CN118806604A - 纳米纤维防晒速溶膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米纤维防晒速溶膜及其制备方法,所述纳米纤维防晒速溶膜由静电纺丝法制备得到,以质量百分比计,所述纳米纤维膜的静电纺丝溶液包括:3%‑30%的水溶性高分子材料、0.1%‑50%的防晒剂、0.1%‑10%的功效成分、0.1%‑1%的增稠剂,余量为水。本发明提供的纳米纤维防晒速溶膜有效成分负载率高、遇水即化、更易吸收。

Description

纳米纤维防晒速溶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米纤维领域,具体涉及一种纳米纤维防晒速溶膜及其制备方法。
背景技术
当皮肤接受紫外线过度暴晒后,会损伤表皮细胞;活化酪胺酸酶,加速色素合成,破坏皮肤的保湿功能,使皮肤变得干燥,让真皮层中的弹力纤维受损,使细纹产生,在强烈照射下,还会造成肌肤发炎、灼伤。
然而,目前的防晒霜/乳为达到较高的防晒系数,油性防晒剂以及矿油比例添加得比较高,造成肤感粘腻,导致肌肤敏感甚至损伤。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明提出一种纳米纤维防晒速溶膜及其制备方法,旨在解决目前的防晒霜/乳为达到较高的防晒系数,防晒剂以及矿油比例添加得比较高,造成肤感粘腻,导致肌肤敏感甚至损伤的问题。
为实现上述目的,本发明提出一种纳米纤维防晒速溶膜,所述纳米纤维防晒速溶膜由静电纺丝法制备得到,以质量百分比计,所述纳米纤维膜的静电纺丝溶液包括:3%-30%的水溶性高分子材料、0.1%-50%的防晒剂、0.1%-10%的功效成分、0.1%-1%的增稠剂,余量为水。
可选地,所述高分子包括聚乙烯醇、普鲁兰多糖、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、水溶性壳聚糖、淀粉、明胶、透明质酸中的至少一种。
可选地,所述防晒剂包括苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠。
可选地,所述功效成分包括芍药提取物、金黄洋甘菊提取物、马齿苋提取物、库拉索芦荟提取物、苦参根提取物、多肽类成分、鞣花酸、七叶树提取物、羟丙基四氢吡喃三醇中的至少一种。
可选地,所述增稠剂包括聚乙二醇、甘露醇聚醚-20、葡萄糖酸醛酸酯、辛基十二醇、十二烷基硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
为了实现上述目的,本发明还提出一种上述纳米纤维防晒速溶膜的制备方法,包括以下步骤:配制包括水溶性高分子材料、防晒剂、功效成分、增稠剂的纺丝溶液,所述纺丝溶液中水为溶剂;控制纺丝工艺参数,将纺丝溶液纺丝在接收基材上,然后消除静电、固化,得到纳米纤维防晒速溶膜。
可选地,所述接收基材包括钻石网眼布、无纺布、黑色网格布、雪花网面布、ES光面热压布、离型膜中的至少一种。
可选地,所述纺丝工艺参数包括:正电压为+30kv~+80kv,负电压为-10kv~-60kv,供液速度为500mL/h~2000mL/h。
可选地,所述纺丝工艺参数包括:收卷速度≤5m/min,涂覆速度≤200,涂覆行程≤1600mm。
可选地,所述纺丝工艺参数包括:温度为50℃~100℃,湿度为10%~30%。
本发明的有益效果:本发明将防晒剂和水溶性增塑高分子、功效成分、增稠剂共混后配成纺丝液置于电场中并拉伸,使溶剂挥发,留下具有多孔结构的纳米纤维防晒速溶膜,活性成分均匀的附着在复合纳米纤维的内部与表面,经烘干固化形成固态纳米纤维膜,将其贴敷在被喷雾、精华、精油或啫喱、霜类等护肤品润湿的肌肤上时,防晒速溶膜便可在几秒内完全溶解,活性成分均匀的附着在复合纳米纤维的内部与表面,并释放出功效成分,最大程度地渗透进肌肤,抵御紫外射线。纳米纤维防晒速溶膜与水接触后,纳米纤丝在皮肤表面形成一层隐形、轻薄的弹性薄膜,本发明的纳米纤维防晒速溶膜提供了一种方便、快捷、有效的防晒体验,能改善皮肤的水合作用、弹性和光泽。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的扫描电子显微镜图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,应当理解,以下实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
