실레인 코팅이 된 타이타늄다이옥사이드에서 오일의 종류와 극성에 따른 피커링 에멀젼 형성과 안정도

Abstract

화장품에서 실레인 코팅된 타이타늄다이옥사이드는 착색용도 및 자외선차단용도로 많이 사용된다. 이중에서 100 nm 이하의 타이타늄다이옥사이드는 자외선차단용도로써 자외선차단화장품에 널리 이용된다. 선행연구에서 타이타늄다이옥사이드의 사이즈, 형태, 코팅기제 및 오일성분에 따른 피커링 에멀젼 형성을 확인하였으며, 또 다른 선행연구에서는 실레인 코팅된 나노사이즈 산화철로 피커링 에멀젼 형성을 확인하였다. 이에 실레인 코팅 중 화장품에서 가장 많이 사용하는 트라이에톡시카프릴릴실레인 코팅이 된 타이타늄다이옥사이드와 함께 화장품에서 사용하는 여러 가지 오일을 선정하여 피커링에멀젼의 형성 및 그 안정도를 평가하였다. 실험에 사용한 오일은 화장품에서 사용하는 오일로 무극성으로 알려진 미네랄오일, 아이소도데케인을 사용하였고, 실리콘 오일로는 대표적으로 다이메티콘을 사용하였다. 극성오일로는 옥틸도데칸올, 에틸헥실메톡시신나메이트, C12-13알킬벤조에이트와 프로필렌글라이콜다이벤조에이트를 사용하였다. 오일, 정제수, 타이타늄다이옥사이드의 비율은 63 : 32 : 5 중량비로 호모믹서를 사용하여 유화하였다. 미네랄오일, 아이소도데케인에서는 분체가 잘 분산되지 않았으며 유화가 되지 않았다. 실리콘오일인 다이메티콘에서도 분체가 잘 분산되지 않고 유화가 되지 않았다. 극성오일인 옥틸도데칸올에서도 역시 분체가 잘 분산되지 않고 유화되지 않은 반면, 동일한 극성오일인 에틸헥실메톡시신나메이트, C12-13알킬벤조에이트와 프로필렌글라이콜다이벤조에이트에서는 분체가 잘 분산되고 W/O 에멀젼으로 유화가 되었으며 그 유화입자를 현미경으로 확인할 수 있었다. 유화가 된 오일들을 25 ℃ 챔버에 넣고 보관하여 에멀젼의 변화를 시간의 흐름에 따라 확인하였으며, 유화입자들은 주로 크리밍 또는 침강의 변화를 보여주었다. 또한 유화입자 크기가 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 W/O 에멀젼에서 주로 보여주는 유화 붕괴와 유사한 현상이다. 무극성 오일들은 유화가 잘 일어나지 않았고, 실리콘오일인 다이메티콘의 경우에는 실리콘(silicone) 백본(Backbone)이 가진 극성을 주변의 알킬기가 감싸 그 극성도가 떨어지기 때문에 무극성오일과 같은 결과를 보여주는 것으로 사료된다. 옥틸도데칸올의 경우에는 알코올기의 극성이 있지만, 대칭으로 분극(Polarization)이 일어나기에는 힘든 분자구조를 가지고 있어 그 극성이 뚜렷하게 나타나기는 힘들고, 알킬기의 밀도가 높아 극성오일의 성질이 줄어들어 유화가 잘 일어나지 않은 것으로 사료된다. 극성오일의 경우 타이타늄다이옥사이드의 표면처리 기제인 트라이에톡시카프릴릴실레인과의 상용성이 좋아 분체의 젖음성이 좋아져 분산이 잘 일어났기 때문에 유화가 일어난 것으로 보이며 극성오일이 유화가 잘 일어난다는 선행 연구와도 결과가 일치한다. 본 실험을 통하여 실레인 처리가 된 타이타늄다이옥사이드의 피커링 에멀젼 형성의 가능성을 확인하였으며 추가적인 실험을 통하여 에멀젼 안정화를 도모 할 수 있을 것이다.; In cosmetics, silane-coated titanium dioxide is widely used for coloring and UV protection. Of these, titanium dioxide below 100 nm is widely used in sunscreen cosmetics for UV protection applications. In previous researches, the formation of pickering emulsion was confirmed by the size, shape, coating agent and oil composition of titanium dioxide. Other studies, the formation of pickling emulsion was confirmed by the silane - coated nano - sized iron oxide. In this study, the formation and stability of Pickering emulsion were evaluated by selecting various oils used in cosmetics along with titanium dioxide which was the most commonly used triethoxycaprylylsilane coating used in cosmetics during silane coating. The oil used in the experiment was mineral oil, isododecane, which is known to be nonpolar oil used in cosmetics, and dimethicone, which is a typical silicone oil, was used. Octyldodecanol, ethylhexylmethoxycinnamate, C12-13 alkyl benzoate and propylene glycol dibenzoate, known as polar oils, were used. Oil, purified water and titanium dioxide were emulsified using a homomixer at a weight ratio of 63: 32: 5. The powder was not well dispersed with mineral oil and isododecane, and oil painting was not performed. As for the silicone oil Dimedimethicone, the powder was not well dispersed and was not emulsified. In the case of octyldodecanol, which is a polar oil, the powder was not well dispersed and emulsified. On the other hand, in the case of ethylhexylmethoxycinnamate, C12-13 alkylbenzoate and propylene glycol dibenzoate which are the same polar oils, were emulsified with W / O emulsion, and the emulsion particles could be confirmed by a microscope. The emulsion stabilities were observated at a 25 ° C chamber during 30 days. The emulsion mainly showed changes in creaming or sedimentation. Also, it was confirmed that the size of emulsified particles was increased. This is a phenomenon similar to the emulsification decay shown mainly in the W/O emulsion. Non-polar oils are not emulsified well, and in the case of dimethicone, a silicone oil, the polarity of the silicone backbone is wrapped around by the surrounding alkyl groups, resulting in the same polarity as the non-polar oil . In the case of octyldodecanol, there is a polarity of the alcohol group, but it has a molecular structure which is difficult to be symmetrically polarized, so that the polarity thereof is difficult to be apparent, and the polarity of the polar oil is decreased due to the high density of the alkyl group. It seems to have not happened well. In the case of the polar oil, the compatibility with triethoxycaprylylsilane, which is a surface treatment agent of titanium dioxide, is good, and the wettability of the powder is improved, so that the oil is appeared to be dispersed and the polar oil is easily emulsified. The results also agree. This experiment confirmed the possibility of forming a pickring emulsion of silane-treated titanium dioxide, and the emulsion stabilization could be achieved through additional experiments.