聚乙二醇( 6000)雙硬脂酸酯在復(fù)配表面活性劑體系中的增稠效果及影響因素探究

黃 娟，吳 旭，黃滿蓮，王建林，宋賢麗

（安利（中國）研發(fā)中心有限公司,上海,201203）

聚乙二醇( 6000)雙硬脂酸酯在復(fù)配表面活性劑體系中的增稠效果及影響因素探究

黃 娟，吳 旭，黃滿蓮，王建林，宋賢麗

（安利（中國）研發(fā)中心有限公司,上海,201203）

聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯是一種非離子型表面活性劑，同時具有優(yōu)異的增稠效果，在日化、食品等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。目前，關(guān)于該物質(zhì)的研究大多數(shù)集中在其制備以及生產(chǎn)工藝上，對其在實際產(chǎn)品開發(fā)的應(yīng)用方面，尤其是在復(fù)配表活體系中的增稠作用的研究鮮有報道。本實驗以配方開發(fā)實例為基礎(chǔ)，對其在復(fù)配表活體系中增稠效果及影響因素進行了探究，以期對類似體系的配方以及工藝開發(fā)具有實際指導意義。

非離子型表面活性劑；聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯；復(fù)配表活體系；增稠；工藝

聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯的化學式為R-CO-(OCH2CH2)n-O-OC-R[1]，其中R=C17H35，n=140～150。其外觀為白色至微黃色固體顆?；虮∑?。主要化學性質(zhì)如下：可溶于水、乙醇、甘油、丙醇等溶劑，在冷水中溶解速度較慢，加熱后溶解度增大，熔點為(56±1)℃， 2%水溶液的pH值為5.5～7.5，濁點(1%水溶液)90～92℃[2]。聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯是非離子型表面活性劑，同時具有優(yōu)異的增稠效果，并且還有良好的乳化、穩(wěn)定乳液、增溶和去污等作用。在洗發(fā)產(chǎn)品、潔膚產(chǎn)品、液體洗滌劑、紡織品的印染和上漿以及化妝品方面都有廣泛的應(yīng)用[3-5]。

目前，關(guān)于該物質(zhì)的研究大多數(shù)集中在其制備以及生產(chǎn)工藝上，在實際產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面的研究鮮有報道。由于聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯的優(yōu)異增稠效果，在液體配方中經(jīng)常作為增稠劑添加。本實驗以配方開發(fā)實例為基礎(chǔ)，選取復(fù)配表活體系為基礎(chǔ)配方，研究了不同工藝條件下聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯的增稠效果。

表面活性劑在液體配方中不僅有普遍的增溶作用，各種類的表面活性劑還由于其結(jié)構(gòu)具有不同的特點，這些特點使其兼具增稠、順滑、成膜、防靜電、殺菌等功效。本實驗選取了有代表性的各類表面活性劑進行復(fù)配。

1 實驗

1.1 原料試劑和儀器

原料試劑 去離子水60%～80%；陰離子表面活性劑：月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二鈉2%～10%；陽離子表面活性劑：聚季銨鹽-10 0.1%～2%；非離子表面活性劑：癸基葡糖苷5%～20%，聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯0.5%～3%；兩性表面活性劑：椰油酰胺丙基羥基磺基甜菜堿 2%～10%。

因該實驗是以配方開發(fā)實例為基礎(chǔ)，出于公司機密信息考慮，試劑廠家略去，用量用其范圍表示。

儀器 攪拌機，IKA電子式攪拌機；電熱恒溫水浴鍋，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；黏度計 BROOKFIELDDV-Ⅱ+Pro；電子精密天平，PL4002，梅特勒托利多（上海）有限公司。

1.2 實驗步驟

對上述各類表面活性劑按照3種不同工藝進行復(fù)配。

工藝a: 燒杯中加入去離子水，開始攪拌，然后緩緩加入陽離子表面活性劑聚季銨鹽-10，攪拌均勻并逐步升溫至70℃；停止攪拌，再加入其他所有表面活性劑，添加完畢后重新開始攪拌，至全部均勻溶化后，保持70℃攪拌15min；冷卻至30℃；室溫放置過夜，待第二日水浴調(diào)溫至21℃時測量其黏度。

