氧化；色粉大多由无机颜料组成，其中二氧化钛、铁红、铁黄中金属元素都处于高价态，比较稳定，很难氧化，只有铁黑（Fe3O4）中铁元素由Fe2+和Fe3+组成，Fe2+可能会氧化成Fe3+，即Fe3O4转化成Fe2O3，发生颜色变化，但常规条件下短时间内很难发生9,10。从成分 续表Technique express科技广场32Vol.46 No.10 Oct.2023分析而言，很难解释底妆在室温条件下短时间内会发生暗沉现象。为了进一步考察配方中铁黑是否发生氧化，采用X射线光电子能谱仪（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）考察暗沉前后铁黑成分变化。如图1a所示，铁黑的Fe 2p谱图可知，710.6 eV和 724.1 eV分别对应于Fe 2p3/2和Fe 2p1/2，在2个主峰结合能较高的一侧处未出现明显的Fe2O3卫星峰，这是Fe3O4的特征11,12。图1b中，暗沉后铁黑的Fe 2p谱图依然只在710.6 eV和 724.1 eV处有2个主峰，高结合能处未出现明显的卫星峰，表明暗沉粉底中铁黑未发生氧化，粉底暗沉并非粉体氧化造成。2.2底妆色相与暗沉关系物质产生特有颜色是物质本身在光照下发生电子跃迁，选择性吸收或者发射特定光波，人能看到物质的颜色是因为物质与光相互作用，并通过反射光或者透射光被人眼所识别13,14。光照在不透明物质表面，人眼看到的是反射光，物质本身性质决定光的吸收和反射，物质表面结构影响反射光的空间分布，物质最终呈现的颜色是物质本身颜色和物质表面结构共同决定的13。因此，笔者认为底妆暗沉是色粉本身颜色和表面结构变化引起的。首先研究了色粉颜色对暗沉的影响。采用相同配方，调节色粉比例，得到2种不同色相的粉底液，样品1#偏红色色相，样品2#偏黄绿色相。如图2所示，样品1#的暗沉速度较样品2#慢很多。这一现象可能是由于 人眼对于红色色相的变化较为敏感。赫尔姆霍兹在 生理光学纲要一书中提出了 人眼有3种感光细胞，分别感受光的三原色15。经眼底反射分光光度法、显微分光光度法和单细胞电生理学方法证实，人眼球具有3种视锥细胞，为L、M和S视锥细胞，分别对黄绿色光（560570 nm）、绿色光（530540 nm）、蓝紫色光（440450 nm）最敏感15,16。通过比较人眼的3种视锥细胞的敏感光波长和色光三原色理论光波长的差异可以得知，人眼对色彩光的敏感性与物理检测设备存在不同。如图3所示的麦克亚当色度图，每个椭圆面积内为人眼对颜色的宽容度，人眼对于绿色的宽容度很大，对红色的宽容度小 了很多，这解释了偏红色色相的粉底液较偏绿色色相粉底液发生暗沉时更明显。图2 不同色相粉底液色差曲线Fig.2 Colordifferencecurvesofliquidfoundationswithdifferentcolorhues图1 暗沉前后粉底中铁黑XPS谱图Fig.1 XPSspectraofblackironoxideintheliquidfoundationbeforeandafterdarkening740725710735720705730715700740725710735720705730715700aFe2P1/2Fe2P1/2Fe2P3/2 IntensityFe2P3/2bBinding energy/eV042t/h615378样品1#样品2#图3 麦克亚当色度图16Fig.3 McAdam colorimetric graph16560490480470460380540520(b)580620600700DEcmc3.51.52.53.01.02.00.50.00.00.20.20.40.40.60.60.70.80.90.10.10.30.30.50.55000.70.8Technique express科技广场33第46卷2023年第10期2.3底妆乳化体系挥发与暗沉关系粉底配方采用的是油包水乳化体系，涂抹在脸上或者手上，暴露在空气中，不可避免的会发生可挥发成分蒸发，造成体系失重。为探究体系失重对粉底液暗沉的影响，实验采用以下方法：从同一粉底液中取2份相同试样，分别编号为样品3#和样品4#。样品3#静置于空气流通的30 室内环境中，样品4#静置于22 密封罩内，采用精密天平和色差仪来监测失重率和色差随时间的变化。如图3a所示，将样品3#静置于30 流通空气中，随着时间的推移，失重率逐渐增加，静置12 h，失重率为46.99%，相应的色差值变化也非常显著，静置12 h后，色差值达到3.32（图3b）。为了减缓体系挥发速率，将样品4#置于22 密闭空间内，如图3a所示，体系的失重速率显著降低，静置12 h后，失重率为18.1%，粉底暗沉现象相应减缓，色差值为2.35（图3b）。表明乳化体系的失重与粉底暗沉具有相关性。在图3c及3d中，色差与失重曲线也再次表明，体系失重与粉底色差变化具有一定的相关性。在粉底表面溶剂蒸发过程，乳化体系被破坏，色粉发生聚集，颜色会发生变化。另外，表面溶剂蒸发的过程，表面粗糙度也会增加，涂抹在皮肤上时，皮肤本身纹理也会增加粗糙度，入射光在粉底表面的散射增加，反射和折射相对减小，导致光泽度降低，粉底表现为暗淡无光泽17,18。