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. 洛陽益生潤精細化學有限公司，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。

卡波姆是一種交聯型丙烯酸樹脂，可由季戊四醇等與丙烯酸交聯得到，因其具有非常好的穩定性與增稠性，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，是國家衛生部公布的藥食同源物質。決明子含蒽醌類、吡酮類、多糖類等物質，決明子多糖是決明子中具有醫療保健作用的主要成分之一[6]。決明子多糖的化學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構，平均每5～6個甘露糖分子再接1個半乳糖分子，平均分子量范圍為10萬～30萬道爾頓。以環氧丙烷為醚化劑對決明子多糖進行改性后，得到羥丙基決明膠，作為增稠劑可應用于食品、藥品、化妝品等領域。

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行了深入的研究，為無水牙膏配方的相關設計提供重要的參考。

1 試驗部分

1.1 主要試劑與儀器

羥丙基決明膠，食品級，洛陽益生潤精細化學有限公司；卡波姆956，食品級，上海昌為醫藥輔料技術有限公司；甘油，牙膏級，益海嘉里集團。

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

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，轉子號設定為SC4-28，轉速范圍設定為5～240rpm。

2 結果與討論

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——剪切應力，單位：Pa；

K——稠度系數，單位：cP；

n——流態特性指數。

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K越高，表示增稠性越好，體系也越穩定[11]。

2.2 羥丙基決明膠甘油溶液的流變曲線結果

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，該方程的各項參數都能夠準確反映出這兩個增稠劑甘油溶液的流變行為。從稠度系數(K)、假塑性因子(n)、粘度這3個參數來判斷，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研究以及采用冪律方程擬合得到相關的流變學參數可以定量地知曉，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、骨架和穩定性。