CN115245467A - 一种纳米纤维素面膜基材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳米纤维素面膜基材及其制备方法，属于功能材料技术领域，包括：将纳米纤维素水凝胶依次进行分散、干燥成膜和离心，进行膨化改性，再进行离心后干燥，得到纳米纤维素面膜基材。本发明将纳米纤维素水凝胶进行分散、干燥和离心后进行膨化处理，不仅可以使面膜基材变得更加透明，而且可以降低纳米纤维素的结晶度、改变其致密结构，增加纤维内部孔隙，提升其对化学物质的吸附性能；对基材进行离心处理可在不影响复水性的条件下提高对精华液的吸附量，同时提高其清洁功能。实施例的结果显示，采用本发明方法得到的纳米纤维素面膜基材的清洁能力达到95％，对精华液的吸附能力达到92％。

Description

一种纳米纤维素面膜基材及其制备方法

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种纳米纤维素面膜基材及其制备方法。

背景技术

当下越来越多的人开始注重皮肤的养护，面膜因为易于携带、使用方便等特点，作为清洁、护理、营养面部的化妆品受到了越来越多的认可。随着市场需求量的增加，市场上面膜的品种也急剧增加，从使用方式上主要分为涂抹式和贴敷式，其中涂抹式面膜的主要特点是清洁效果好，贴敷式面膜则有利于精华液导入皮肤从而可以对皮肤进行保湿美白修复等养护，是目前最为流行的一种面膜形式。

对于贴敷式面膜，从面膜基材的材质上看主要有合成纤维无纺布面膜、蚕丝面膜、海洋纤维面膜、纯棉纤维面膜、天丝面膜和纳米纤维素面膜等，其中纳米纤维素面膜因其纤维的纳米尺度以及膜的空间网络结构而具有良好的吸湿、保湿以及透气性、超高的持水性(不滴水，在一定压力下也不会溢出)、良好的湿润强度、与皮肤更优异的贴服度、良好的生物相容性、可降解性、安全环保，成为当前面膜基材的最佳选择之一。但是，纳米纤维素面膜产品呈凝胶状，含水量可高达99％以上，而面膜精华液大多为油溶性而非水溶性，在如此高的含水量下，膜液难以取代水分进行面膜基材，精华液也就无法有效吸收进入面膜中，因此，膜液的灌装较为困难；同时纳米纤维素因表面含有大量的羟基极易在分子间形成氢键，其水凝胶失水后因氢键的作用无法完全复水，使得该类面膜无法干燥后再灌装膜液；并且贴敷式面膜的清洁能力较差。

因此，如何提高纳米纤维素面膜基材的清洁能力及对精华液的吸附能力成为现有技术的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米纤维素面膜基材及其制备方法。本发明提供的制备方法制备的纳米纤维素面膜基材具有优异的清洁能力和对精华液的吸附能力。

本发明提供了一种纳米纤维素面膜基材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米纤维素水凝胶依次进行分散、干燥成膜和离心，得到纳米纤维素水凝胶膜；

(2)将所述步骤(1)得到的纳米纤维素水凝胶膜与改性剂混合，进行膨化改性，得到改性纳米纤维素水凝胶膜；所述改性剂为碱金属氢氧化物的水溶液或液氨；

(3)将所述步骤(2)得到的改性纳米纤维素水凝胶膜进行离心后干燥，得到纳米纤维素面膜基材。

优选地，所述步骤(1)中纳米纤维素水凝胶的质量浓度为0.5～5％。

优选地，所述步骤(1)中干燥成膜的产物的含水质量为80～90％。

优选地，所述步骤(1)中离心的离心力为1000～3000g。

优选地，所述步骤(1)中离心的时间为10～60min。

优选地，所述步骤(2)中的碱金属氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾。

优选地，所述步骤(2)中碱金属氢氧化物的水溶液的质量浓度为30～40％。

优选地，所述步骤(3)中离心的离心力为1000～3000g，离心的时间为10～60min。

优选地，所述步骤(3)中纳米纤维素面膜基材的含水质量为40～60％。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的纳米纤维素面膜基材。

