近年来,美容行业一直处于高速发展的状态,市场前景相当广阔。面膜作为一种快消品,在美容行业的地位逐步提升。但是由于各种安全问题层出不穷,人们对天然来源的美肤品的需求日益增长。蚕丝作为一种天然的蛋白质纤维,具有与人体皮肤最为接近的氨基酸结构。由于蚕丝纤维由许多纳米纤维排列而成,透气性和吸附性均很好;由于丝胶蛋白链上亲水侧基的存在使得蚕丝具有天然的保湿功效;蚕丝对光的折射和反射性能非常好,而且蚕丝中芳香族氨基酸可以吸收紫外线,使得蚕丝具有降低紫外线对皮肤损伤的能力;蚕丝中含有很多活性的蛋白质,比如蚕丝中的氧化还原酶可以有效地清除体内的氧自由基,抗菌蛋白可以抑制皮肤真菌的生长,糖、脂等载体蛋白可以为皮肤提供多种营养物质。正是因为蚕丝中这些功能性蛋白的存在,使得许多知名面膜品牌均推出蚕丝面膜系列,可见其市场潜力巨大。然而这些面膜大部分只是借蚕丝的概念进行推广,实际并非真正的蚕丝面膜。经调查,目前市场上所谓的“蚕丝面膜”有三种:一种是面膜基布采用蚕丝和其他材质混合制成;第二种是在面膜精华液中添加蚕丝蛋白成分,面膜本身并非蚕丝材料;第三种是采用仿制蚕丝纤维网的结构生产的面膜基布,一般为铜氨纤维,完全无蚕丝蛋白。其中第三种占多数。这些面膜实际上均是借助蚕丝概念进行营销,并未让消费者体验到真正的蚕丝蛋白功效。为什么市场上少有真正的蚕丝面膜呢?最主要的原因是蚕丝本身保水性不佳,制成基布之后面膜保留精华液的能力较差,无法与皮肤贴合。其次,加工技术是难点,传统的蚕丝面膜基布,大多采用水刺无纺工艺加工。由于蚕丝纤维导电性不佳,在梳理过程中易产生静电,发生缠辊现象,很难正常梳理。再加上蚕丝原料的成本太高,使得真正的蚕丝面膜还未在市场上被消费者广泛使用。因此,研究一款真正含有蚕丝蛋白的蚕丝面膜基布很有必要。本文基于传统的蚕丝加工工艺,采用水刺法、造纸法、手工法等工艺制作出三种形态的蚕丝面膜基布,分别比较了这三种工艺方法在形成面膜基布前后丝胶蛋白的变化情况,并对三种蚕丝面膜基布进行了物理性能(面密度、厚度、孔径、力学性能)、功能性能(透气性能、带液率)的对比分析,最后按照面膜行业标准中的相关规定对三种面膜基布进行检验。最终得到如下结果:1.水刺法蚕丝面膜基布制作工艺的确定及蛋白含量测定(1)根据传统水刺工艺,确定了水刺法制作蚕丝面膜基布的具体工艺。主要是脱胶蚕丝纤维的保水整理工艺,浴比20:1、保水整理剂用量10g/L、pH3、温度60℃、时间60min,经此工艺处理后的蚕丝纤维,比普通蚕丝纤维保水性能有显著提高。经过保水整理后的蚕丝纤维再进入传统梳理和水刺,梳理机主要参数如下:机幅2500mm,主锡林直径1500mm,道夫直径500mm,出网速度150m/min,出网层数2层,出网定量40g/m~2。水刺流程的具体参数如下:预湿压力15kg、第一道水刺压力30kg、第二道水刺压力40kg、第三道水刺压力50kg、第四道水刺压力60kg,轧车压力2kg、烘干温度60℃,水刺后经过模具成型即得到水刺法制作的蚕丝面膜基布;(2)使用尿素法提取水刺前蚕丝纤维原料和水刺后面膜基布中的丝胶蛋白,通过LC-MS/MS实验,我们发现:在水刺前的蚕丝纤维原料中共检测出37种蛋白,而制成水刺布后由于浓度太低未检测到蛋白,说明水刺工艺无法保证蚕丝基布中丝胶蛋白的含量。2.造纸法蚕丝面膜基布制作工艺的确定及蛋白含量测定(1)确定了造纸法制作蚕丝面膜基布的具体工艺:首先是部分脱胶工艺:即在浴比50:1,工业皂4g/L、纯碱3g/L的条件下,80℃处理30min,得到残胶率在4.42%的部分脱胶蚕丝。其次是预处理及纤维解离工艺:浴比100:1,NaHCO3浓度为1%,20℃下将脱胶后的纤维浸渍1h,然后转移至纤维解离器中以5000r/min的速度搅拌1h,最后经过酸中和得纤维悬浮液。