化妝品體系粘度的影響因素

　　摘要：本文介紹了化妝品面膜液和乳液粘度的影響因素，著重綜述了配方、工藝和測量方法對(duì)化妝品體系粘度的影響。
　　關(guān)鍵詞：粘度　化妝品　影響因素
　　
　　粘度是流體粘滯性的一種度量，是流體流動(dòng)力對(duì)內(nèi)部摩擦現(xiàn)象的一種表示?；瘖y品的乳狀液和水劑類均屬于流體，從實(shí)用和理論的論點(diǎn)來看，粘度逐漸成為化妝品的重要物理性質(zhì)和技術(shù)指標(biāo)之一。某些化妝品為了保持體系的穩(wěn)定性，只有合乎一定的粘度規(guī)格才適用。同時(shí)，粘度也影響產(chǎn)品的外觀和消費(fèi)者的使用感覺，因此，產(chǎn)品達(dá)到合適的粘度并維持其穩(wěn)定性和恒定性在化妝品研究領(lǐng)域中具有重要意義。
　　影響化妝品產(chǎn)品粘度的因素很多，如配方、生產(chǎn)工藝和測量方法等。化妝品的配方組分及其生產(chǎn)工藝是影響產(chǎn)品粘度的主要因素，同時(shí)，粘度的測量方法對(duì)產(chǎn)品粘度的準(zhǔn)確性評(píng)估提供依據(jù)。由于諸多因素的影響，所以對(duì)產(chǎn)品粘度的衡量控制是要求保持在一定的范圍之內(nèi)，一定范圍內(nèi)波動(dòng)的產(chǎn)品粘度可以作為化妝品質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)之一。相宜本草化妝品有限公司已實(shí)施了對(duì)面膜液粘度和乳液粘度的規(guī)范控制，粘度成為本公司測量產(chǎn)品穩(wěn)定性的表征方法之一?；瘖y品粘度的影響因素復(fù)雜，總結(jié)歸納粘度的影響因素將對(duì)化妝品的質(zhì)量控制具有重要的意義。本文以相宜本草化妝品有限公司產(chǎn)品的實(shí)例及文獻(xiàn)總結(jié)歸納化妝品產(chǎn)品(面膜液和乳液)粘度的影響因素。
　　
　　一　化妝品體系的粘度
　　
　　粘度是流體受外力作用移動(dòng)時(shí)，分子間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力的度量。剪切應(yīng)力與剪切速度之比為常數(shù)時(shí)，稱為牛頓流體，所測的粘度稱為牛頓粘度；剪切應(yīng)力與剪切速度之比隨剪切應(yīng)力變化，稱為非牛頓流體，所測得的粘度為相應(yīng)剪切應(yīng)力作用下的表觀粘度，化妝品多為非牛頓流體，因此對(duì)于化妝品所測的粘度均為“表觀粘度”。制備具有一定穩(wěn)定粘度的產(chǎn)品是一個(gè)重要的配方問題和工藝問題。
　　當(dāng)分散相濃度不大時(shí)，可以用Einstein公式(公式1.1)計(jì)算粘度：
　　
　　式中h為校正系數(shù)，EMBEDEquation，DSMT4和EMBED Equation.DSMT4分別代表乳狀液和分散介質(zhì)的粘度。由公式1.1和公式1。2可以看出，乳液的粘度均與分散相介質(zhì)的濃度有關(guān)。乳液粘度隨分散相濃度的增大而增加。因此，乳液的粘度與體系的油水體積比有關(guān)，對(duì)于O／W乳液，增加油相體積，乳液的粘度增加，W／O乳液，增加水相體積，乳液的粘度增加。
　　
　　二　化妝品配方體系對(duì)產(chǎn)品粘度的影響