工藝b: 燒杯中加入去離子水，開始攪拌，然后緩緩加入陽離子表面活性劑聚季銨鹽-10，攪拌均勻并逐步升溫至70℃；停止攪拌，先加入聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯進行攪拌，待溶化后按順序加入下列表面活性劑：非離子表面活性劑癸基葡糖苷，兩性表面活性劑椰油酰胺丙基羥基磺基甜菜堿，陰離子表面活性劑月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二鈉；全部原料添加完畢，觀察溶化均勻后，保持70℃攪拌15min；冷卻至30℃；室溫放置過夜，待第二日水浴調(diào)溫至21℃時測量其黏度。與工藝a的區(qū)別在于每一個表面活性劑加入之后都進行攪拌，待均勻后再加入下一個表面活性劑。

工藝c:燒杯中加入去離子水，開始攪拌，然后緩緩加入陽離子表面活性劑聚季銨鹽-10，攪拌均勻并逐步升溫至70℃；按順序加入下列表面活性劑：非離子表面活性劑癸基葡糖苷，兩性表面活性劑椰油酰胺丙基羥基磺基甜菜堿，陰離子表面活性劑月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二鈉，每一個表面活性劑加入之后都進行攪拌，均勻后再加入下一個表面活性劑；上述原料添加完畢后，加入聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯，待溶化后保持70℃繼續(xù)攪拌15min，冷卻至30℃；室溫放置過夜，待第二日水浴調(diào)溫至21℃時測量其黏度。與工藝b的區(qū)別在于，聚乙二醇( 6000)雙硬脂酸酯在其他表面活性劑添加之后最后加入。

2 結(jié)果與討論

2.1 實驗結(jié)果

在不同工藝下得到的樣品黏度數(shù)據(jù)(表1)和示意圖(圖1)如下所示。

不同工藝條件下得到的樣品黏度mPa?s

圖3 不同復(fù)配工藝得到的樣品黏度

在工藝a和工藝c的條件下，兩個平行樣品黏度穩(wěn)定，工藝c的黏度略高于工藝a的黏度。在工藝b的條件下，兩個平行樣品黏度顯著低于工藝a和工藝c，并且兩個平行樣品的黏度也出現(xiàn)了較大的差別。

因該實驗是以配方開發(fā)實例為基礎(chǔ)，在實際的配方開發(fā)中，不同工藝在小試、中試均出現(xiàn)同樣黏度趨勢，并且在長期穩(wěn)定性測試數(shù)據(jù)中，此復(fù)配體系黏度一旦形成，6個月40℃下均有很好的穩(wěn)定性。此研究為驗證實驗，因此，僅取兩個平行樣品。通過開發(fā)實例中以往的數(shù)據(jù)以及本研究中的兩個樣品數(shù)據(jù)，說明該實驗結(jié)果的重復(fù)性高，結(jié)果穩(wěn)定。

2.2 討論

聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯是非離子表面活性劑型水溶性增稠劑，其本身化學性質(zhì)穩(wěn)定，分子含有疏水-親水-疏水基團，可在表面活性劑溶液中形成三元水合網(wǎng)，該結(jié)構(gòu)將活性劑膠束圍在其中，使得膠束從球狀變?yōu)榘魻?，這種結(jié)構(gòu)使得聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯具有強大的增稠性能，并且聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯在濃度增大時，其分子本身的親水和疏水基團便會發(fā)生吸附和纏繞，從而也會增黏。表面活性劑種類多并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各類表面活性劑兩兩之間都會相互發(fā)生作用，如陰陽離子表面活性劑之間，非離子和陰離子表面活性劑之間，陰離子和兩性離子表面活性劑之間，相互作用下會產(chǎn)生膠束[2,5,6]。以上都是本復(fù)配體系黏度的成因。

