卡波姆980流变学性质及影响因素初探

倪向梅

【摘 要】研究了中和碱类型、卡波姆浓度、电解质离子分别对卡波姆980凝胶体系的pH值和粘度的影响。结果表明，不同的碱对卡波姆980的中和性质均有所区别，其中NaOH的中和效率最高，表现为在一定的pH值范围内卡波姆凝胶的粘度变化受NaOH的影响较小。卡波姆980的浓度越高，凝胶的pH值越低，粘度越高。电解质对凝胶体系的pH值和粘度影响都较大，且二价电解质离子的影响程度大于一价离子。试验中还发现，电解质离子引起凝胶体系的pH值和粘度变化的同时，凝胶体系的浊度变化规律也呈现一定的相关性。

【关键词】卡波姆980 流变性 粘度 pH值 浊度

卡波姆（Carbomer）作为一种高效的增稠剂、助悬剂和凝胶基质[1-2]，已被广泛地应用于化妆品领域中，其中卡波姆900系列是丙烯酸与烯丙基蔗糖或烯丙基季戊四醇的高分子共聚物。根据聚合物的相对分子量和交联程度，卡波姆可分为多种不同的型号。流变学性质是卡波姆的重要性质之一，不同类型的卡波姆则具有不同的流变学性质，粘度则是反映流变学性质的重要指标。

本文以卡波姆980为例，考察了不同影响因素对卡波姆980凝胶体系的pH值和粘度的变化，为其在化妆品配方制剂中的应用提供一定的参考。

1 仪器与试剂

1.1 仪器

NDJ-8S 旋转式粘度计（上海精天电子仪器有限公司）；RW20型数显电动搅拌器（IKA集团）；SevenCompactTMS220型精密PH计（METTLER TOLEDO集团）；HWS-26型电热恒温水浴锅（上海一恒科学仪器有限公司）；JY5002型电子天平（上海良平仪器仪表有限公司）；JY3001型电子天平（上海良平仪器仪表有限公司）；BSA224S型电子分析天平（Sartorius公司）。

1.2 试剂

卡波姆980（路博润特种化工）；精氨酸（L-arginine，Ajinomoto株式会社）；氢氧化钠（NaOH，上海化学试剂）；氢氧化钾（KOH，华侠实业）；氨甲基丙醇（PC-2000，美国DOW）；四羟丙基乙二胺（MD-100，株式会社ADEKA）；三乙醇胺（TEA，联锴日化）；氯化钠（NaCl，华侠实业）；氯化钙（CaCl2，国药集团）；氯化钾（KCl，国药集团）；硫酸钠（Na2SO4，国药集团）；亚硫酸氢钠（NaHSO3，国药集团）；去离子水（纯水系统制备）。

2 试验方法

2.1 卡波姆980凝胶的制备

准确称取适量的卡波姆980于去离子水中溶胀，边加热边开启搅拌，使之充分溶胀开，再加入相应量的碱进行中和，制得一定浓度的卡波姆980凝胶。中和碱的添加量应根据所需制得凝胶制剂的最终pH值作适当的调整。

2.2 粘度的测定

在25℃条件下，用NDJ-8S旋转式粘度计分别测定卡波姆980凝胶的粘度。严格按照测试规则，选择合适的转子和转速，确保测得的粘度值数据在合理的范围内。在所选的转子号和转速条件下测定粘度时，需等待一定的时间，待显示的粘度数据基本恒定后再进行读取并记录。

2.3测定不同的中和碱对卡波姆980流变性的影响

按2.1的方法，配制浓度为0.3%的卡波姆980溶液，选取精氨酸、NaOH、KOH、PC-2000、MD-100和TEA这6种在化妆品中常用的碱作为中和剂，分别考察随着碱添加量的不同，卡波姆980凝胶的pH值和粘度的变化情况，并绘制中和曲线寻找中和点（即中和至凝胶的pH值为6.5左右时，中和碱与卡波姆添加量的相对比值）。

为了使试验pH值范围尽可能在4～8（化妆品常规的pH值范围），对上述6种中和碱分别进行了一定程度的稀释。

2.4 测定不同浓度下卡波姆980的pH值和粘度的变化情况

按2.1的方法，分别配制浓度为0.1%、0.3%和0.5%的卡波姆980溶液，以NaOH为中和剂，按照2.3方法中的同等浓度比加入NaOH，考察卡波姆980凝胶体系的pH值和粘度的变化情况。

2.5 测定不同的电解质离子对卡波姆980的粘度、pH值及浊度的影响

按2.1的方法，配制浓度为0.3%的卡波姆980溶液，用NaOH为中和剂将凝胶制剂的最终pH值调至6.5左右。

选择NaCl、CaCl2、KCl、Na2SO4和NaHSO3这5种电解质离子，分别配制成0.5mol/L的溶液。取上述已中和的0.3%浓度的卡波姆980凝胶各100g，按照每100g凝胶中0、0.4g、0.7g、1.0g、1.3g、1.6g和2.0g 的添加量分别加入上述浓度的5种电解质溶液，考察不同的电解质离子对卡波姆980凝胶的粘度、pH值及浊度的影响情况。

3 结果与讨论

3.1不同的中和碱对卡波姆980的中和曲线及粘度变化

随着碱的逐步添加，卡波姆凝胶的pH值呈上升趋势，若以凝胶pH值为6.5为中和终点，可以分别推测这6种中和碱在试验设定浓度下对0.3%卡波姆980的中和点。其中，25%精氨酸和10%的KOH约2.67：1，10%NaOH和50%TEA约1.33：1，25%PC-2000约为1.17：1，50%MD-100约为1.67：1。

由图3～图4可知，在中和过程中随着碱的加入，pH值变化的同时凝胶的粘度也在发生变化。精氨酸、PC-2000、MD-100和TEA作为中和剂时，随着碱的增加，凝胶的粘度呈整体上升趋势，在高pH值时仅有小范围的粘度波动；KOH作为中和剂时，在到达中和点前，随着碱的增加凝胶的粘度逐渐增大，继续增加碱的量使体系的pH值超过中和点，凝胶体系的粘度反而有所下降；而NaOH作为中和剂时，凝胶的粘度相对比较平稳，在中和初期凝胶就能达到相对较高的粘度。可见，上述6种中和剂中NaOH对卡波姆980的增稠能力最强，且凝胶粘度受到体系pH值的影响最小。故在下文中选择NaOH 进行中和。