　　
　　(一)增稠劑對(duì)粘度的影響
　　目前，水溶性聚合物是應(yīng)用于化妝品中最廣泛的增稠劑，如常用的卡波系列、纖維素類和漢生膠等。這些增稠劑能直接影響產(chǎn)品體系的粘度，但增稠的外觀不同，如漢生膠增稠體系的外觀比纖維素增稠的體系看起來更顯得細(xì)膩。因此，可以通過外觀產(chǎn)品的流動(dòng)性的需要選擇合適的增稠劑，通過改變增稠劑的添加量來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粘度。
　　1，卡波系列
　　卡波系列的增稠劑在pH值較低時(shí)，體系的粘度較低，而加入堿性物質(zhì)，如三乙醇胺或氫氧化鈉溶液后，由于PH值升高，體系粘度相應(yīng)增加，流動(dòng)性相應(yīng)減小。由于聚丙烯酸以溶液形式存在于水相中或被吸附在乳液液滴的表面上，所以所形成的丙烯酸鹽類在體系中呈粒子狀態(tài)，其分子鏈上帶負(fù)電荷，分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)勢能增加，大分子的柔性減小，分子鏈伸直，相互作用力增加，在宏觀上表現(xiàn)為粘度升高，體系變得粘稠。
　　當(dāng)卡波溶液被中和時(shí)，溶液的粘度總是被提高。在PH值在5～10范圍內(nèi)，粘度幾乎不變，但隨著PH值繼續(xù)提高，增稠效率降低，粘度下降。這是由于過多的中和劑起著離散離子的作用。
　　卡波系列的增稠體系可與很多制劑配伍，但卻不耐離子?？扇苄喳}的加入會(huì)降低卡波的增稠效率。一價(jià)離子會(huì)降低體系的增稠效率，二價(jià)或三價(jià)不但使體系變得稀薄，而且當(dāng)含量足夠時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不溶性沉淀物。因此卡波體系的配方中，為了保證粘度的穩(wěn)定性，要避免離子的引入。
　　2，纖維素
　　目前，化妝品應(yīng)用的纖維素多為水溶性纖維素的衍生物，如：甲基纖維素(Mc)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)、羥丁基甲基纖維素(HBMC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)。它們很多方面的性質(zhì)和用途與甲基纖維素相似。纖維素醚是水溶液和非水溶液很有效的增稠劑，增稠體系的粘度取決于所用纖維素醚的相對(duì)分子質(zhì)量、類型和濃度。纖維素醚是非離子性的，它不與金屬鹽類和其他離于形成不溶的沉淀，因而不會(huì)導(dǎo)致粘度的降低。其水溶液在PH為3～10范圍內(nèi)穩(wěn)定。
　　3，漢生膠
　　漢生膠水溶液是典型的假塑性體，其表觀粘度隨攪拌激烈程度而變小。在剪切應(yīng)力較低時(shí)，切變速度隨切剪應(yīng)力增加而緩慢增大，當(dāng)剪切應(yīng)力到達(dá)某一范圍時(shí)，切變速度隨剪切應(yīng)力增加而急劇增大，即表現(xiàn)為表觀粘度急劇下降。在撤銷剪切應(yīng)力后，經(jīng)過一段時(shí)間可恢復(fù)至原有的粘度。與其他增稠劑相比，漢生膠溶液是耐剪切的，粘度相對(duì)保持穩(wěn)定。除高濃度的丙烯酸聚合物外，漢生膠可與大多數(shù)合成水溶性聚合物配伍，表現(xiàn)出粘度增加的協(xié)同效應(yīng)。溫度變化對(duì)漢生膠溶液的粘度影響很小。pH值對(duì)漢生膠溶液粘度的影響也是很小的。在中性附近，其溶液的粘度是很穩(wěn)定的。
