無水牙膏增稠劑甘油溶液的流變特性研究

徐春生 陳麗娜 劉東輝

(1. 廣州市倩采化妝品有限公司，廣東 廣州 510897；2. 洛陽益生潤精細(xì)化學(xué)有限公司，河南 洛陽 471000)

目前，含生物活性玻璃的無水牙膏、含活性氧的牙齒美白凝膠正在我國市場快速發(fā)展[1-2]，該牙膏的液相主要是甘油、丙二醇和聚乙二醇，增稠劑包括卡波姆[3]和羥丙基決明膠。

卡波姆是一種交聯(lián)型丙烯酸樹脂，可由季戊四醇等與丙烯酸交聯(lián)得到，因其具有非常好的穩(wěn)定性與增稠性，且工藝簡單，被廣泛用于藥品、化妝品、牙膏等領(lǐng)域[4-5]。

決明子是豆科植物決明的干燥成熟的種子，是國家衛(wèi)生部公布的藥食同源物質(zhì)。決明子含蒽醌類、吡酮類、多糖類等物質(zhì)，決明子多糖是決明子中具有醫(yī)療保健作用的主要成分之一[6]。決明子多糖的化學(xué)成分為半乳甘露聚糖，是由甘露糖以β-1,4糖苷鍵鏈接形成的長鏈分子結(jié)構(gòu)，平均每5～6個(gè)甘露糖分子再接1個(gè)半乳糖分子，平均分子量范圍為10萬～30萬道爾頓。以環(huán)氧丙烷為醚化劑對決明子多糖進(jìn)行改性后，得到羥丙基決明膠，作為增稠劑可應(yīng)用于食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域。

牙膏中常用的增稠劑如羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、卡拉膠、黃原膠、羥丙基瓜兒膠的流變特性研究已有很多報(bào)道[7-11]，但對無水牙膏增稠劑卡波姆、羥丙基決明膠的流變特性研究尚屬空白。為保證無水牙膏有良好的稠度、骨架和穩(wěn)定性，對無水牙膏增稠劑卡波姆、羥丙基決明膠的甘油溶液流變特性進(jìn)行了深入的研究，為無水牙膏配方的相關(guān)設(shè)計(jì)提供重要的參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

羥丙基決明膠，食品級，洛陽益生潤精細(xì)化學(xué)有限公司；卡波姆956，食品級，上海昌為醫(yī)藥輔料技術(shù)有限公司；甘油，牙膏級，益海嘉里集團(tuán)。

DV3T型流變儀，美國Brookfield公司；FA1104型電子天平，上海恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 樣品配制

按照表1分別配制不同濃度的羥丙基決明膠甘油溶液，按照表2分別配制不同濃度的卡波姆956甘油溶液。

溶液配制方法：分別稱取羥丙基決明膠、卡波姆956和甘油樣品，在燒杯中混勻，然后將溶液放置在1000r/min的攪拌速度下攪拌60min，接著，加蓋在38℃的條件下保溫放置24h。

表1 羥丙基決明膠甘油溶液配制表

表2 卡波姆956甘油溶液配制表

1.3 測試分析

用DV3T型流變儀測試配制溶液的流變性及粘度，轉(zhuǎn)子號設(shè)定為SC4-28，轉(zhuǎn)速范圍設(shè)定為5～240rpm。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析模型選取

增稠劑溶液的流變特性一般選用冪律方程來描述[12]。

式中：τ——剪切應(yīng)力，單位：Pa；

K——稠度系數(shù)，單位：cP；

n——流態(tài)特性指數(shù)。

如果n=1表明流體為牛頓流體，n>1則為脹塑性流體，n<1為假塑性流體。n越小，則假塑性越好，體系越有觸變性。n與1的偏離程度表明了流體與牛頓流體的偏離程度。如果稠度系數(shù)K越高，表示增稠性越好，體系也越穩(wěn)定[11]。

2.2 羥丙基決明膠甘油溶液的流變曲線結(jié)果

圖1～圖4為1.3%、1.4%、1.5%、1.6%的羥丙基決明膠甘油溶液的流變曲線。

2.3 卡波姆956甘油溶液的流變曲線結(jié)果

圖5～圖8為0.9%、1.0%、1.1%、1.2%的卡波姆956甘油溶液的流變曲線。

圖1 1.3%羥丙基決明膠甘油溶液流變曲線

圖2 1.4%羥丙基決明膠甘油溶液流變曲線

圖3 1.5%羥丙基決明膠甘油溶液流變曲線

圖4 1.6%羥丙基決明膠甘油溶液流變曲線

圖5 0.9%卡波姆956甘油溶液流變曲線

圖6 1.0%卡波姆956甘油溶液流變曲線

圖7 1.1%卡波姆956甘油溶液流變曲線

圖8 1.2%卡波姆956甘油溶液流變曲線

2.4 曲線擬合

表3 擬合參數(shù)表

由表3可知，冪律方程對羥丙基決明膠、卡波姆956的甘油溶液流變曲線均有極好的擬合度，該方程的各項(xiàng)參數(shù)都能夠準(zhǔn)確反映出這兩個(gè)增稠劑甘油溶液的流變行為。從稠度系數(shù)(K)、假塑性因子(n)、粘度這3個(gè)參數(shù)來判斷，0.9%～1.0%卡波姆956與1.6%羥丙基決明膠流變性能比較符合無水牙膏配方的要求。

3 結(jié)論

通過對羥丙基決明膠、卡波姆956的甘油溶液流變特性試驗(yàn)研究以及采用冪律方程擬合得到相關(guān)的流變學(xué)參數(shù)可以定量地知曉，無水牙膏增稠劑的比例確定為0.9%～1.0%卡波姆956或1.6%羥丙基決明膠是比較合理的，可以較好地保證膏體的稠度、骨架和穩(wěn)定性。