文/劉佳偉 程文靜 王 領(lǐng)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平和人們對(duì)皮膚保健意識(shí)的提高，人們對(duì)化妝品及其原料的要求逐步發(fā)展到以科學(xué)護(hù)理為主，兼有美容功效。膨潤(rùn)土作為我國(guó)豐富的礦資源，可作為日化產(chǎn)品肥皂、洗滌劑等的原材料，且具有吸濕性、吸水膨脹性、懸浮性、分散性、穩(wěn)定性、觸變性、水分散性、增稠性和無(wú)毒性等性質(zhì)，兼具科學(xué)與美容功效，未來(lái)的發(fā)展前景廣闊。

我國(guó)膨潤(rùn)土的儲(chǔ)量豐富，種類(lèi)齊全，分布廣泛。膨潤(rùn)土用途極廣，在鑄造、礦業(yè)、石化、輕工、農(nóng)業(yè)、建筑等各個(gè)領(lǐng)域均承擔(dān)重要角色，被稱(chēng)之為“萬(wàn)能土”。但我國(guó)與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，膨潤(rùn)土的開(kāi)發(fā)和利用程度相對(duì)較低。本文將對(duì)膨潤(rùn)土的理化性質(zhì)、改性和改型方法、應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行歸納總結(jié)，并對(duì)其在化妝品行業(yè)中的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

膨潤(rùn)土概述

膨潤(rùn)土，又稱(chēng)斑脫巖或膨土巖。它是一種以蒙脫石為主要礦物功效成分的非金屬礦產(chǎn)。膨潤(rùn)土的一些性質(zhì)都是由蒙脫石的性質(zhì)決定的，蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)是由兩層硅氧四面體晶片中間夾一層鋁氧八面體晶片組成，屬2:1型層狀硅酸鹽礦物。其化學(xué)式：Na x (H2 O) 4 {Al 2 [ Al x Si 4-xO 10 ](OH)2 }，半個(gè)晶胞中總陰離子電荷[O10 (OH) 2 ]為22，八面體中存在的陽(yáng)離子數(shù)為2，四面體中存在的陽(yáng)離子數(shù)為4。

膨潤(rùn)土通常為白色，也有淺灰色、乳酪色、淺紅色、肉紅色、磚紅色、褐紅色、黃綠色、黑色、斑雜色等，呈油脂光澤、蠟狀光澤或土狀光澤，貝殼狀或鋸齒狀斷口。

我國(guó)膨潤(rùn)土礦資源非常豐富，總儲(chǔ)量?jī)H次于美國(guó)，居全世界第二位。大部分位于東北及東南沿海各省，種類(lèi)齊全。以分布廣、埋藏淺、易采掘?yàn)樘攸c(diǎn)。據(jù)有關(guān)資料推算可知，我國(guó)的膨潤(rùn)土遠(yuǎn)景儲(chǔ)量資源至少在54億噸以上。

膨潤(rùn)土在日化產(chǎn)品中主要表現(xiàn)出吸水親水性、觸變性、吸附性、分散性、可塑性、懸浮性、膠體性、潤(rùn)滑性以及無(wú)毒性等許多優(yōu)良的理化特性。

膨潤(rùn)土改性及改型

膨潤(rùn)土提純方法

膨潤(rùn)土的提純方法，通常分物理提純方法和化學(xué)提純方法兩種。物理提純方法被稱(chēng)為選礦提純法，還可以細(xì)分為濕法提純（水選）、干法提純（風(fēng)選）和手選。濕法提純（水選）主要是針對(duì)低品位膨潤(rùn)土礦采用的方法。濕法提純根據(jù)工藝過(guò)程不同，分為自然沉降法、絮凝法、高速離心法等，因其在提純的不同階段同時(shí)采用，故成為淘洗法。

