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        東南科儀
        廣東東南科創(chuàng)科技有限公司

        東南科儀

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        乳液凝膠的微流變性能研究

        乳液凝膠的微流變性能研究
        東南科儀  2020-07-22  |  閱讀:1857

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        介紹

        乳液被廣泛應(yīng)用于食品和化妝品領(lǐng)域。它的貨架期對(duì)于供應(yīng)商和用戶來(lái)說(shuō)是非常重要的。很多年前,可溶性聚合物就被加入到乳狀液或懸浮液中以增加穩(wěn)定性。這些聚合物通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)的凝膠性質(zhì)為樣品提供了穩(wěn)定性,產(chǎn)生了非常微弱的粘彈性性質(zhì)。這種微弱的粘彈性影響著化妝品的最終使用性能,例如物理穩(wěn)定性或使用感受。Rheolaser光學(xué)法微流變儀在樣品完全靜止條件下分析樣品的粘彈性變化,測(cè)試聚合物乳液的微流變性質(zhì)變化過(guò)程。

        在本文中,使用Rheolaser光學(xué)法微流變儀研究了聚合物濃度對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響,并測(cè)試了乳液的粘彈性變化過(guò)程。分析對(duì)象為黃原膠濃度0.12%-0.4%、含油量為20%的四個(gè)乳液樣品。

         

        乳液凝膠基礎(chǔ)

        黃原膠在乳液中形成貫穿的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),扮演空間空缺絮凝劑并給提供乳液瞬態(tài)的凝膠效果。乳液凝膠在短暫的時(shí)間內(nèi)保持完整性,隨后局部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)崩潰,形成致密的油相。這種現(xiàn)象被稱為乳液延遲分層。

        Rheolaser光學(xué)法微流變儀通過(guò)追蹤顆粒的運(yùn)動(dòng)速度和范圍(MSD均方根位移),獲取不同時(shí)間下的均方根位移MSD曲線用于表征樣品粘彈性。

         

        MSD曲線是樣品微觀流變性的信號(hào),它反映著樣品的粘彈性。通過(guò)獲取樣品不同老化時(shí)間的MSD曲線可以識(shí)別樣品的粘性、彈性和微觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)。MSD曲線越靠近下方彈性越強(qiáng),越靠近右側(cè)粘性越強(qiáng)。

         

         

         

        3-1.png 

        結(jié)果和討論

        顆粒的均方根位移MSD

         

        3-2.png 

        在乳液的微觀狀態(tài)下,乳液液滴的布朗運(yùn)動(dòng)與樣品的粘彈性相關(guān),樣品粘彈性發(fā)生變化時(shí),MSD曲線也隨時(shí)間發(fā)生變化。不同顏色的MSD曲線代表不同的老化時(shí)間,隨著老化時(shí)間的增加可以看見(jiàn)MSD曲線發(fā)生移動(dòng),在(Network formation 1)過(guò)程中,MSD曲線隨著老化時(shí)間逐漸向下移動(dòng),意味著彈性逐漸增加,在這步中黃原膠的空間網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。在(Stable stage 2)階段,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),MSD曲線不發(fā)生變化。在(Network breaking 3)階段,也就是4h之后,可以觀察到曲線向左移動(dòng),說(shuō)明樣品粘性開(kāi)始下降,樣品微觀結(jié)構(gòu)開(kāi)始變化,這些變化可以用微流變參數(shù)宏觀粘度因子(MVI)來(lái)定量。

         

        乳液的穩(wěn)定性

        3-3.png 

        MVI是對(duì)樣品宏觀粘度的定量描述,數(shù)值越大,樣品粘度越高。MVI在(Network formation 1)過(guò)程逐漸增加,然后形成一個(gè)平臺(tái)區(qū),最終在(Network breaking 3)階段開(kāi)始下降。所以,當(dāng)樣品粘性開(kāi)始下降時(shí),意味著樣品的微觀結(jié)構(gòu)開(kāi)始出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。隨著黃原膠濃度增加,粘性因子開(kāi)始下降的越晚,乳液越粘,乳液分層現(xiàn)象出現(xiàn)的越晚。

         

        穩(wěn)定時(shí)間與長(zhǎng)期觀察數(shù)據(jù)對(duì)比

        3-4.png 

        Figure 3顯示了Rheolaser光學(xué)法微流變儀測(cè)得的失穩(wěn)時(shí)間(MVI下降點(diǎn))和肉眼觀察的穩(wěn)定時(shí)間對(duì)比結(jié)果。從圖中可見(jiàn),兩種穩(wěn)定時(shí)間的相關(guān)性非常好,樣品的結(jié)構(gòu)越強(qiáng)(黃原膠濃度越高)穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)(粘度降低時(shí)間越遲),同時(shí),微流變測(cè)得的不穩(wěn)定時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于肉眼觀察的時(shí)間點(diǎn),因?yàn)槲⒂^結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)過(guò)程要早于宏觀狀態(tài)的失穩(wěn),使用者可以利用Rheolaser光學(xué)法微流變儀快速的對(duì)比樣品的穩(wěn)定性,以預(yù)測(cè)在實(shí)際使用情況下的不穩(wěn)定時(shí)間。

         

        總結(jié)

         

        工業(yè)中對(duì)同一個(gè)乳液凝膠的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是非常耗時(shí)的,使用Rheolaser可以在無(wú)外力的條件下分析微觀粘彈性的變化,從而提早發(fā)現(xiàn)樣品局部的不穩(wěn)定現(xiàn)象,并用于評(píng)價(jià)樣品的貨架期和粘彈性。

         

        Rheolaser光學(xué)法微流變儀是另一款用于研究液態(tài)分散體系強(qiáng)有力的儀器,它可以在真實(shí)時(shí)間下,輕松和全面地表征粘彈性隨著時(shí)間的變化。

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