　　相宜本草化妝品有限公司的面膜液粘度指標(biāo)要求控制在320～420mpa·s，由于每批增稠劑原料自身同樣存在粘度的差異，所以產(chǎn)品生產(chǎn)前需進(jìn)行增稠劑原料的粘度測量。若增稠劑原料粘度與其自身粘度的指標(biāo)相比較浮動(dòng)過大，則需要通過試驗(yàn)重新確定增稠劑的使用量，以保證產(chǎn)品粘度的穩(wěn)定性。
　　
　　(二)乳化劑對(duì)粘度的影響
　　乳化劑是穩(wěn)定乳狀液的重要成分，起到降低表面張力、乳化、分散的作用。在所應(yīng)用的乳狀液體系中，具有較高的表面活性，產(chǎn)生較低的界面張力，通過在界面的吸附形成相當(dāng)結(jié)實(shí)的界面膜，防止了乳狀液分散相液滴的聚集?；瘖y品乳狀液是一種多分散相體系，通過乳化劑的加入使得一種或幾種液體以小液滴的形式均勻穩(wěn)定地分散到另一種與其不相混溶的液體中。化妝品常使用的乳化劑根據(jù)其親水部分的特性主要分為離子型乳化劑和非離子型乳化劑。乳化劑的類型、濃度、性質(zhì)均能影響化妝品乳液的粘度。
　　1，乳化劑類型對(duì)乳液粘度的影響
　　不同類型的乳化劑必會(huì)形成不同的界面膜，這種界面膜會(huì)影響到乳狀液液珠內(nèi)的環(huán)流，因而會(huì)影響到乳液的粘度。離子型的乳化劑穩(wěn)定的乳液液滴表面電荷的相互作用及非離子乳化劑穩(wěn)定的乳液液滴表面的氫鍵作用均會(huì)對(duì)乳液的粘度產(chǎn)生影響。
　　(1)陰離子型乳化劑
　　傳統(tǒng)中最常用的陰離子乳化劑是皂類，即單價(jià)羧酸鹽類，通式為RCOOM。陽離子M為鈉、鉀、銨和三乙醇胺等。皂類的脂肪酸基為c12～18，一般為混合的脂肪酸，主要通過乳化過程中脂肪酸與相應(yīng)的堿反應(yīng)生成乳化劑。此類乳化劑的乳化效果受到了諸多因素的影響。配方體系中脂肪酸的中和度直接影響生成乳化劑的量，乳化劑的量對(duì)乳液體系的乳化能力有很大的影響，而乳化效果直接影響乳液的粘度。另外，此類乳化劑對(duì)鈣離子較為敏感，因此使用時(shí)最好添加螯合劑，減少其沉淀的發(fā)生。
　　(2)非離子型乳化劑
　　非離子乳化劑在水溶液中不電離，不帶電荷，因而可與各類乳化劑和化妝品原料配伍，可用于廣泛的PH值配方，制得的產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定。
　　脂肪醇聚氧乙烯醚類的非離子乳化劑，如Enmulgins2(硬脂醇聚醚－2)和Enmulgins21(硬脂醇聚醚－21)的復(fù)配使用制得的乳化體系，可形成液晶結(jié)構(gòu)，所得的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)保持了乳液的相對(duì)穩(wěn)定。SLMULSOL 165為甘油硬脂酸酯和PEG－100硬脂酸酯復(fù)配的乳化劑，甘油單硬脂酸酯時(shí)很有效的W／O乳化劑，與HLB值高的PEG－100硬脂酸酯復(fù)配可用于制備O／W型乳液。SLMULSOL 165乳化劑制備的乳液，其粘度受均質(zhì)的影響很大。乳液均質(zhì)時(shí)間過長，乳液的粘稠度增加，所得的乳液流動(dòng)性下降，粘度增大。