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DWS微流變學(xué)用于化妝品配方設(shè)計(jì)—Rheolab應(yīng)用

麥奇克/Microtrac 2024-05-30 | 閱讀：1168

摘要

由于光學(xué)微流變技術(shù)可以將頻率范圍擴(kuò)展到高頻并深入了解蠕蟲狀膠束和其他復(fù)雜流體系統(tǒng)^[1,2-8]流變學(xué)和動(dòng)力學(xué)，其正受到越來越多的關(guān)注。已有文獻(xiàn)表明，可以利用纏結(jié)蠕蟲狀膠束的高頻響應(yīng)來提取蠕蟲狀膠束的一些關(guān)鍵微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，如持續(xù)長度和輪廓長度^[9]。在這項(xiàng)研究中，利用擴(kuò)散波譜法（DWS）探索了引入鼠李糖脂生物表面活性劑（單/雙鼠李糖脂混合物，CCB）的月桂醇聚醚硫酸酯鈉（SLES）/椰油酰胺丙基甜菜堿（CAPB）系統(tǒng)中蠕蟲狀膠束結(jié)構(gòu)的演變。系統(tǒng)地評(píng)估了流變學(xué)和動(dòng)力學(xué)演變的系統(tǒng)，并改變了表面活性劑與生物表面活性劑的比例，以及改變了制劑條件，如鼠李糖脂濃度、鹽濃度和pH值。本研究的主要目的是為化妝品和個(gè)人護(hù)理行業(yè)的流變學(xué)影響和改進(jìn)提供一些配方指導(dǎo)。

結(jié)果和討論

比率的影響

圖1顯示了SLES、SLES/CAPB和SLES/CAPB/CCB系統(tǒng)的粘彈性模量（麥克斯韋型響應(yīng)）。如下表所示，SLES/CAPB系統(tǒng)形成了長蠕蟲狀膠束，其輪廓長度L ?為445.8 nm，短的糾纏長度l_e和持久長度l_p表明蠕蟲狀膠束的高度糾纏和靈活性。然而，sample2和sample3對(duì)比發(fā)現(xiàn)，加入CCB后，膠束的糾纏程度和潛在縮短似乎要弱得多。加入2%重量比的CCB后，蠕蟲狀膠束的輪廓長度L ?減少到其原始長度的約20%，而持久長度沒有顯著降低。這表明SLES/CAPB中的長柔性蠕蟲狀膠束變形為更短、更硬的棒狀。這種結(jié)構(gòu)變化可能是我們?cè)赟LES/CAPB/CCB系統(tǒng)中觀察到的流變現(xiàn)象的根本原因，即隨著CCB添加量的增加，粘度降低。

加入鹽的影響

添加CCB會(huì)降低粘度，不利于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品。重建體系粘度最常用的方法之一是在體系中加入氯化鈉等鹽類，因?yàn)槁然c傾向于屏蔽表面活性劑頭基之間的電荷，并進(jìn)一步促進(jìn)蠕蟲狀膠束的生長。通過這種方式，SLES/CAPB/CCB的粘度可以在一定程度上得到提高。然而，當(dāng)鹽濃度≥4wt%時(shí)，粘度會(huì)顯著降低。這可能是由于膠束或分支在高濃度下縮短了。表2中從DWS中提取的結(jié)構(gòu)參數(shù)與體系中的粘度變化相對(duì)應(yīng)。當(dāng)鹽濃度為4wt%時(shí)，膠束的輪廓長度L ?最長，而纏結(jié)長度l_e和持續(xù)長度l_p比樣品2短。當(dāng)鹽濃度大于4wt%時(shí)，膠束輪廓長度會(huì)減小。在這種情況下，持續(xù)長度l_p也稍有增加。這些數(shù)據(jù)表明，隨著潛在膠束的縮短，膠束將有更高的剛性。

pH的影響

在同一個(gè)SLES/CAPB/CCB系統(tǒng)中，pH值對(duì)系統(tǒng)的流變響應(yīng)有顯著影響。由于CAPB的兩性離子性質(zhì)，它在較低pH值下更具陽離子性，而鼠李糖脂變得更加非離子。SLES在低pH值下仍保持其陰離子性質(zhì)，這促進(jìn)了CAPB和SLES之間的相互作用。在較低pH值下，整體損失和儲(chǔ)能模量顯示出更高的值，同時(shí)觀察到更長的松弛時(shí)間。DWS數(shù)據(jù)證實(shí)了低pH條件下膠束輪廓長度的增加。

結(jié)論

這種復(fù)雜的生物表面活性劑/表面活性劑三元體系的初步流變學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)研究利用DWS微觀流變學(xué)揭示了配方條件對(duì)混合物流變學(xué)反應(yīng)的影響。這種獨(dú)特的表征技術(shù)擴(kuò)展了頻率范圍，使我們能夠提取蠕蟲狀膠束的關(guān)鍵微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)。所有測量都是用DWS RheoLab進(jìn)行的。參考文獻(xiàn)[1]中發(fā)表了這項(xiàng)研究的更全面的說明。

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