膨潤(rùn)土提純最常用的方法為干法提純（風(fēng)選），其主要利用雜質(zhì)礦物粒度、密度和硬度大于膨潤(rùn)土的性質(zhì)，利用重力逐級(jí)沉降使礦物分離，從而達(dá)到提純的目的。對(duì)于原礦中蒙脫石含量較高的情況，通常選用手選，利用人工將廢石選出，然后把剩余含量較高的礦土粉碎包裝?；瘜W(xué)提純主要針對(duì)物理提純不能滿(mǎn)足除去粒度很細(xì)的石英、方石英和氧化鐵等，同時(shí)為得到高純度的膨潤(rùn)土而采用的方法。在日化產(chǎn)品中應(yīng)用需要高純度的膨潤(rùn)土，必須采用化學(xué)提純法。在實(shí)際的提純工藝中，常常會(huì)采用物理和化學(xué)方法相結(jié)合提純，這樣得到的產(chǎn)品無(wú)菌、無(wú)毒、白度高，適用于日化產(chǎn)品。

膨潤(rùn)土改性方法

膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)特性決定了膨潤(rùn)土可以通過(guò)改性以獲得良好的性能，改性膨潤(rùn)土具有更大的比表面積、離子交換容量等，可提高流動(dòng)性、濕強(qiáng)度和熱強(qiáng)度，增強(qiáng)了節(jié)約性，降低了膨潤(rùn)土消耗。膨潤(rùn)土的改性通常是用物理、化學(xué)、機(jī)械等方法對(duì)表面進(jìn)行處理操作，根據(jù)應(yīng)用需要有目的性地改變礦物表面的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，來(lái)滿(mǎn)足在不同技術(shù)和領(lǐng)域中的應(yīng)用，進(jìn)而提高膨潤(rùn)土的性質(zhì)、功能及其使用價(jià)值。

膨潤(rùn)土的改性通常分為無(wú)機(jī)改性和有機(jī)改性?xún)深?lèi)。常用的改性方法有鈉化改性法、添加改性劑法、活化改性法。

1. 鈉化改性法

鈣基膨潤(rùn)土鈉化方法主要有干混合法、懸液法、濕擠壓法和濕堆放法等等。常用的鈉化劑有純堿、燒堿等。原理為通過(guò)離子交換（離子交換吸附）作用，將蒙脫石層間的陽(yáng)離子鈣置換出來(lái)，發(fā)生正電荷虧損，由吸附在晶體外表面和晶層間的可交換性陽(yáng)離子來(lái)中和平衡。另外，陽(yáng)離子交換后引起電荷的分布不均勻，置換后的主要電荷在八面體上。但是它距離層間陽(yáng)離子遠(yuǎn)，吸引力弱，尤其是對(duì)水合陽(yáng)離子吸引力更弱。改性后鈉離子充當(dāng)平衡硅氧四面體上的負(fù)電荷作用，削弱結(jié)構(gòu)單元層間作用力，使其分離成為更薄的單元晶片，進(jìn)而使內(nèi)表面積增大，吸附能力也隨之增大。

2. 添加改性劑改性

添加改性劑對(duì)膨潤(rùn)土改性也是目前該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，添加改性劑的膨潤(rùn)土包括交聯(lián)膨潤(rùn)土、有機(jī)膨潤(rùn)土和有機(jī)交聯(lián)膨潤(rùn)土。

交聯(lián)膨潤(rùn)土的孔徑可調(diào)、分布也均勻，具有較好的吸附性，可用于水中離子型或非離子型污物處理。改性機(jī)理是通過(guò)加入無(wú)機(jī)大分子改性劑水解產(chǎn)生的金屬羥基陽(yáng)離子所形成。

有機(jī)膨潤(rùn)土是通過(guò)有機(jī)改性劑對(duì)天然膨潤(rùn)土改性制得的膨潤(rùn)土。

有機(jī)交聯(lián)膨潤(rùn)土是目前最新的膨潤(rùn)土改性種類(lèi)，原理是用交聯(lián)改性劑將天然膨潤(rùn)土改性為交聯(lián)膨潤(rùn)土，使其層間擴(kuò)大，再加入有機(jī)改性劑，大大加強(qiáng)了其吸附作用。