除非另有规定,本文使用的所有技术术语和科学术语具有要求保护主题所述领域的通常含义。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定,给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的,选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的,并且可以进行任意地组合,即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如,如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围,理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外,如果列出的最小范围值1和2,和如果列出了最大范围值3,4和5,则下面的范围可全部预料到:1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中,除非有其他说明,数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示,其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数,“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外,当表述某个参数为≥2的整数,则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明,本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明,本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明,本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式,也可以是封闭式。例如,所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分,也可以仅包括或包含列出的组分。
当皮肤接受紫外线过度暴晒后,会损伤表皮细胞;活化酪胺酸酶,加速色素合成,破坏皮肤的保湿功能,使皮肤变得干燥,让真皮层中的弹力纤维受损,使细纹产生,在强烈照射下,还会造成肌肤发炎、灼伤。
然而,目前的防晒霜/乳为达到较高的防晒系数,油性防晒剂以及矿油比例添加得比较高,造成肤感粘腻,导致肌肤敏感甚至损伤。
为解决上述问题,本发明提出一种纳米纤维防晒速溶膜,所述纳米纤维防晒速溶膜由静电纺丝法制备得到,以质量百分比计,所述纳米纤维膜的静电纺丝溶液包括:3%-30%的水溶性高分子材料、0.1%-50%的防晒剂、0.1%-10%的功效成分、0.1%-1%的增稠剂,余量为水。
静电纺丝技术是聚合物溶液或熔体在高压电场的作用下,形成直径为纳米级别的纤维,纤维的层层堆叠形成类似非织造布状的纤维膜。得益于纤维直径在微观上表现为纳米尺寸,纤维膜具有比表面积大、孔隙率高等特点。基于此,高分子溶液在电场力的作用下,克服液滴的表面张力形成喷射细流,细流在喷射过程中溶剂蒸发,最终形成一层纳米纤维膜。
在本方案中,将防晒剂和水溶性增塑高分子、功效成分、增稠剂共混后配成纺丝液置于电场中并拉伸,使溶剂挥发,留下具有多孔结构的纳米纤维防晒速溶膜,活性成分均匀的附着在复合纳米纤维的内部与表面,经烘干固化形成固态纳米纤维膜,将其贴敷在被喷雾、精华、精油或啫喱、霜类等护肤品润湿的肌肤上时,防晒速溶膜便可在几秒内完全溶解,活性成分均匀的附着在复合纳米纤维的内部与表面,并释放出功效成分,最大程度地渗透进肌肤,抵御紫外射线。纳米纤维防晒速溶膜与水接触后,纳米纤丝在皮肤表面形成一层隐形、轻薄的弹性薄膜,本发明的纳米纤维防晒速溶膜提供了一种方便、快捷、有效的防晒体验,能改善皮肤的水合作用、弹性和光泽。
在一些实施例中,上述比例制备的纺丝溶液能够达成良好的溶液粘度、蒸发速率、成膜性,最终得到的静电纺丝膜纤维直径和机械性能优异,且稳定性好。
进一步地,所述水溶性高分子材料包括聚乙烯醇、普鲁兰多糖、聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮、水溶性壳聚糖、淀粉、明胶、透明质酸中的至少一种。