本发明提供了一种纳米纤维素面膜基材的制备方法，包括以下步骤：将纳米纤维素水凝胶依次进行分散、干燥成膜和离心，得到纳米纤维素水凝胶膜；将得到的纳米纤维素水凝胶膜与改性剂混合，进行膨化改性，得到改性纳米纤维素水凝胶膜；所述改性剂为碱金属氢氧化物的水溶液或液氨；将得到的改性纳米纤维素水凝胶膜进行离心后干燥，得到纳米纤维素面膜基材。本发明将纳米纤维素水凝胶进行分散、干燥和离心后用碱金属氢氧化物的水溶液或液氨进行膨化处理，不仅可以使面膜基材变得更加透明，增加隐透性，而且可以降低纳米纤维素的结晶度、改变其致密结构，增加纤维内部孔隙，提升其对化学物质的吸附性能；对基材进行离心处理降低其自由水含量，可在不影响复水性的条件下提高对精华液的吸附量，同时提高其清洁功能。实施例的结果显示，采用本发明方法得到的纳米纤维素面膜基材的清洁能力达到95％，对精华液的吸附能力达到92％。

具体实施方式

本发明提供了一种纳米纤维素面膜基材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米纤维素水凝胶依次进行分散、干燥成膜和离心，得到纳米纤维素水凝胶膜；

(2)将所述步骤(1)得到的纳米纤维素水凝胶膜与改性剂混合，进行膨化改性，得到改性纳米纤维素水凝胶膜；所述改性剂为碱金属氢氧化物的水溶液或液氨；

(3)将所述步骤(2)得到的改性纳米纤维素水凝胶膜进行离心后干燥，得到纳米纤维素面膜基材。

如无特殊说明，本发明对所述各组分的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品或常规制备方法制备的产品即可。

本发明将纳米纤维素水凝胶依次进行分散、干燥成膜和离心，得到纳米纤维素水凝胶膜。

本发明对所述纳米纤维素水凝胶的来源没有特殊的限定，采用本领域人员熟知的市售产品或常规制备方法制备的产品即可。在本发明中，所述纳米纤维素是从天然纤维中分离得到或者以木醋杆菌等微生物发酵得到的细菌纤维素，化学成分是纤维素分子，具有良好的生物相容性，作为面膜不易产生过敏问题，纳米尺度纤维比表面积和表面能大，成膜后呈三维网络结构，对水分、油污等具有较好的吸附性能，再加上凝胶状的形态，与皮肤贴合度高，具有较好的清洁功能，更适于作为面膜基材。

在本发明中，所述纳米纤维素水凝胶的质量浓度优选为0.5～5％，更优选为1～4％，最优选为2～3％。本发明将纳米纤维素水凝胶的质量浓度限定在上述范围内，能够使得纳米纤维素水凝胶具有较好的空间网络结构，从而具有良好的吸湿、保湿、透气和持水性，较好的强度，进一步提高其吸附能力。

在本发明中，所述分散优选为超声分散；所述超声的频率优选为20～25KHz；所述超声的时间优选为5～30min。本发明将超声的频率和时间限定在上述范围内，能够有利于纳米纤维素水凝胶分散，有利于后续的干燥处理。

在本发明中，所述干燥成膜的产物的含水质量优选为80～90％，更优选为82～88％，最优选为84～86％。本发明将干燥成膜的产物的含水质量控制在上述范围内，能够增加面膜强度，干燥成膜后依然能保持原有形态，同时避免后续难以100％复水的问题。在本发明中，所述干燥成膜优选在室温或加热条件下进行；所述加热的温度优选为60℃。本发明对干燥成膜的时间没有特殊的限定，能够保证干燥成膜的产物的含水质量在上述范围内即可。

在本发明中，所述干燥成膜后进行的离心的离心力优选为1000～3000g，更优选为1500～2500g，最优选为2000g；所述离心的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，更优选为30～40min。本发明将离心的离心力和时间限定在上述范围内，能够充分去除纳米纤维素水凝胶中的自由水，有利于后续膨化改性处理。

得到纳米纤维素水凝胶膜后，本发明将所述纳米纤维素水凝胶膜与改性剂混合，进行膨化改性，得到改性纳米纤维素水凝胶膜。

在本发明中，所述改性剂为碱金属氢氧化物的水溶液或液氨，优选为碱金属氢氧化物的水溶液。在本发明中，所述改性剂对纤维素具有溶胀作用，能够进入纤维素的晶区，使得纤维素结构变得更加疏松，内部孔隙明显增加，吸附性能提高，提高对膜液的承载能力和对皮肤上油脂污物的吸附容量，进而提高面膜基材的清洁功能和对精华液的吸附性能；并且使得纤维素的结晶度降低，纤维中露出的羟基更多，纤维素分子间氢键增多，面膜强度也会变大，而且纤维结构更加均匀，消除了原本存在的应力集中或缺陷，亦有利于提高面膜强度；同时改性剂能够去除非纤维素成分的杂质，提高面膜的通透性。