图3 样品3#、样品4#失重曲线和色差曲线Fig.3 Weight-lossandcolordifferencecurvesofSamples3#and4#2.4皮肤皮脂分泌对暗沉的影响粉底液上妆后，皮肤出汗出油是常见现象。基于日常观察以及油包水体系疏水亲油的特点，实验只考虑皮肤油脂对粉底液的影响。通过在粉底表面喷人工皮脂模拟皮肤表面出油现象。取2种不同的粉底液样品，记录喷人工皮脂前后色差变化。静置3 h后，样品色差值短时间内不会发生明显变化。此时向表面喷人工皮脂，样品表面形成肉眼可观测到一层油膜。如图4所示，喷油后色差为2.41，远大于0.8，是人眼可识别的颜色差异。随着皮脂量的增加，色差值进一步增大，粉底颜色变得更深。这和普遍认为皮脂分泌对粉底暗沉有很大影响的认知是一致的。503010402003.52.51.50.53.02.01.00.0失重率/%DEcmcDEcmcDEcmc048261012048261012样品3#样品3#样品4#样品4#ab163.52.51.50.53.02.01.00.02.51.50.52.01.00.002030104050048261012样品3#cd14失重率/%失重率/%t/ht/h样品4#1618Technique express科技广场34Vol.46 No.10 Oct.2023图4 人工皮脂对粉底色差的影响Fig.4 Effectofartificialsebumonthecolordifferenceoffoundation本文通过光与物质的相互作用解释其中本质原因。物质界面处反射率可通过菲涅尔（Fresnel）公式计算19：R=(n1)(n+1）2 其中，R为反射率，n为光线从折射率n1的介质向折射率为n2的介质的相对折射率，即n2/n1。由公式知，反射率与相对折射率成正比。光线在2种不同介质间传播，介质折射率的差值越大，反射率越高，界面处反射入射光的能力越强，物体对光的吸收则越少19,20。喷人工皮脂前，粉底表面的空隙会破坏粉底乳化体系的连续性，入射光由空气（n空气=1.0）进入粉底（nTiO2=2.52.76，n氧化铁类=2.32.4）表面。而喷油后，油脂填充了空隙，在粉底表面形成一层光滑的油膜，油膜不仅减少了光的散射，还吸收一部分光，使到达粉底的光和表面漫反射的光相对减少。另外，入射光由人工皮脂（n人工皮脂=1.451）进入粉底表面，折射率的差值减小，反射率降低，进入眼睛的光线减少，视觉上粉底颜色也就变深了。2.5改良配方抗暗沉能力验证基于对粉底液暗沉因素的探究，相较于基础配方，改良配方中降低了水含量，并加入石蜡等增稠剂，以减缓组分挥发的速率，同时加入吸油的粉末，以减少油脂对粉底的影响。在同样的环境条件下，测试了改良粉底液和基础粉底液在7 h内的色差值变化，从而验证改良配方的抗暗沉效果。如图5所示，对于基础粉底液样品，暗沉十分迅速，7 h内色差值达到2.52，颜色变化十分明显；对于改善配方粉底液样品，暗沉主要发生在前1 h内，且变化幅度显著小于基础粉底液，同样在7 h内，色差值仅为0.47，小于0.8，是肉眼无法识别的颜色变化。表明改良配方后的粉底液暗沉现象得到了显著改善。图5 基础配方和改良配方色差变化曲线Fig.5 Colordifferencecurvesofbasicandimprovedliquidfoundations3结论粉底液暗沉与色相、乳化体系挥发、皮肤表面油脂分泌有关，并非发生了氧化反应，而是物质与光相互作用发生变化造成的。通过调整色粉比例，制备了不同色相粉底，发现红色相粉底暗沉更快，这是因为人眼对于红色的宽容度很低，很容易察觉红色变化。此外，乳化体系挥发和皮肤油脂分泌都加速了粉底暗沉进程，是粉底表面结构变化引起的。乳化体系挥发时，发生色粉聚集和表面粗糙度增加，光的散射增加，反射和折射减少，粉底视觉上变得暗淡。而皮肤油脂分泌时会吸收一部分光，还会填充粉底间隙，减小色粉对可见光的吸收和皮肤表面反射，进入人眼的光线减少，粉底颜色加深。基于以上因素理解，对基础配方进行调整，提出改良配方，显著减缓了粉底暗沉进程。底妆暗沉关键因素的探究，为底妆产品的基础研发提供的很好的模型体系，同时为开发抗暗沉底妆产品提供了重要的设计和配方思路。参考文献:1 黄红斌,王寅力,张家齐,等.粉底液暗沉因素研究J.日用化学品科学,2021,44(10):36-39.2 黄靖,汪冰洁,蔡卓,等.粉体对底妆抗暗沉及持妆性能的应用研究J.日用化学品科学,2022,45(12):20-23.3 陆志航,底烨,沈珮琳,等.底妆产品体外定量测试研究J.日用化学品科学,2019,42(7):36-39.4 张伟,巴塔,习振华,等.全自动转杯纺染色筒子的成形制备和染色效果研究J.纺织导报,2021,930(5):62-64.5 陈林.棉针织物活性染料冷轧堆染色仿样方法D.