2020-11-02
洗發水的粘彈性性質和失穩過程
微(wei)流變儀通過(guo)擴散(san)波光譜(pu)學（DWS）可(ke)以測量(liang)樣品中(zhong)顆粒的(de)布朗運動(dong)軌跡(ji)和運動(dong)速度，即MSD曲線。MSD曲線的(de)形狀(zhuang)體現了樣品的(de)粘彈性狀(zhuang)態：
圖1 洗發水的MSD曲線
● A & B 粘度為(wei)主=> 表現為(wei)液體狀
● C 粘彈性流(liu)體彈性為主=> 凝膠狀 => 利于(yu)懸(xuan)浮(fu)珍珠粉。MSD曲線(xian)具有(you)明顯的平(ping)臺，斜率接(jie)近于(yu)0，說明樣品(pin)是凝膠體系。
洗發水的穩定性 (貨架期分析/ sample C)
圖(tu)2 洗發水的粘(zhan)度因(yin)子(zi)隨時(shi)間變(bian)化
在*靜止(zhi)的條件下(xia)，對(dui)洗發水的粘度(du)(du)進行長時(shi)間(jian)的監測(ce)，可以獲得樣品粘度(du)(du)隨(sui)時(shi)間(jian)的變化過程
● 樣品C 在104 hours (4 d)后開(kai)始(shi)變得不穩定，粘度開(kai)始(shi)下(xia)降。
圖3 洗發水的(de)MSD曲線(xian)斜率隨時間變化
MSD曲(qu)線的斜率代表(biao)著樣品中顆粒(li)的運動速(su)度范(fan)圍，當斜率處(chu)于0-1之間時(shi)，說(shuo)明顆粒(li)運動速(su)度低(di)于自(zi)由布朗運動；當斜率大于1時(shi)，說(shuo)明顆粒(li)出現彈(dan)道(dao)運動，即(ji)有(you)上浮或沉淀現象。
● 通過監測(ce)MSD曲線的斜(xie)率，130 h后斜(xie)率大于1，說明內部(bu)顆粒開始沉淀。
牙膏形狀穩定性
牙膏在被擠(ji)出后需要快速的(de)恢(hui)復結(jie)構，這樣(yang)才能在牙刷上保持(chi)條狀。這樣(yang)牙膏才能保持(chi)形狀穩定性并且不向下滲(shen)入牙刷中。
當(dang)牙膏(gao)(gao)被(bei)擠出時(shi)(shi)(shi)結構受到剪切，彈性(xing)和(he)粘(zhan)性(xing)均會發生一定(ding)程(cheng)度的(de)(de)降低(di)。然(ran)后快速回(hui)復結構以(yi)(yi)達到好的(de)(de)形狀(zhuang)穩定(ding)性(xing)，恢(hui)(hui)復時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)非常重(zhong)要（對牙膏(gao)(gao)來說這個時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)越(yue)短(duan)越(yue)好），我們從圖(tu)(tu)1中(zhong)可以(yi)(yi)看到3號(hao)和(he)1號(hao)樣品(pin)的(de)(de)恢(hui)(hui)復時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)很(hen)短(duan)（擠出后固(gu)液(ye)(ye)平(ping)衡點很(hen)快平(ping)穩），而4號(hao)樣品(pin)的(de)(de)結構恢(hui)(hui)復時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)很(hen)長（10min還沒有(you)恢(hui)(hui)復）。SLB值的(de)(de)范圍(wei)從0（純固(gu)體(ti)性(xing)質）到1（純液(ye)(ye)體(ti)性(xing)質），當(dang)等于(yu)0.5時(shi)(shi)(shi)，表(biao)示液(ye)(ye)體(ti)性(xing)質與固(gu)體(ti)性(xing)質平(ping)衡。所以(yi)(yi)一個樣品(pin)如果有(you)更低(di)的(de)(de)SLB值說明其更接近于(yu)固(gu)體(ti)。SLB值越(yue)低(di)，牙膏(gao)(gao)的(de)(de)形狀(zhuang)穩定(ding)性(xing)越(yue)好，同(tong)時(shi)(shi)(shi)不會滲入到牙刷下面。圖(tu)(tu)1（下圖(tu)(tu)）展(zhan)示了每種牙膏(gao)(gao)的(de)(de)固(gu)液(ye)(ye)平(ping)衡點。
圖4 牙(ya)膏的SLB固(gu)液平衡(heng)點隨時間變化
上圖(tu)所研究的四個樣(yang)品的形狀穩定(ding)性可以用下圖(tu)來(lai)進行(xing)直(zhi)觀的排(pai)序(xu)。
圖5 牙(ya)膏的形狀穩定性示意圖