在復(fù)配表面活性劑體系中各物質(zhì)添加量以及加入溫度均相同的條件下，由于聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯添加工藝的不同，造成了顯著的黏度差異。工藝a中，聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯和其他表面活性劑一起加入，并且同時充分攪拌。工藝b中，聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯在除了陽離子表面活性劑聚季銨鹽-10之外的其他各類表面活性劑加入之前先加入，并充分溶解。工藝c中，聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯在其他各類表面活性劑加入之后再加入。從實驗結(jié)果可以看出：工藝c得到的黏度最高，工藝b的黏度最低。工藝c條件下，其他各類表面活性劑通過混合發(fā)生相互作用，產(chǎn)生穩(wěn)定的膠束之后，聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯最后加入，將這些膠束圍在其中，產(chǎn)生了3種工藝中的最高黏度；而在工藝b條件下，除了陽離子表面活性劑聚季銨鹽-10之外，聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯最先加入，其他各類表面活性劑的混合是在聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯均勻分布的條件下發(fā)生的，產(chǎn)生了3種工藝的最低黏度。也可以說聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯的三元水合網(wǎng)結(jié)構(gòu)提前形成，妨礙了其他幾類表面活性劑發(fā)生相互作用產(chǎn)生膠束。并且工藝b的黏度不穩(wěn)定，說明了聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯已經(jīng)均勻分布的情況下，其他表面活性劑相互作用產(chǎn)生膠束的條件不穩(wěn)定。此外，工藝a的情況正好說明，聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯在和其他表面活性劑共同混合的條件下，也給予其他表面活性劑混合形成膠束的機會，因此，整個體系的黏度只受到了輕微的影響。因此，在其他表面活性劑混合形成膠束時，聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯是否已經(jīng)在水溶液中形成三元水和網(wǎng)，是該體系黏度高低的關(guān)鍵。

3 結(jié)論

本實驗以配方開發(fā)實例為基礎(chǔ)，對聚乙二醇(60 00)雙硬脂酸酯在復(fù)配表活體系中增稠效果及影響因素進行了探究。聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯在復(fù)配表活體系中作為增稠劑使用時，其在水溶液中形成三元水和結(jié)構(gòu)，與其他表面活性劑混合產(chǎn)生膠束的先后順序，決定了該體系的黏度高低。在同樣添加量條件下，先使各類表面活性劑混合產(chǎn)生穩(wěn)定膠束，最后加入聚乙二醇(6000)雙硬脂酸酯，使其產(chǎn)生的三元水和網(wǎng)完全包裹其他已形成的膠束，可最大化發(fā)揮其增黏效果。該結(jié)果對類似體系的配方以及工藝開發(fā)具有實際指導意義。

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Thickening Effect and Influencing Factors of Polyoxyethylene Glycol (6000) Distearate in Multiple Surfactant System

Huang Juan1, Wu Xu1, Huang Manlian1, Wang Jianlin1, Song Xianli1(Amway (China) R&D Center, Shanghai201203, China)

Polyoxyethylene (6000) Distearate, a kind of nonionic surfactant with excellent thickening effect, has a wide range of applications in daily chemical, food and other fields. At present most of the research focuses on its preparation and production process, while its practical application in product development, especially its thickening effect in multiple surfactant system, is rarely addressed. Based on formulation development practices, the paper studied the thickening effect and influencing factors of polyoxyethylene (6000) Distearate in multiple surfactant system, presenting practical guiding significance to formulation and process development of similar system.

Polyoxyethylene (6000) Distearate; nonionic surfactant; multiple surfactant system; thicken; process

TQ423.2

A

1672-2701（2017）04-28-04

黃 娟女士，博士，安利（中國）研發(fā)中心有限公司高級研究員，主要研究方向：個人護理及日用品配方開發(fā)；E-mail：rachel.huang@amway.com。