上海：东华大学,2015.3.22.82.43.02.601030204050皮脂/mg2.51.50.52.01.00.004526713t/hDEcmcDEcmc基础配方改良配方Technique express科技广场35第46卷2023年第10期New insight into the reason of the darkening of liquid foundation from the view of powderDU Si-nan,LUO Hui-zhen,QIN Ji-hua,ZHANG Qiong-yin,PU Ke(Shanghai Co-Fun Biotech Corp.,Ltd.,Shanghai 201500,China)Abstract:Perfect base makeup is the guarantee of exquisite makeup.However,the problem of darkening of base makeup seriously affects the instant cosmetic effect,which troubles the relevant researchers and consumers.In this work,some liquid foundations were prepared,and the darkening of liquid foundations of different colors were compared.The effects of evaporation of emulsifying system and sebum secretion were discussed.A non-contact colorimeter was used to monitor the color deviation to investigate the influencing factors of darkening.The results showed that the foundation darkening was not caused by oxidation.The red hue of the foundation darkened faster because the human eye was more sensitive to the color deviation of red.The volatilization and skin sebum secretion accelerated the foundation darkening process,which was caused by the change of foundation surface structure.Considering the above influencing factors,the formula was adjusted and an improved formula was proposed,which could significantly slow down the process of foundation darkening.Key words:liquid foundation darkening;volatility;sebum;color powder（本文编辑 张 静）6 GLOGAR M I,DEKANIC T,TARBUK A,et al.Influence of cotton cationization on pigment layer characteristics in digital printingJ.Molecules,2022,27(4):1418.7 KIRCHNER E,KOECKHOVEN P,SIVAKUMAR K.Improving color accuracy of colorimetric sensorsJ.Sensors,2018,18(4):1252.8 肖雄,黄伟健,江玉林,等.粉底调色模型的建立研究J.日用化学品科学,2021,44(5):27-34.9 GAO J,RAN X,SHI H,et al.One-step solvothermal synthesis of highly water-soluble,negatively charged suprparamagnetic Fe3O4 colloidal nanocrystal clustersJ.Nanoscale,2013,5(15):7026-7033.10 BONADUCE I,BLAENSDORF C,DIETEMANN P.The binding media of the polychromy of Qin Shihuang s Terracotta ArmyJ.Journal of Cultural Heritage,2008,9(1):103-108.11 YAMASHITA T,HAYES P.Analysis of XPS spectra of Fe2+and Fe3+ions in oxide materialsJ.Applied Surface Science,2008,224(8):2441-2449.12 ZHU C L,ZHANG M L,QIAO Y J,et al.Fe3O4/TiO2 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