聚甘油脂肪酸酯是由甘油和脂肪酸經(jīng)酯化而成的，調(diào)節(jié)甘油的聚合度、酸化度和脂肪酸的種類可以獲得具有不同特性的天然化妝品乳化劑。這類酯符合當(dāng)今化妝品原料的發(fā)展趨勢、來源于植物、安全性高、穩(wěn)定性好。Care 450(聚甘油－3－甲基葡糖二硬脂酸酯)所制得的乳化體系，盡管乳化能力不如聚氧乙烯系列的乳化劑，但由于其多功能性和完全不合聚氧乙烯，開始日益受到重視。此乳化劑穩(wěn)定的乳液需要依賴均質(zhì)來獲得穩(wěn)定，即需要極高的外界能量來實(shí)現(xiàn)乳化效果。此乳化劑獲取外界能量形成穩(wěn)定乳液易形成層狀的液晶結(jié)構(gòu)而使得乳液具有極好的穩(wěn)定性，乳液的粘度也會(huì)因此相對(duì)穩(wěn)定。所以，為了保持此乳化劑穩(wěn)定的乳液粘度的穩(wěn)定性，必須在乳化過程中，配合適當(dāng)?shù)木|(zhì)速度和均質(zhì)時(shí)間，以保證乳液乳化獲得足夠的能量，得到穩(wěn)定的乳化體系。糖苷乳化劑是近年來推出的安全、溫和、有效的乳化劑。MontanolL為c12－20醇和C12－20烷基葡糖苷復(fù)配體系，此乳化劑值得的乳液觸變性好，溫度對(duì)乳液的粘度影響小，對(duì)配置粘度相對(duì)穩(wěn)定的乳液效果好。
　　此外，還有一些PEG－30二聚羥基硬脂酸酯，縮寫PHS－PEO－PHS是一種A－B－A型共聚物乳化劑，A代表羥基硬脂酸酯(親油基)，B代表聚氧乙烯(親水基)。此乳化劑顯著的特性是可以配置低粘度穩(wěn)定的乳狀液。
　　2，乳化劑濃度對(duì)乳液粘度的影響
　　乳化劑的濃度大小對(duì)乳狀液液滴的大少及分布有影響，所以會(huì)影響到乳液粘度。乳化劑對(duì)乳液粘度的影響主要時(shí)受兩種因素的制約。第一，乳化劑濃度的增大，所得乳液的平均半徑下降，粘度上升。第二，乳化劑增加，乳液腳力的粒徑分布較寬，乳液粘度下降。所以乳化劑濃度對(duì)乳液粘度的影響主要表現(xiàn)為上述兩種因素綜合作用的結(jié)果。
　　
　　三　工藝因素對(duì)產(chǎn)品粘度的影響
　　
　　化妝品配方確定以后，產(chǎn)品的粘度控制需要通過實(shí)際生產(chǎn)過程中生產(chǎn)工藝的控制實(shí)現(xiàn)。面膜液粘度主要是水溶性聚合物的的影響，而乳液粘度影響的工藝參數(shù)較多，如攪拌速度、均質(zhì)時(shí)間、均質(zhì)速度、降溫速度等。因此，本文主要闡述影響乳液粘度的工藝因素。
　　
　　(一)乳化前油相和水相的調(diào)制
　　油相在乳化前加入到油相溶解鍋內(nèi)，使其固狀和半固狀油分充分溶解。油相主要由潤膚劑、乳化劑等組成，在溶解的過程當(dāng)中，要避免過度加熱和長時(shí)間加熱導(dǎo)致的油分氧化所引起的粘度變化。
　　水相中常會(huì)用水溶性聚合物來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的流變性，對(duì)乳液粘度有很大的影響。配方中的水溶性聚合物，應(yīng)在室溫下充分溶脹后再攪拌，以防止其結(jié)團(tuán)。因?yàn)榻Y(jié)團(tuán)塊狀物的表面與溶劑結(jié)合所形成保護(hù)層會(huì)減緩溶劑穿過混合層向內(nèi)部干燥粉末緩慢滲透的速度，使得混合時(shí)間增加。冗長的混合時(shí)間容易導(dǎo)致聚合物分子鏈斷裂破壞，而引起粘度下降。
