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DWS微流變學用于化妝品配方設計—Rheolab應用

麥奇克/Microtrac 2024-05-30 | 閱讀：1602

摘要

由于光學微流變技術可以將頻率范圍擴展到高頻并深入了解蠕蟲狀膠束和其他復雜流體系統^[1,2-8]流變學和動力學，其正受到越來越多的關注。已有文獻表明，可以利用纏結蠕蟲狀膠束的高頻響應來提取蠕蟲狀膠束的一些關鍵微觀結構參數，如持續長度和輪廓長度^[9]。在這項研究中，利用擴散波譜法（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）系統中蠕蟲狀膠束結構的演變。系統地評估了流變學和動力學演變的系統，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人護理行業的流變學影響和改進提供一些配方指導。

結果和討論

比率的影響

圖1顯示了SLES、SLES/CAPB和SLES/CAPB/CCB系統的粘彈性模量（麥克斯韋型響應）。如下表所示，SLES/CAPB系統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對比發現，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。這種結構變化可能是我們在SLES/CAPB/CCB系統中觀察到的流變現象的根本原因，即隨著CCB添加量的增加，粘度降低。

加入鹽的影響

添加CCB會降低粘度，不利于個人護理產品。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，因為氯化鈉傾向于屏蔽表面活性劑頭基之間的電荷，并進一步促進蠕蟲狀膠束的生長。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，當鹽濃度≥4wt%時，粘度會顯著降低。這可能是由于膠束或分支在高濃度下縮短了。表2中從DWS中提取的結構參數與體系中的粘度變化相對應。當鹽濃度為4wt%時，膠束的輪廓長度L ?最長，而纏結長度l_e和持續長度l_p比樣品2短。當鹽濃度大于4wt%時，膠束輪廓長度會減小。在這種情況下，持續長度l_p也稍有增加。這些數據表明，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SLES/CAPB/CCB系統中，pH值對系統的流變響應有顯著影響。由于CAPB的兩性離子性質，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，這促進了CAPB和SLES之間的相互作用。在較低pH值下，整體損失和儲能模量顯示出更高的值，同時觀察到更長的松弛時間。DWS數據證實了低pH條件下膠束輪廓長度的增加。

結論

這種復雜的生物表面活性劑/表面活性劑三元體系的初步流變學和微觀結構研究利用DWS微觀流變學揭示了配方條件對混合物流變學反應的影響。這種獨特的表征技術擴展了頻率范圍，使我們能夠提取蠕蟲狀膠束的關鍵微觀結構參數。所有測量都是用DWS RheoLab進行的。參考文獻[1]中發表了這項研究的更全面的說明。

參考文獻

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