在本发明中，所述碱金属氢氧化物优选包括氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾。在本发明中，所述碱金属氢氧化物的水溶液的质量浓度优选为30～40％，更优选为32～38％，最优选为34～36％。本发明将碱金属氢氧化物的水溶液的种类和质量浓度限定在上述范围内，能够使其具有较为适宜的浓度，其水合物的分子较小，可确保在被纳米纤维素水凝胶膜中的残留水分稀释后仍然可以达到能够进入纤维素结构致密的结晶区的浓度要求，使纤维素结构变得更加疏松，结晶度降低，进一步提高其清洁功能和对精华液的吸附功能。

本发明对所述改性剂的用量没有特殊的限定，能够没过纳米纤维素水凝胶膜即可。

本发明对所述纳米纤维素水凝胶膜与改性剂的混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的物料混合的技术方案即可。本发明优选先将改性剂加热至50～60℃然后与纳米纤维素水凝胶膜混合。

在本发明中，所述膨化改性的条件优选为：首先在50～60℃超声5～15s，然后在冰水浴中冷却至18～30℃并在此温度维持10～30s。在本发明中，所述超声的频率优选为20～25KHz。本发明首先在50～60℃的较高温度下对纳米纤维素水凝胶膜进行改性，此时改性剂具有较低的黏度，更易于渗入纤维内部，进入晶区，提高膨化效果，同时控制改性时间能够避免高温时改性剂对纤维素的氧化损伤；然后在较低温度下进行改性，由于膨化改性属于放热反应，较低温度更利于对纤维的膨化处理，进一步提高膨化效果，同时控制改性时间，可有效减少改性剂对纤维素的损伤破坏。

膨化改性完成后，本发明优选将所述膨化改性的产物依次进行中和和水洗，得到改性纳米纤维素水凝胶膜。

本发明优选加入酸进行中和。在本发明中，所述中和后产物的pH值优选为7。本发明对所述酸的用量和种类没有特殊的限定，能够保证中和后产物的pH值为7即可。

本发明对所述水洗的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水洗的技术方案即可。

得到改性纳米纤维素水凝胶膜后，本发明将所述改性纳米纤维素水凝胶膜进行离心后干燥，得到纳米纤维素面膜基材。

在本发明中，所述改性纳米纤维素水凝胶膜的离心的离心力优选为1000～3000g，更优选为1500～2800g，最优选为1800～2300g；所述离心的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，更优选为30～40min。在本发明中，所述离心能够去除纳米纤维素网络结构空隙中及膨化处理后纤维内部产生的孔隙中的自由水，而不是因纤维素羟基极性而产生的结合水，因此离心后的水完全可以全部复水，提高纳米纤维素水凝胶面膜基材对精华液的吸附性能和清洁功能。本发明将离心的离心力和时间限定在上述范围内，能够充分去除纳米纤维素水凝胶面膜基材中的自由水，进一步提高其对精华液的吸附性能和清洁功能。

在本发明中，所述干燥优选为真空干燥；所述干燥的温度优选为50～70℃，更优选为60℃。在本发明中，所述纳米纤维素面膜基材的含水质量优选为40～60％，更优选为45～55％，最优选为50％。本发明对所述干燥的时间没有特殊的限定，保证纳米纤维素面膜基材的含水质量在上述范围内即可。本发明将纳米纤维素面膜基材的含水量限定在上述范围内，能够进一步脱除纳米纤维素面膜基材网络结构中的自由水又不会破坏面膜的空间网络结构，不会影响灌装膜液时的复水问题，进一步提高面膜性能。

本发明将纳米纤维素水凝胶进行分散、干燥和离心后用碱金属氢氧化物溶液或液氨进行膨化处理，不仅可以使面膜基材变得更加透明，增加隐透性，而且可以降低纳米纤维素的结晶度、改变其致密结构，增加纤维内部孔隙，提升其对化学物质的吸附性能；对基材进行离心处理降低其自由水含量，可在不影响复水性的条件下提高对精华液的吸附量，同时提高其清洁功能；控制各组分用量、反应温度和时间等工艺参数，进一步提高纳米纤维素面膜基材的性能。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的纳米纤维素面膜基材。

本发明提供的纳米纤维素面膜基材具有优异的清洁能力和对精华液的吸附能力。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)将200mL质量浓度为0.5％的纳米纤维素水凝胶在超声频率25KHz条件下超声分散10min，分散均匀后倒入面膜膜具中，室温自然干燥，使纳米纤维素水凝胶的含水质量降至90％，然后从面膜膜具中取出置于离心管中，在1000g离心力下离心60min，得到纳米纤维素水凝胶膜；