　　
　　(二)乳化影響
　　乳化過程中影響粘度的因素很多，如添加相的添加速度、攪拌條件、乳化溫度和時(shí)間、乳化鍋的種類、均質(zhì)速度和時(shí)間。
　　乳化溫度對(duì)乳液粘度的影響很大。乳化溫度過高，導(dǎo)致油相中的某些油分氧化變質(zhì)影響粘度。乳化溫度過低，使得乳化料體的流動(dòng)性降低，削弱了流體流層間的傳質(zhì)行為，使得乳液液滴粒徑分布不均，導(dǎo)致乳液粘度下降。所以乳化的溫度一般要比最高熔點(diǎn)油分的熔化溫度高5～10℃比較合適。并且水相的溫度要略高于油相溫度，以防止高熔點(diǎn)油分結(jié)晶析出造成的乳化不良，引起的粘度降低。
　　添加相在進(jìn)入乳化鍋乳化的過程中，要控制添加相的添加速度，加料速度因盡可能慢些。添加相過快會(huì)使得乳化液滴粒徑分布不均，粘度降低。
　　攪拌速度會(huì)直接影響乳液液滴的分散程度和運(yùn)動(dòng)速度。攪拌速度越快，利于流體湍流的形成，料體混合作用增強(qiáng)，乳液液滴分散越細(xì)，粘度增加。攪拌時(shí)間會(huì)影響乳液液滴粒徑的分布。攪拌時(shí)間越長會(huì)使得乳液液滴粒徑分布均一，所得到的乳液粘度的相對(duì)穩(wěn)定。
　　均質(zhì)能使油相和水相兩相更均勻的相互混合，使乳液液滴極度細(xì)化。均質(zhì)速度過快和過慢均不能得到穩(wěn)定的產(chǎn)品，均質(zhì)速度過慢使得乳化體系不穩(wěn)定，均質(zhì)速度過快會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品反相。因此，適度的均質(zhì)能保持產(chǎn)品高度的穩(wěn)定性，進(jìn)而保持了乳液體系粘度的穩(wěn)定性。但均質(zhì)的速度和均質(zhì)的時(shí)間要因不同的乳化體系而異。含水溶性聚合物的體系，均質(zhì)的速度和時(shí)間要加以嚴(yán)格的控制，以免過度剪切，破壞聚合物的結(jié)構(gòu)，造成不可逆的變化，改變了體系的粘度。某些類型的乳化劑，如165乳化劑穩(wěn)定的乳液，其乳液粘度會(huì)隨均質(zhì)時(shí)間的增加而增大。有助表面活性劑，如十六十八醇的配方體系中，隨著均質(zhì)時(shí)間的增加，乳液液滴粒徑減小，助乳化劑在液滴表面更多的遷移，與乳化劑的協(xié)同作用使得乳液液滴穩(wěn)定，乳液液滴粒徑的減小導(dǎo)致料體厚度增加，流動(dòng)性下降，粘度增加。因此，保持乳液粘度的穩(wěn)定性，需要在產(chǎn)品的中試過程中，根據(jù)配方，選擇合適的均質(zhì)速度和時(shí)間。
　　
　　(三)冷卻影響
　　冷卻過程中的工藝參數(shù)，如降溫速度、攪拌速度、攪拌時(shí)間等，均會(huì)影響乳液液滴的粒徑大小及其分布，對(duì)乳液的粘度產(chǎn)生影響。
　　冷卻速度的影響很大，通常較快的冷卻能夠獲得較細(xì)的顆粒。因溫度較高時(shí)，由于乳液液滴布朗運(yùn)動(dòng)較為強(qiáng)烈，小的液滴會(huì)發(fā)生相互碰撞而合并成較大的液滴；反之，若乳化操作結(jié)束后，對(duì)料體立刻進(jìn)行快速的冷卻會(huì)使小的液滴“凍結(jié)”住，減少了液滴的碰撞和合并作用。但冷卻速度過快，會(huì)導(dǎo)致高熔點(diǎn)的油脂產(chǎn)生結(jié)晶，導(dǎo)致乳化劑所生成的保護(hù)膠體的破壞。因此，選擇合適的冷卻速度，控制了乳液液滴粒徑的大小和粒徑的分布形態(tài)，進(jìn)而乳液粘度也將有利于良好的控制。
