（中国粉体技术网/班建伟）牙膏的基本功能是清洁牙齿, 而这种作用主要是通过磨擦剂来实现的, 磨擦剂在牙膏配方中占45%～55%。多年来, 我国牙膏行业习惯以磨擦剂类型区分牙膏配方结构, 国际上通常使用4种磨擦剂(磷酸氢钙、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝)。
美国牙膏配方中使用磷酸氢钙和二氧化硅的占97 %, 在我国则多数使用碳酸钙。目前, 业内普遍认为牙膏配方中使用二氧化硅和磷酸氢钙作为磨擦剂是比较理想的, 由于我国碳酸钙资源丰富, 质量尚可, 用于生产牙膏成本低, 适合于当前中国的消费水平。但从发展的角度来看, 我国还要积极开发磷酸氢钙、二氧化硅等磨擦剂, 加强和改进牙膏的配方, 同时也要考虑我国幅员广大、人口众多的国情, 应满足城市和农村不同层次消费者的不同需求。
以下将磨擦剂的物理化学特性和几种常用磨擦剂的性能做一综述。
1 磨擦剂的物理化学特性
在刷牙过程中牙膏磨擦性是机械清除牙齿污渍的重要因素之一。为了达到良好的清洁效果而不损伤牙齿和牙龈, 我们应该从清洁与安全两个方面来考虑。
首先, 牙膏的磨擦性与其清洁效果不一定成正比, 当磨擦性超过一临界值后, 并不能进一步提高清洁效果;其次, 牙齿污渍或牙菌斑的硬度远小于牙齿本身, 按硬度可排列为:牙釉质>牙本质>菌斑和软垢, 因此牙膏的磨擦性应可以清除菌斑和污渍而不损伤牙齿硬组织。同时应该指出的是, 如果牙膏中磨擦剂的磨擦性过低(RDA 值<50)是达不到有效的清洁效果的。
牙膏中磨擦剂的形状、大小、硬度和含量是决定牙膏磨擦性的主要因素。磨擦剂颗粒应有适当的硬度, 细度均匀, 溶解度小, 化学性稳定, 外观洁白, 无异味, 口感舒适, 完全无毒。
1.1 磨擦剂的颗粒硬度
硬度是材料的一种机械性质, 表示材料抵抗其他物质刻划压入其表面的能力。刷牙时就是借助牙刷的压力, 将磨擦剂压入软垢、菌斑和牙结石中以破碎污垢的。理想的牙膏磨擦剂应是不太硬的, 但又能磨除沾污的牙菌斑。硬度一般以莫氏硬度表示,在莫氏硬度标中, 云母为1 , 金刚石为10 , 牙釉质为4～5 , 牙骨质、牙本质为2～2.5 。
磨擦剂的硬度只是选择磨擦剂的因素之一, 不能独立地只将莫氏硬度值作为磨擦剂的相对耐磨性的依据, 还必须要考虑磨擦剂的形态和浓度。确定选用某种磨擦剂后, 需在配方中进行验证, 要满足既能清除牙菌斑, 又能尽量减少对牙釉质和牙骨质的损伤的要求。在中国有80%以上的成年人有牙龈萎缩、牙颈部暴露现象, 这就需要使用更加细腻柔软的磨擦剂。
1.2 磨擦剂颗粒的大小
磨擦剂颗粒的大小对产品功能、安全性和外观都有很大的影响。粒径在30um 或30um 以上时在口腔中就会有砂砾感觉, 一般消费者接受的磨擦剂的平均粒径为3～12um。除颗粒大小外, 颗粒大小的分布和均匀性也是磨擦剂的重要指标。粒度适宜制成的牙膏光滑细腻、口感舒适;粒度过细(如小于1um)牙膏架试时, 会有返粗现象发生, 即过细磨擦剂颗粒由于布朗运动的关系而起絮凝。
1.3 磨擦剂颗粒的形状
有人曾对国内外最常用的三种磨擦剂的结晶颗粒进行了超微结构的研究, 发现碳酸钙(Calcium Carbonate)的结晶颗粒大多为方菱形, 多为小于90°的锐角, 磨擦时对牙面损伤较强, 有划痕。氢氧化铝(aluminumhydroxide)的结晶大多呈六角形, 角度钝, 多为大于120°的钝角, 磨擦牙面时损伤就较小。二氧化硅(silicon dioxide)的结晶形态大多为圆的充满小空隙的蜂窝状聚合颗粒, 接触牙面时颗粒可分散, 与牙面污物接触面积增大, 故去污效果好, 同时不损伤牙面。
1.4 磨擦剂的溶解度
磨擦剂不溶于水, 这是其化学稳定的一个重要指标。近年来, 由于牙膏使用具有治疗作用的活性物不断增加, 要求作为主要组分的磨擦剂具有更高的化学惰性, 才可能配制出稳定的产品。
1.5 磨擦剂的磨擦值
使用牙膏在刷牙时可造成牙齿的磨损, 美国口腔医学会齿科疗法委员会指出:“牙膏含有磨擦剂不应该超过其足以保持洁齿程度, 除去那些容易附着的菌斑、牙石、色渍等牙垢的限度, 应该防止牙釉表面磨损与发暗现象。”因此, 磨擦剂必须控制磨擦力,以求达到清洁牙齿而不损伤牙齿的目的。
1.6 磨擦剂的磨擦韧性
韧性(Toughness)可看作是磨擦剂在使用时的耐压能力。近年来牙膏磨擦剂的韧性、磨擦剂颗粒的团聚控制已成为配方研究中日益重要的问题。沉降型二氧化硅是极好的磨擦剂, 由于它是无定形、易散碎和较软的粒子, 因而是较有发展前途的理想的洁齿磨擦剂。
1.7 磨擦剂的成分匹配
其中最重要的是与氟的匹配。氟化钠一直被认为是最好的氟源, 而含氟牙膏中最早使用的磨擦剂是含钙磨擦剂, 比如碳酸钙和磷酸氢钙等。由于钙可与氟生成沉淀, 而使具有防蛀功效的游离氟大大降低。直到70年代后期, 随二氧化硅技术的成熟,磨擦剂匹配问题才得以解决。在氟化钠和二氧化硅系统中氟离子可完全释放, 达到了更好的防蛀功效。磨擦剂与氟的匹配性依次是:SiO2 >CaHPO4·2H2O >CaCO3 。另外, 磨擦剂与香味剂和与化学抑菌成份的匹配也十分重要。
1.8 磨擦剂的分类
常用的高端磨擦剂有磷酸氢钙、沉淀型二氧化硅、水合氧化铝、焦磷酸钙等。这种磨擦剂的磨擦力适中, 而且与氟化物的相容性较好。上述物料如经精制, 细度可达胶粒程度, 制成的牙膏洁白、稳定、光滑、细腻、磨擦力温和, 但成本较高。常用的普通磨擦剂有轻质碳酸钙(CO2与石灰乳反应制得)、重质碳酸钙(天然方解石磨成或纯碱与氯化钙于沸腾溶液中制得)、碳酸镁等。其中重质碳酸钙磨擦力强, 轻质碳酸钙比重较小, 是制做普通乙级品的主要原料。
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