3. 活化改性法

活化改性法是對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行活化，通常用的方法有酸化法、高溫焙燒法、微波活化法、 還原法、氧化法、鹽活化法等，其中酸化法和焙燒法最為常用。

酸化改性法是將膨潤(rùn)土用酸處理，可將膨潤(rùn)土層間的 Na+、K+、Mg2+、Ca2+等陽(yáng)離子轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}類(lèi)溶出來(lái)，削弱層間鍵能，可使層間距增大，形成有著微孔網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、比表面積大的活性物質(zhì)。同時(shí)，也可除去分布在膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)通道中的雜質(zhì)，能夠增大孔容積，有利吸附質(zhì)分子的擴(kuò)散，使改性后的膨潤(rùn)土擁有較強(qiáng)的化學(xué)活性和物理吸附性。

高溫焙燒法主要是迎合膨潤(rùn)土在不同的溫度下焙燒具有不同的表面積特性。膨潤(rùn)土受熱先失去表面水、層間吸附水和孔隙中雜質(zhì)，能夠減小水膜和雜質(zhì)產(chǎn)生的吸附阻力，使吸附性得到改善。

膨潤(rùn)土改型

膨潤(rùn)土改型是通過(guò)離子交換來(lái)改變蒙脫石層間可交換陽(yáng)離子的種類(lèi)以達(dá)到改善蒙脫石或提高蒙脫石物化性能的目的。鈉基膨潤(rùn)土的物理性能比鈣基膨潤(rùn)土更具優(yōu)勢(shì)，鈉基膨潤(rùn)土比鈣基膨潤(rùn)土有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。但是，在自然界或膨潤(rùn)土礦床中，鈣基膨潤(rùn)土儲(chǔ)藏量遠(yuǎn)大于鈉基膨潤(rùn)土，所以膨潤(rùn)土鈉化改型就成為膨潤(rùn)土改型的主要發(fā)展方向。

近年來(lái)，膨潤(rùn)土改型有鈣基膨潤(rùn)土鈉化改型、鈣基膨潤(rùn)土鋰化改型、負(fù)載稀土膨潤(rùn)土、鈦交聯(lián)膨潤(rùn)土、無(wú)機(jī)鹽改型等。最常用的是鈣基膨潤(rùn)土的鋰化改型和鈣基膨潤(rùn)土的鈉化改型。

1. 鈣基膨潤(rùn)土的鋰化改型

根據(jù)蒙脫石的陽(yáng)離子交換能力，選用無(wú)機(jī)鋰鹽，用鋰離子將膨潤(rùn)土中的可交換陽(yáng)離子Ca2+、Mg2+等置換出來(lái)，制備成鋰基膨潤(rùn)土。

2. 鈣基膨潤(rùn)土的鈉化改型

改型一般采取添加適當(dāng)無(wú)機(jī)鈉鹽作交換劑，由Na+置換蒙脫石層間的Ca2+和Mg2+，從而增加了蒙脫石中可交換性陽(yáng)離子的數(shù)量，使原土溶于水后增加親水基團(tuán)數(shù)目，改善了膠體懸浮觸變性，一般的膨潤(rùn)土鈉化工藝分為干法和濕法，但干法工藝鈉化的產(chǎn)品質(zhì)量較濕法差。

膨潤(rùn)土在洗滌產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

膨潤(rùn)土所含的蒙脫石具有特殊結(jié)構(gòu)，在洗滌產(chǎn)品中表現(xiàn)出懸浮性、分散性、無(wú)毒性、親水性等特點(diǎn)。