　　
　　四　測量方法對(duì)產(chǎn)品粘度的影響
　　
　　粘度的測量方法很多，有毛細(xì)管式粘度計(jì)、品氏粘度計(jì)、管球粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)、數(shù)字式粘度計(jì)、恩式粘度計(jì)、杯式粘度計(jì)等。這些粘度計(jì)中有些粘度計(jì)的操作困難，有些要求測試的條件高，雖然有些操作簡單，但誤差較大。
　　目前一般采用NDJ－8S數(shù)字粘度計(jì)測量產(chǎn)品的粘度。此類粘度計(jì)在測量流體粘度時(shí)要注意測量的多種因素對(duì)產(chǎn)品粘度的影響。產(chǎn)品在測量粘度時(shí)的測量狀況可以對(duì)測量的結(jié)果有影響，測試的參數(shù)，包括粘度計(jì)型號(hào)、轉(zhuǎn)子／轉(zhuǎn)速的組合、承裝樣品的容器大小、樣品溫度等等，所有參數(shù)不僅會(huì)影響到測量的準(zhǔn)確性，同時(shí)會(huì)影響你所測量材料的真實(shí)粘度。因此在作測試時(shí)，對(duì)于儀器的控制和測試參數(shù)的控制是非常重要的。第一，粘度測量前的準(zhǔn)備工作。在產(chǎn)品測量粘度前，樣品的前處理可能會(huì)影響粘度測量的結(jié)果，特別是流體會(huì)受到熱或時(shí)間的影響，亦即樣品保存狀況和樣品準(zhǔn)備技術(shù)必須設(shè)計(jì)將影響粘度效應(yīng)的因素減至最低，如保存要封口防止水分的揮發(fā)；攪拌要緩慢防止氣泡產(chǎn)生。在測量樣品的粘度前，必須要保持轉(zhuǎn)子的清潔和干燥，如果轉(zhuǎn)子殘留有其它樣品或清潔后殘留的水，就會(huì)影響測量的準(zhǔn)確度。第二，粘度測量技術(shù)必須實(shí)行規(guī)范操作。測量粘度的轉(zhuǎn)子必須垂直于所測流體的水平面，所以機(jī)器一定要保持水平狀態(tài)，機(jī)身內(nèi)的心軸要保持垂直，并且，承裝流體的液面必須在轉(zhuǎn)子要求的刻度線處，承裝流體的容器最好選用深口的，使得轉(zhuǎn)子距容器底部保持一定的距離。
　　此外，一些影響粘度的因素，如樣品的均勻度也可能影響粘度測量結(jié)果。所謂產(chǎn)品的均勻度，不僅僅只是體系的流體的均勻性，防止氣泡的產(chǎn)生，同樣也要保持體系溫度的均勻性。若能提高樣品的均勻度，則容易得到一致的結(jié)果，所以在做攪拌或搖晃樣品的動(dòng)作時(shí)，小心不要太嚴(yán)重?cái)_動(dòng)樣品。
　　
　　五　展望
　　
　　化妝品體系粘度的影響因素眾多，只有全面了解化妝品粘度的影響因素，才能更好地保持其粘度的相對(duì)穩(wěn)定性。但綜合考慮各種因素對(duì)化妝品體系粘度的影響，還有待進(jìn)一步的研究。我們相信隨著影響化妝品粘度影響因素認(rèn)識(shí)的逐步深入，化妝品體系粘度的研究必將使化妝品質(zhì)量的控制發(fā)揮重要的作