樣品(pin)(pin)(pin)4的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)穩定(ding)性差，因為(wei)它(ta)在(zai)擠出1min后一直都保持在(zai)液體狀(zhuang)態，該樣品(pin)(pin)(pin)會滲入牙刷(shua)中。樣品(pin)(pin)(pin)1的(de)(de)SLB值低，說明(ming)其形(xing)狀(zhuang)穩定(ding)性*。2號(hao)和3號(hao)兩個樣品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)性質有交叉，在(zai)前2min，3號(hao)樣品(pin)(pin)(pin)的(de)(de)穩定(ding)性要好于2號(hao)樣品(pin)(pin)(pin)。
牙膏的口感性質
配方研發(fa)者(zhe)必(bi)須找到一個好的(de)(de)比例來平(ping)(ping)衡形(xing)狀穩定性（強(qiang)固(gu)體性質(zhi)，低固(gu)液(ye)平(ping)(ping)衡點）與口感（從硬至軟）之間的(de)(de)關系。EI彈性因子(zi)可(ke)以(yi)用(yong)來評價樣品的(de)(de)彈性強(qiang)度(du)和(he)口感，同時表征結構恢復過(guo)程(cheng)。圖2展示了四(si)個樣品在擠出后10min的(de)(de)彈性因子(zi)EI變化過(guo)程(cheng)。
圖6 牙膏的EI彈(dan)性銀子(zi)隨(sui)時間變化
4號(hao)(hao)相比其(qi)他牙膏是軟(ruan)的(de)，3號(hao)(hao)是硬的(de)，1號(hao)(hao)和2號(hao)(hao)彈性接(jie)近。值得注意的(de)是2、3、4號(hao)(hao)樣品的(de)彈性在(zai)持(chi)續(xu)增加(jia)，而1號(hao)(hao)樣品的(de)彈性因(yin)子(zi)基本(ben)保持(chi)常數，這說明剪切對1號(hao)(hao)牙膏結構(gou)影響較小。
生產工藝對潤膚霜粘彈性的影響
圖7 潤膚霜高壓均質前后的(de)MSD曲線對(dui)比
潤膚霜在高壓(ya)均質(zhi)前后的(de)MSD曲線(xian)明(ming)顯不同，均質(zhi)后的(de)MSD曲線(xian)平臺區向(xiang)下(xia)遷(qian)移，斜(xie)率區向(xiang)右遷(qian)移，說明(ming)彈性和粘(zhan)性明(ming)顯增(zeng)加。
圖8 潤膚霜高壓均質前(qian)后的流變(bian)性質對比
圖9 潤膚霜高壓均(jun)質前后的粘彈性模量對比
通過對比潤膚(fu)霜的(de)粘(zhan)彈(dan)性、粘(zhan)彈(dan)性模量和Maxwell粘(zhan)彈(dan)性，可以(yi)進(jin)一步確定，高壓均(jun)質工藝對潤膚(fu)霜的(de)粘(zhan)彈(dan)性有著非常(chang)顯著的(de)影(ying)響。
總結
Rheolaser是非常強力的(de)(de)工具，可以簡單、全面(mian)地實時追蹤產品(pin)性質的(de)(de)變(bian)(bian)化過程。先(xian)進的(de)(de)測量技術可以無(wu)接(jie)觸(chu)無(wu)干擾(rao)的(de)(de)測量同一(yi)個樣品(pin)隨著老化時間的(de)(de)粘彈性變(bian)(bian)化過程。
通(tong)過(guo)監(jian)測(ce)牙膏(gao)擠(ji)出后的(de)粘(zhan)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)變化(hua)可以(yi)幫(bang)助用(yong)戶(hu)研究牙膏(gao)關(guan)鍵的(de)使用(yong)性(xing)(xing)(xing)能例如(ru)形狀(zhuang)穩定性(xing)(xing)(xing)和刷(shua)牙時(shi)的(de)口感。通(tong)過(guo)監(jian)測(ce)洗發水的(de)MSD曲(qu)線(xian)變化(hua)過(guo)程，可以(yi)獲(huo)得樣品物(wu)理穩定性(xing)(xing)(xing)出現時(shi)的(de)早期變化(hua)，確定貨(huo)架(jia)期。還可以(yi)用(yong)于評價工藝對(dui)樣品粘(zhan)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)的(de)影響，獲(huo)得表(biao)征樣品粘(zhan)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)性(xing)(xing)(xing)質的(de)流變數據。
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