制備香皂、肥皂、液體皂

近幾年，將膨潤(rùn)土經(jīng)過(guò)提純、改性、改型、復(fù)合等多道工序精加工制成無(wú)機(jī)礦物凝膠。其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)特殊。用礦物凝膠作為香皂、肥皂的添加劑效果特別好，每噸香皂中加入4%的礦物凝膠可節(jié)約混合油344千克，即1千克礦物凝膠可節(jié)約混合油8.6千克，社會(huì)效益和企業(yè)效益都十分可觀，對(duì)緩和我國(guó)油脂緊張、降低生產(chǎn)成本具有現(xiàn)實(shí)意義。礦物凝膠也可以用在液體皂中，用量為1%效果很好。

制備洗衣粉

在國(guó)外就有很多專(zhuān)利說(shuō)明用膨潤(rùn)土做洗衣粉，去污效果很好。將膨潤(rùn)土經(jīng)過(guò)提純改性制成礦物凝膠才能使用。用量是1%～60%。和其他組分需有很好的協(xié)同作用，洗滌效果會(huì)得到明顯地改善并具有良好的軟化效果。在生產(chǎn)洗滌中可用作水質(zhì)軟化劑。用膨潤(rùn)土合成的NaA型沸石具有較高的離子交換能力，可取代對(duì)水質(zhì)有害的三聚磷酸鈉，沒(méi)有環(huán)境污染，是洗衣粉理想的助洗劑。

制備重油垢洗滌劑或膏狀洗衣劑

用鈣基或鈣鈉基膨潤(rùn)土經(jīng)改性后，它們有極強(qiáng)的去污力，并可減少表面活性劑、STPP（三聚磷酸鈉）及其他助劑的用量，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性及質(zhì)量，降低其生產(chǎn)成本。

制備無(wú)機(jī)織物柔軟劑

用于液、固體洗滌產(chǎn)品，軟化織物，增強(qiáng)洗滌效果，降低生產(chǎn)成本。主要起著織物軟化劑和增稠劑的作用。吸收溶解的雜質(zhì)如離子類(lèi)，同時(shí)防止織物表面結(jié)殼和渣滓的堆積。膨潤(rùn)土可制備人造沸石，取代洗衣粉中三聚磷鈉，可防止洗滌劑污染環(huán)境。

膨潤(rùn)土在化妝品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于膨潤(rùn)土具有超強(qiáng)的去污、解毒、止癢、美白等性能，并具有吸濕性、吸水膨脹性、懸浮、分散、穩(wěn)定性、觸變性、水分散性、增稠性和無(wú)毒性等性質(zhì)，已經(jīng)成為化妝品中的必備品，是開(kāi)發(fā)天然產(chǎn)品的理想原料。高純改性膨潤(rùn)土在水溶液中可形成非牛頓液體類(lèi)型的觸變型凝膠，是化妝品行業(yè)較為理想的乳液穩(wěn)定劑。

洗發(fā)香波中的應(yīng)用

在洗發(fā)香波中加入改性提純后的優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，不僅改變了洗發(fā)香波的觸變性和黏稠性，而且使洗滌效果明顯增強(qiáng)，具有洗、護(hù)合一功效。在洗發(fā)過(guò)程中，洗動(dòng)處洗發(fā)液黏度比不動(dòng)處黏度低，不易流淌，對(duì)眼部具有一定的保護(hù)作用，可防止迷眼。另外膨潤(rùn)土還有中和鈣鹽的能力，避免形成鈣的沉積物黏附在頭發(fā)上，同時(shí)解毒作用對(duì)慢性皮炎和皮膚瘙癢癥有一定療效，還有減少頭屑，增強(qiáng)梳理性的效果。

由于黏土凝膠有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體系，在洗發(fā)液中這種結(jié)構(gòu)具有很好的懸浮分散、效果，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