(2)将得到的纳米纤维素水凝胶膜按质量比为1:1加入质量浓度为30％、温度为60℃的氢氧化钠水溶液中，在超声频率25KHz条件下超声5s，然后冰水浴冷却至20℃，并在此温度下维持25s，然后加入盐酸中和至pH值为7，水洗3次后得到改性纳米纤维素水凝胶膜；

(3)将得到的改性纳米纤维素水凝胶膜置于离心管中，在3000g离心力下离心30min，然后60℃真空干燥至其含水质量为50％。

实施例2

(1)将100mL质量浓度为1％的纳米纤维素水凝胶在超声频率25KHz条件下超声分散15min，分散均匀后倒入面膜膜具中，室温自然干燥，使纳米纤维素水凝胶的含水质量降至85％，然后从面膜膜具中取出置于离心管中，在3000g离心力下离心25min，得到纳米纤维素水凝胶膜；

(2)将得到的纳米纤维素水凝胶膜按质量比为1:1加入质量浓度为35％、温度为55℃的氢氧化钠水溶液中，在超声频率25KHz条件下超声10s，然后冰水浴冷却至25℃，并在此温度下维持20s，然后加入盐酸中和至pH值为7，水洗3次后得到改性纳米纤维素水凝胶膜；

(3)将得到的改性纳米纤维素水凝胶膜置于离心管中，在2500g离心力下离心30min，然后60℃真空干燥至其含水质量为45％。

实施例3

(1)将50mL质量浓度为2％的纳米纤维素水凝胶在超声频率25KHz条件下超声分散25min，分散均匀后倒入面膜膜具中，室温自然干燥，使纳米纤维素水凝胶的含水质量降至85％，然后从面膜膜具中取出置于离心管中，在3000g离心力下离心30min，得到纳米纤维素水凝胶膜；

(2)将得到的纳米纤维素水凝胶膜按质量比为1:1加入质量浓度为40％、温度为50℃的氢氧化钠水溶液中，在超声频率25KHz条件下超声10s，然后冰水浴冷却至22℃，并在此温度下维持25s，然后加入盐酸中和至pH值为7，水洗3次后得到改性纳米纤维素水凝胶膜；

(3)将得到的改性纳米纤维素水凝胶膜置于离心管中，在3000g离心力下离心30min，然后60℃真空干燥至其含水质量为55％。

对比例1

将200mL质量浓度为0.5％的纳米纤维素水凝胶在超声频率25KHz条件下超声分散10min，分散均匀后倒入面膜膜具中，室温自然干燥，使纳米纤维素水凝胶的含水量降至90％。

分别将实施例1～3和对比例1制备的面膜基材贴敷在已经涂敷了2g面霜的毛玻璃上，贴合10min后揭下，称重计算面膜对面霜的去除率，以此表征面膜基材的清洁能力。

分别将实施例1～3和对比例1制备的面膜基材置于150mL含熊果酸的膜液中，沸煮30min后取出，通过分光光度仪测试吸附后的膜液中熊果酸的浓度并计算面膜对膜液中熊果酸的吸附率，以此表征面膜基材对精华液的吸附能力。结果列于表1中。

表1实施例1～3和对比例1制备的面膜基的清洁能力和对精华液的吸附能力

	清洁能力	对精华液的吸附能力
			实施例1	90％	88％
实施例2	95％	93％
			实施例3	92％	88％
对比例1	78％	56％

从表1中可以看出，本发明实施例1～3制备的面膜基材的清洁能力和对精华液的吸附能力均显著高于对比例1，证明本发明提供的制备方法制备的面膜基材具有优异的清洁能力和对精华液的吸附能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米纤维素面膜基材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米纤维素水凝胶依次进行分散、干燥成膜和离心，得到纳米纤维素水凝胶膜；

(2)将所述步骤(1)得到的纳米纤维素水凝胶膜与改性剂混合，进行膨化改性，得到改性纳米纤维素水凝胶膜；所述改性剂为碱金属氢氧化物的水溶液或液氨；

(3)将所述步骤(2)得到的改性纳米纤维素水凝胶膜进行离心后干燥，得到纳米纤维素面膜基材。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纳米纤维素水凝胶的质量浓度为0.5～5％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中干燥成膜的产物的含水质量为80～90％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中离心的离心力为1000～3000g。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中离心的时间为10～60min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的碱金属氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中碱金属氢氧化物的水溶液的质量浓度为30～40％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中离心的离心力为1000～3000g，离心的时间为10～60min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中纳米纤维素面膜基材的含水质量为40～60％。

10.权利要求1～9任意一项所述制备方法制备的纳米纤维素面膜基材。