水溶性高分子材料在湿润环境下能够逐渐溶解,这使得面膜中的有效成分更容易被肌肤吸收,同时,使用后无需清洗即可溶解,方便环保;同时,水溶性高分子材料通常具有良好的生物相容性和温和性,对皮肤刺激小,适合各种肤质,包括敏感肌肤。
进一步地,所述防晒剂包括苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠。
采用静电纺丝技术制备的纳米纤维防晒速溶膜中含有0.5%苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠,分子量是676.58,是当今最有效的UVA防晒成分,相对于化学防晒霜/乳的来说,就是防晒霜/乳的化合物不溶于水,导致这些混合区粘附在软体水生生物上,对海洋生态系统构成潜在的威胁,苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠是水溶性的防晒剂,渗透效果强更利于吸收,搭配舒缓的成分,防晒的同时更加能减少肌肤敏感、紧致肌肤,提亮肤色。
进一步地,所述功效成分包括芍药提取物、金黄洋甘菊提取物、马齿苋提取物、库拉索芦荟提取物、苦参根提取物、多肽类成分、鞣花酸、七叶树提取物、羟丙基四氢吡喃三醇中的至少一种。
芍药提取物具有抗炎作用、舒缓肌肤、抗氧化;金黄洋甘菊提取物能够舒缓镇静、抗过敏、抗炎和抗菌;马齿苋提取物保湿效果,并含有ω-3脂肪酸和其他抗炎成分,有助于减少皮肤炎症;库拉索芦荟提取物具有极强的保湿性、促进伤口愈合、抗炎和镇静;苦参根提取物含有的苦参碱等成分能够抗炎和抗菌,还可以调节皮脂分泌,有助于解决油性皮肤和痤疮问题。
在一些实施例中,多肽类成分包括乙酰基四肽-5、类蛇毒三肽、九肽-1、乙酰基六肽-8、寡肽-1、三肽-1铜等。
同时,本方案的纳米纤维防晒膜不含防腐剂,各类成分天然、安全、无刺激、无过敏成分,敏感性肌肤及其他易过敏肌肤人群均可使用,吸收迅速,舒适环保。
进一步地,所述增稠剂包括聚乙二醇、甘露醇聚醚-20、葡萄糖酸醛酸酯、辛基十二醇、十二烷基硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
增稠剂可以增加纺丝溶液的粘度,这对于静电纺丝是必要的,因为适当的粘度有助于形成稳定的喷射流,增加的粘度有助于稳定从喷嘴到接收器的聚合物喷射流,减少飞行过程中的断裂或过度扩散。纺丝溶液的粘度直接影响最终纤维的直径,增稠剂通过调节粘度,可以帮助控制纤维的粗细,同时静电纺丝过程中,过高的电压可能导致溶液从喷嘴中以珠状而非连续丝状喷出,增稠剂可以调节溶液的流变性质,减少珠丝的形成。
增稠剂的选择和使用量需要根据具体的聚合物类型和所需的纤维特性来确定,在一些实施例中,优选为水溶性优异的聚乙二醇(PEG)。
为解决上述问题,本发明还提出一种纳米纤维防晒速溶膜的制备方法,包括以下步骤:
S1:配制包括水溶性高分子材料、防晒剂、功效成分、增稠剂的纺丝溶液,所述纺丝溶液中水为溶剂;
在一些实施例中,先将水溶性高分子材料和防晒剂置于60-70℃温度下搅拌均匀,等到混合液冷却到室温再加入功效成分和增稠剂在室温下搅拌均匀。
在一些实施例中,水溶性高分子材料为2~3种水溶性高分子混合。
S2:控制纺丝工艺参数,将纺丝溶液纺丝在接收基材上,然后消除静电、固化,得到纳米纤维防晒速溶膜。
静电纺丝进行时的纺丝电压、接收速度等条件会影响纺丝的效果,为避免出现表面张力不均、形成珠串、纺丝滴液需要针对前驱液的成分进行纺丝参数调整。电压的大小应与射流的电场力和溶液黏应力间的力学关系相匹配,确保本方案纺丝前驱液能被均匀纺丝。
在一些实施例中,消除静电以防止之后产品间产生相互吸附/排斥。
进一步地,所述接收基材包括钻石网眼布、无纺布、黑色网格布、雪花网面布、ES光面热压布、离型膜中的至少一种。
其中,钻石网眼布具有规律的网状结构,能够提供均匀的孔隙,作为接收基材,帮助形成有序排列的纤维沉积,适用于需要特定孔隙结构的应用;ES光面热压布作为基材可以形成平滑且均匀的纤维层,适用于需要高表面质量的产品。
进一步地,所述纺丝工艺参数包括:正电压为+30kv~+80kv,负电压为-10kv~-60kv,供液速度为500mL/h~2000mL/h。