牙膏中的應(yīng)用

膨潤(rùn)土無(wú)機(jī)凝膠是一種值得推薦的牙膏用粘合劑，其具有無(wú)毒性、增稠性、潤(rùn)滑性，主要被應(yīng)用在牙膏研磨劑中，具有成本低、刺激污染小、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。作凝膠劑時(shí)，可替代國(guó)外進(jìn)口牙膏用增稠劑觸變劑—合成硅酸鋁鎂。

在牙膏生產(chǎn)試驗(yàn)中加入膨潤(rùn)土凝膠，使牙膏的膏體致密，改善牙膏的觸變性能。同時(shí)由于膨潤(rùn)土有獨(dú)特的吸附作用，香料以及牙膏中的其他填充劑可以很好地體現(xiàn)這一性質(zhì)；另外該凝膠可以吸附皮口腔中的細(xì)菌，從而起到其他有機(jī)凝膠所不具備的保健作用。該凝膠與膏體中其他溶于水的有機(jī)、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)有良好的配伍性, 能顯著地提高牙膏的生產(chǎn)效益。

面膜中的應(yīng)用

膨潤(rùn)土中的有效成分蒙脫土具有保水、清潔皮膚、吸附等能力。添加在面膜中吸水力好，可吸收面部多余的油脂污物，吸附皮膚表面的細(xì)菌，增加黏度，能夠使懸浮粒子不沉積，還有穩(wěn)定乳化的作用，因此被廣泛應(yīng)用于面膜中。

潔面產(chǎn)品中的應(yīng)用

由于膨潤(rùn)土特殊網(wǎng)狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有離子交換能力、吸附作用、保水和清潔皮膚的能力、藥物吸著透皮能力，能有效清除和吸附肌膚紋路中殘留的彩妝、污垢雜質(zhì)，并吸附過(guò)剩油脂、去角質(zhì)、加速老死細(xì)胞的脫落。所以，膨潤(rùn)土在潔面產(chǎn)品中是一種優(yōu)良的填充劑。

潤(rùn)膚乳中的應(yīng)用

膨潤(rùn)土特殊的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可使大量自由水轉(zhuǎn)化為束縛水以此來(lái)提高它的黏度，潤(rùn)膚乳中常添加適量的有機(jī)和無(wú)機(jī)膠以提高乳液的穩(wěn)定性，高純改性膨潤(rùn)土在水溶液中可形成非牛頓液體類(lèi)型的觸變型凝膠，是化妝品中較為理想的乳液穩(wěn)定劑。

在遮瑕產(chǎn)品中的應(yīng)用

膨潤(rùn)土白炭黑即水合二氧化硅，是微細(xì)粉末狀或超細(xì)粒子狀的二氧化硅，常用于防曬、粉底、素顏霜、隔離的遮瑕產(chǎn)品中，具有很好的遮瑕增白效果，在防曬產(chǎn)品中具有一定的防水能力。

在化妝品科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，化妝品工業(yè)正面臨著嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)管、高檔產(chǎn)品原料昂貴、消費(fèi)者質(zhì)疑等諸多挑戰(zhàn)。因此，利用天然膨潤(rùn)土作為化妝品的原料，發(fā)揮其吸附性、懸浮性和無(wú)毒性等優(yōu)良特性，將會(huì)廣泛應(yīng)用于高級(jí)日用化學(xué)品之中。

膨潤(rùn)土在功能性面膜中的應(yīng)用將會(huì)尤為突出，它可以作為優(yōu)質(zhì)的吸附劑和填充劑，將吸附有機(jī)物質(zhì)于載體上，使懸浮粒子不沉積下來(lái)，并有穩(wěn)定乳化的作用，為皮膚補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。對(duì)生產(chǎn)企業(yè)也能夠有效地降低成本。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和天然健康的生活理念的推廣，膨潤(rùn)土在日化產(chǎn)品中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)將會(huì)越來(lái)越成熟。膨潤(rùn)土將會(huì)更加科學(xué)、安全、有效添加在日化產(chǎn)品中，擁有廣闊的發(fā)展前景。