成纸工艺:将纤维悬浮液加4倍水稀释后,上纸页成型器,定量40g/m~2成纸。(2)使用尿素法提取造纸工艺前的脱胶丝和造纸工艺后的面膜基布中的丝胶蛋白,通过LC-MS/MS实验,我们发现:在造纸工艺前的脱胶丝中提取出89种蛋白,制成面膜基布后仅提取出12种蛋白,种类和含量均有明显下降,说明造纸工艺制成的面膜基布中丝胶蛋白较少。3.手工法蚕丝面膜基布制作工艺的确定及蛋白含量测定(1)确定了手工法制作蚕丝面膜基布的具体工艺:蚕茧预处理工艺(浴比100:1,0.3g/L NaHCO3,0.5g/L渗透剂JFC,温度为40℃,浸泡时间0.5h),汽蒸工艺(浴比200:1,碳酸钠2g/L,时间3h),然后清洗掉蚕茧上的碱液,并将蚕茧在冷水中拉开,上弓成型得到网状膜。网状膜经过保水整理和浸渍固定,最后上模具成型,即得手工法制作的蚕丝面膜基布。(2)使用尿素法提取手工工艺前的蚕茧和手工工艺后的面膜基布中的丝胶蛋白,通过LC-MS/MS实验,我们发现:在手工工艺前的蚕茧中提取出151种蛋白,制成面膜基布后提取出122种蛋白,说明手工工艺可以很好的保留丝胶蛋白。4.不同工艺蚕丝面膜基布的性能分析(1)蚕丝面膜基布物理性能的测试(1)参照标准GB/T24218-2010,测试了三种面膜基布的面密度:造纸法(36.67g/m~2)>水刺法(34.67g/m~2)>手工法(35g/m~2)。(2)采用游标卡尺测得三种面膜基布的厚度值:水刺法(0.13μm)>手工法(0.09μm)>造纸法(0.07μm)。(3)在扫描电镜下观察比较了三种面膜基布的孔径大小,发现孔隙率手工法>水刺法>造纸法。(4)采用AGS-X型拉力试验机测试三种面膜基布的拉伸性能,结果发现水刺法制作的蚕丝面膜基布,由于纤维之间形成了“Ω”型交联,拉伸性能最好,其次是手工法蚕丝面膜基布,由于残留丝胶的粘性和长纤维之间的交联,使得其具有较好的拉伸性能;而造纸法制作的蚕丝面膜基布,由于成纸过程中无任何交联剂,导致面膜强度很差,断裂伸长几乎为零。(2)蚕丝面膜基布功能性能的测试(1)采用YG461E-Ⅲ全自动透气量仪对三种面膜基布的透气性进行测定,结果发现:手工法制作的面膜基布透气性最好,平均透气率在2925.7mm/s。水刺法制作的面膜基布透气性居中,平均透气率在1757.7mm/s。造纸法制作的面膜基布在三者中透气性最差,平均透气率在300.3mm/s。(2)参照标准GB/T 24218.6-2010,采用蒸馏水作为吸收液对市场上常见的铜氨纤维面膜基布和本文中的三种面膜基布的带液率进行测试,结果发现:四种面膜基布的带液率大小为:手工法(1266%)>水刺法(1093%)>铜氨面膜布(811%)>造纸法(493%)。(3)相关行业标准检测依据(中华人民共和国轻工行业标准)QB/T2872-2007对三种面膜基布进行检测,由于该标准侧重于面膜中精华液的检测,而本论文只限于对面膜基布的研究,因此仅就贴片式面膜基布的相关项目进行了检测,主要是理化指标:pH、耐热性、耐寒性。实验结果表明,三种工艺制作的蚕丝面膜基布在pH值、耐热性和耐寒性等方面均符合标准。综合以上研究结果,本文成功获得三种符合行业标准的蚕丝面膜基布。对比三种面膜基布的物理性能和功能性能,发现水刺法制作的蚕丝面膜基布具有相对较好的拉伸性能、良好的透气性和带液率;造纸法制作的蚕丝面膜基布,均匀性最好,但是强度太差,不具备延展性,在湿态下使用也不方便;而手工法制作的蚕丝面膜基布,不仅高度保留了丝胶蛋白,而且同时具有良好的拉伸性能、优良的透气性和带液率,各项理化性能均符合要求,是一款适合继续开发的蚕丝面膜加工工艺。