在静电纺丝装置中,正电压通常连接到注射器或喷丝头,该注射器或喷丝头含有聚合物溶液或熔体。当施加正电压时,聚合物液滴会受到静电力的作用,从而在液滴表面形成一个尖锐的泰勒锥(Taylor cone)。负电压则通常连接到接收装置,比如接收板或滚筒。当聚合物液滴的表面形成泰勒锥时,如果负电压足够强,聚合物射流将从泰勒锥的尖端被拉出,向接收装置移动。在静电纺丝过程中,聚合物液滴在正电压的作用下带正电,而接收装置在负电压的作用下带负电。这种正负电荷之间的库仑力使得聚合物射流从喷丝头拉伸并飞向接收装置。通过调整正电压和负电压的大小,可以控制纤维的直径、形态以及收集的模式。
进一步地,所述纺丝工艺参数包括:收卷速度≤5m/min,涂覆速度≤200,涂覆行程≤1600mm。
进一步地,所述纺丝工艺参数包括:温度为30℃~40℃,湿度为30%~50%。温度会影响溶剂的蒸发速率,温度升高,溶剂蒸发速率增加,这可能会影响纤维的成型和结构;温度还影响聚合物溶液的粘度,随着温度的升高,聚合物溶液的粘度通常会降低,这会影响射流的拉伸和稳定性。湿度影响静电纺丝过程中的电荷保持和分布,高湿度环境可能会降低电荷的保持,影响纤维的拉伸和取向;湿度还影响聚合物溶液的稳定性和粘度,湿度的增加可能会导致聚合物溶液吸湿,从而影响纺丝过程。
实施例1:
1.接收基材:以PP无纺布作为纳米纤维的接收基材。
2.溶液配置:配置质量比为6%的PVA、4%的PEO为原料、10%苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠、1%的PEG增稠剂,79%的去离子水为原料,并搅拌2h以上,确保溶液分散均匀。
3.无针静电纺丝:采用步骤1中的接收基材,步骤2中的纺丝液,控制纺丝条件:纺丝电压为50KV,-30KV,供液速度800ml/h,收卷速度3m/min,涂覆速度150,涂覆行程1250mm。温度30℃,湿度40%,进行纺丝。
4.消静电:所得产品经静电消除设备消除产品上的静电,以防止之后产品间产生相互吸附/排斥。
所得产品具有防晒保湿的功效。
实施例2:
1.接收基材:以ES光面热压布作为纳米纤维的接收基材。
2.溶液配置:配置质量比为12%PVA、10%苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠、0.5%乙酰基六肽-8、0.1%透明质酸钠、1%PEG-400为原料,76.4%的去离子水为原料,并搅拌2h以上,确保溶液分散均匀。
3.无针静电纺丝:采用步骤1中的接收基材,步骤2中的纺丝液,控制纺丝条件:纺丝电压为50KV,-30KV,供液速度800ml/h,收卷速度3m/min,涂覆速度150,涂覆行程1250mm。温度30℃,湿度40%,进行纺丝。
4.消静电:所得产品经静电消除设备消除产品上的静电,以防止之后产品间产生相互吸附/排斥。
所得产品具有保湿抗皱的功效。
实施例3:
1.接收基材:以钻石网眼布作为纳米纤维的接收基材。
2.溶液配置:配置质量比为12%PVA、10%苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠、0.2%1050(消泡剂)、1%芍药提取物为原料,76.8%的去离子水为原料,并搅拌2h以上,确保溶液分散均匀。
3.无针静电纺丝:采用步骤1中的接收基材,步骤2中的纺丝液,控制纺丝条件:纺丝电压为50KV,-30KV,供液速度800ml/h,收卷速度3m/min,涂覆速度150,涂覆行程1250mm。温度30℃,湿度40%,进行纺丝。
4.消静电:所得产品经静电消除设备消除产品上的静电,以防止之后产品间产生相互吸附/排斥。
所得产品具有防晒舒缓的功效。
实施例4:
1.接收基材:以黑色网眼布作为纳米纤维的接收基材。
2.溶液配置:配置质量比为6%PVA、4%PEO、1%尿囊素、10%苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠、0.2%1050(消泡剂)、鞣花酸1%为原料,77.8%的去离子水为原料,并搅拌2h以上,确保溶液分散均匀。
3.无针静电纺丝:采用步骤1中的接收基材,步骤2中的纺丝液,控制纺丝条件:纺丝电压为50KV,-30KV,供液速度800ml/h,收卷速度3m/min,涂覆速度150,涂覆行程1250mm。温度30℃,湿度40%,进行纺丝。
4.消静电:所得产品经静电消除设备消除产品上的静电,以防止之后产品间产生相互吸附/排斥。
所得产品具有防晒保湿的功效。
实施例5:
1.接收基材:以PP无纺布作为纳米纤维的接收基材。
