酸性体系化妆品：解析SAT 30G与瓜儿胶复配的流变特性与配方应用

本文通过将瓜儿胶、黄原胶和丙烯酸TEA盐/丙烯酸二甲基牛磺酸TEA盐共聚物(商品名为SAT 30G)三者按照一定比例复配，达到增稠性协同增强的效果，兼具良好的增稠性和易剪切触感体验，同时改善肤感、提高体系的流动性和触变性，为化妆品酸性体系中的配方应用提供了理论支持。

研究亮点速览

①复配增效：瓜儿胶与黄原胶按4:1复配实现粘度协同最大化，加入SAT 30G后，体系结构从片层状转变为交联网络状，显著增强聚合物间相互作用。

②流变性能优化：含SAT 30G的复合体系表现出剪切变稀特性，更具长流变性和耐高温性，更易流动、触变性更好，恢复速率更快，适合化妆品推涂体验。

③肤感与适用性改善：复合体系在保持清爽肤感的同时，更易推开，流动性好，克服了单纯多糖体系易成果冻状、推涂力大的问题。

④更耐酸性环境：含SAT 30G的体系在酸性环境（pH为5左右）粘度保持更好，但在高离子强度下耐盐性略有下降。

⑤结构稳定性提升：通过振幅扫描与触变测试表明，SAT 30G的加入使体系更具刚性，结构更稳定，不易受外力破坏，恢复能力更强。

01

实验部分

主要试剂

①瓜尔胶(美国IFF's Health & Biosciences)；

②黄原胶(法国DANISCO)；

③丙烯酸TEA盐/丙烯酸二甲基牛磺酸TEA盐共聚物复合物(广州百孚润化工，丙烯酸TEA盐/丙烯酸二甲基牛磺酸TEA盐共聚物:水:异十六烷:聚山梨醇酯-80=51:24:16:9,简称“SAT 30G”)；

④柠檬酸、氢氧化钠、氯化钠、硫酸镁(分析纯，阿拉丁)。

样品制备

将不同比例瓜儿胶和黄原胶在室温下溶于去离子水，在恒定的顶置式搅拌(1200r/min)下水合2h，24h后测量粘度。

复配质量分数比为4:1的瓜儿胶和黄原胶增稠剂，得到实验组A样品(0.3%瓜尔胶+0.075%黄原胶);调整两者比例加入SAT 30G便得粘度接近，得到实验组B样品(0.2%瓜尔胶+0.05%黄原胶+1%SAT 30G)。搅拌2h，待静置24h后，用RV-05号转子(量程=40000mPa·s)、10r/min转速测试实验组A和B样品的粘度值约为13550~13850mPa·s。经过冻干处理，拍摄2组样品SEM图像。

02

实验结果与讨论

1

最佳配比及SEM图像

由图1可知，瓜儿胶和黄原胶4:1的组合显示出明显高于单独使用每种胶的粘度。

根据实验组A和实验组B的SEM图像(图2)可知，实验组A为瓜儿胶和黄原胶的组合增稠体系，结构为层层片状；实验组B为瓜儿胶、黄原胶和SAT 30G的复合增稠体系，与实验组A结构相比，出现更多拉丝的结构，使得层状的增稠组合瓜儿胶/黄原胶结构具有交联结构的性质。

2

流变性测试

将实验组A和B样品瞬间倒置(图3)，实验组A样品呈果冻状，迅速沉到瓶底；而实验组B具有流动性，将沿着瓶壁往下流动。在肤感测试中，实验组A取样呈果冻状，需要加大推涂力才能涂抹均匀，具有滑感，涂抹后肤感清爽不黏腻；而实验组B取样为流体状，容易推涂，具有滑感，涂抹后肤感清爽不黏腻。

观察粘度曲线(图4)，低剪切速率时，2组样品的粘度趋于无穷大，随着剪切速率增加，2组样品粘度逐渐下降，属假塑性流体，具有剪切变稀的特点。

在高剪切速率下，2组样品的粘度先重合后分开，当剪切速率>18.75s-1时，实验组B粘度超过实验组A，说明实验组B比A更具长流变性。高剪切速率下，实验组A的聚合物分子链取向发生转变，流动阻力变小，粘度变低；而实验组B因为含SAT 30G，增强了聚合物之间的粘结性，使得粘度下降变缓。

