Objective: Titanium dioxide (TiO2 ) pigments (pure) or with a hydrophobic coating of triethoxycaprylylsilane (TECSi) used in cosmetics. Using different methods, we studied properties of commercially available pure and coated pigment. We determined the elemental composition of pigments that differ in their behaviour in a cosmetic formulation. The significant differences in the coating composition were revealed.
Methods: UV-Vis absorption spectroscopy allowed us to investigate the pigment purity and determined the polymorph form in pigments. FTIR was employed to identify functional groups present in the samples with the modified surface. XRD, DLS, TEM and DCS were applied to characterize particle size and morphology. The experiment of ED-XRF method was used to determine the elemental composition of pigments that differ in their behaviour in a cosmetic formulation.
Results: UV-Vis spectroscopy was used to detect organic pollutants in particular batches, which were not detected in the cases of the tested samples. Solid UV-Vis spectroscopy and XRD revealed which crystalline form of TiO2 is present in pigments. TEM and DLS methods were used to characterize particle size and morphology as well as DCS method, which provide more accurate information about form (separated or clustered particles) of pigments' particles in suspensions. Based on FTIR spectra, the presence of a coating in the raw material was identified, and the tell-tale signal of the silane group. On the contrary, spectroscopy of washed-out product can identify the well or poorly modified pigment. Applying ED-XRF, it turned out that the content of silicon (and consequently of the TECSi) was lower than that declared by the manufacturer.
Conclusion: Our data indicate how we can recognize poorly coated pigments in raw material. The results show that ED-XRF method is nondestructive, effective and fast, hence, can be successfully introduced into preproduction pigment control in cosmetic industry.
Objectif: Les pigments de dioxyde de titane (TiO2 ) (pur) ou avec un revêtement hydrophobe de triéthoxycaprylylsilane (TECSi) sont utilisés dans les cosmétiques. En utilisant différentes méthodes, nous avons étudié les propriétés des pigments purs et enrobés disponibles dans le commerce. Nous avons déterminé la composition élémentaire des pigments qui diffèrent dans leur comportement dans une formulation cosmétique. Les différences significatives dans la composition de l'enrobage ont été révélées.
Methodes: La spectroscopie d'absorption UV-Vis nous a permis d'étudier la pureté des pigments et de déterminer la forme polymorphe des pigments. L'IRTF a été utilisé pour identifier les groupes fonctionnels présents dans les échantillons à la surface modifiée. XRD, DLS, TEM et DCS ont été appliqués pour caractériser la taille et la morphologie des particules. L'expérience de la méthode ED-XRF a été utilisée pour déterminer la composition élémentaire des pigments qui diffèrent dans leur comportement dans une formulation cosmétique. RÉSULTATS: La spectroscopie UV-Vis a été utilisée pour détecter des polluants organiques dans des lots particuliers, qui n'ont pas été détectés dans les cas des échantillons testés. La spectroscopie UV-Vis et la XRD ont révélé quelle forme cristalline de TiO2 est présente dans les pigments. Les méthodes TEM et DLS ont été utilisées pour caractériser la taille et la morphologie des particules ainsi que la méthode DCS qui fournit des informations plus précises sur la forme (particules séparées ou agglomérées) des particules de pigments dans les suspensions. Sur la base des spectres FTIR, la présence d'un revêtement dans la matière première a été identifiée, ainsi que le signal révélateur du groupe silane. D'autre part, la spectroscopie du produit délavé permet d'identifier le pigment bien ou mal modifié. En appliquant l'ED-XRF, il s'est avéré que la teneur en silicium (et par conséquent du TECSi) était inférieure à celle déclarée par le fabricant.
Conclusion: Nos données indiquent comment nous pouvons reconnaître les pigments mal enrobés dans la matière première. Les résultats montrent que la méthode ED-XRF est non-destructive, efficace et rapide, et qu'elle peut donc être introduite avec succès dans le contrôle des pigments en pré-production dans l'industrie cosmétique.
Keywords: colour cosmetics; cosmetic pigments; spectroscopy; titanium dioxide; titanium white.
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