2.溶液配置:配置质量比为6%PVA、4%PEO、1%尿囊素、10%苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠、1%PEG-400、3%药用层孔菌提取物为原料,75%的去离子水为原料,并搅拌2h以上,确保溶液分散均匀。
3.无针静电纺丝:采用步骤1中的接收基材,步骤2中的纺丝液,控制纺丝条件:纺丝电压为50KV,-30KV,供液速度800ml/h,收卷速度3m/min,涂覆速度150,涂覆行程1250mm。温度30℃,湿度40%,进行纺丝。
4.消静电:所得产品经静电消除设备消除产品上的静电,以防止之后产品间产生相互吸附/排斥。
所得产品具有防晒控油的功效。
对比例1
与实施例1制备方法相同,不同之处在于:不加入苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠。
进一步地,对实施例1-5和对比例1进行抗紫外线性能测试,测试为利用紫外线感应卡测试后读数,将结果记录为下表:
表1.抗紫外线测试结果
未覆盖部分UV强度 覆盖部分UV强度
实施例1 160UW/cm 10UW/cm
实施例2 150UW/cm 8UW/cm
实施例3 160UW/cm 5UW/cm
实施例4 100UW/cm 5UW/cm
实施例5 120UW/cm 5UW/cm
对比例1 120UW/cm 120UW/cm
上述实施例证明,将防晒剂和水溶性增塑高分子、功效成分、增稠剂共混后配成纺丝液置于电场中制备多孔结构的纳米纤维防晒速溶膜,将固态纳米纤维防晒速溶膜贴敷在被喷雾、精华、精油或啫喱、霜类等护肤品润湿的肌肤上时,防晒速溶膜便可在几秒内完全溶解,由于活性成分均匀的附着在复合纳米纤维的内部与表面,溶解并释放出功效成分,能最大程度地渗透进肌肤,抵御紫外射线,且相较膏状防晒乳/霜,具有更清爽的防晒体验。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米纤维防晒速溶膜,其特征在于,所述纳米纤维防晒速溶膜由静电纺丝法制备得到,以质量百分比计,所述纳米纤维膜的静电纺丝溶液包括:3%-30%的水溶性高分子材料、0.1%-50%的防晒剂、0.1%-10%的功效成分、0.1%-1%的增稠剂,余量为水。
2.如权利要求1所述的纳米纤维防晒速溶膜,其特征在于,所述水溶性高分子材料包括聚乙烯醇、普鲁兰多糖、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、水溶性壳聚糖、淀粉、明胶、透明质酸中的至少一种。
3.如权利要求1所述的纳米纤维防晒速溶膜,其特征在于,所述防晒剂包括苯基二苯并咪唑四磺酸酯二钠。
4.如权利要求1所述的纳米纤维防晒速溶膜,其特征在于,所述功效成分包括芍药提取物、金黄洋甘菊提取物、马齿苋提取物、库拉索芦荟提取物、苦参根提取物、多肽类成分、鞣花酸、七叶树提取物、羟丙基四氢吡喃三醇中的至少一种。
5.如权利要求1所述的纳米纤维防晒速溶膜,其特征在于,所述增稠剂包括聚乙二醇、甘露醇聚醚-20、葡萄糖酸醛酸酯、辛基十二醇、十二烷基硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
6.一种纳米纤维防晒速溶膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
配制包括水溶性高分子材料、防晒剂、功效成分、增稠剂的纺丝溶液,所述纺丝溶液中水为溶剂;
控制纺丝工艺参数,将纺丝溶液纺丝在接收基材上,然后消除静电、固化,得到纳米纤维防晒速溶膜。
7.如权利要求6所述的纳米纤维防晒速溶膜的制备方法,其特征在于,所述接收基材包括钻石网眼布、无纺布、黑色网格布、雪花网面布、ES光面热压布、离型膜中的至少一种。
8.如权利要求6所述的纳米纤维防晒速溶膜的制备方法,其特征在于,所述纺丝工艺参数包括:正电压为+30kv~+80kv,负电压为-10kv~-60kv,供液速度为500mL/h~2000mL/h。
9.如权利要求6所述的纳米纤维防晒速溶膜的制备方法,其特征在于,所述纺丝工艺参数包括:收卷速度≤5m/min,涂覆速度≤200,涂覆行程≤1600mm。
10.如权利要求6所述的纳米纤维防晒速溶膜的制备方法,其特征在于,所述纺丝工艺参数包括:温度为30℃~40℃,湿度为30%~50%。
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