固定剪切速率10s-1，测试2组样品粘度随温度变化情况(图4)，当温度从25℃升高到85℃时，在高温和剪切下，聚合物分子量活动加剧，与水分子的结合力变弱，导致稠度降低。对比2个实验组结果，实验组A样品比B组粘度下降更快，最后均趋于平稳，说明实验组B比实验组A更耐高温，也间接说明了加入SAT 30G后增强了聚合物分子链和水分子的结合力。

由图5及表1可知，样品B的流动应力比A小，实验组B更易流动。实验组A的LVR范围较实验组B宽，说明实验组A的结构比B更具弹性，实验组B结构偏刚性，间接说明实验组A样品受外力剪切作用下结构容易遭到破坏，可能是由于实验组B中SAT 30G的加入可以增强聚合物之间的相互作用力。

采用3段式触变性测试样品经固定剪切力后结构的恢复情况，判断该样品的触变性能。由图6可知，前40s曲线实验组A和B样品结构相对稳定，变化不大；经过高速剪切后，粘度迅速下降；停止高速剪切，在结构恢复测试中实验组A恢复速度较B组慢，说明实验组B的触变性更好，加入SAT 30G增稠剂会提高增稠体系的触变性。

取第1个阶段的平均粘度作为参考值，将第3段的粘度值与该参考值进行对比，计算样品的恢复情况(表2)。实验组B比A恢复速率更快，且差异较大，进一步说明实验组A更具刚性，而实验组B更具弹性。

3

pH对粘度影响

从图7可以看出，实验组A在pH为7左右达到粘度最大值，而实验组B(含SAT 30G)在pH为5左右粘度最大。pH<5，随着pH的降低粘度迅速下降，实验组A下降速度较实验组B快，说明实验组B比A的增稠效果更耐酸性环境，可能是实验组B中的SAT 30G本身为阴离子型(牛磺酸TEA盐)增稠剂，对酸性环境更具耐受力。

4

盐离子对粘度影响

加入0.05%的NaCl和MgSO4离子盐后，实验组A和B粘度迅速下降(图8)，继续加入离子盐，粘度变化不大，说明离子性会对粘度造成一定影响。并且，在相同离子浓度下，实验组A比实验组B粘度稍大，说明实验组A更具有耐离子性，这可能由于实验组B中的SAT 30G为酸性增稠剂，在碱性环境下阻碍负电荷的排斥作用，从而影响高分子链的膨胀伸展效果；而实验组A中的瓜儿胶为半乳甘露聚糖的聚合物，不带电(中性)，受离子性的影响较B组要小。

03

结论

①瓜儿胶和黄原胶在质量比为4:1时复合粘度达到最大，在一定粘度下容易成果冻状。

②在相同粘度下加入丙烯酸TEA盐/丙烯酸二甲基牛磺酸TEA盐共聚物复合物(SAT 30G)，可以改变瓜儿胶/黄原胶体系的交联结构式。从扫描电子显微镜可以看出，加入SAT 30G后，原本的体系由层状的多糖类结构变化为具有交联作用的非层状结构，加固了原本增稠体系中高分子链之间的相互作用力。

③根据各项流变测试结果，加入SAT 30G后，随剪切速度增加具有长流变性，并且更耐高温。

④在模量测试中，加入SAT 30G的增稠体系更易流动，并且偏刚性，不容易遭受外力作用的破坏。

⑤在3段式触变性测试结果中，加入SAT 30G后体系的触变性更好，结构的恢复速度更快。

⑥为了更好地应用于化妆品产品中，在pH和离子盐对增稠性影响测试中，加入SAT 30G的增稠组合更耐低pH(pH<5)，但是耐盐性降低，这也和SAT 30G本身的离子型增稠原理有关。