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使用流变仪测试评估沐浴露的分散稳定性

发布时间:2023-03-30
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乳液或悬浮液的长时间稳定性是由零剪切粘度、还是由屈服应力控制,取决于其微观结构。长时间尺度下的微观结构状态很重要,因为最终任何的分散相在长的储存时间下都会面对这一问题。判定这一问题,以及材料的低剪切(零剪切)粘度高低的一种方式是蠕变测试。测试方法为在一个长的时间尺度下应用恒定的应力,监测由此产生的应变或柔量(应变/应力)随时间的变化。


纯粹粘性的材料将显示柔量随时间的线性增加,即出现代表流动性的稳态粘性响应。与此相对,固体的柔量瞬间达到最大值并保持恒定,这是弹性响应的表现。对于粘弹性材料,其响应是粘性与弹性效应的结合。其在长时间下的响应过程将体现它是拥有屈服应力(弹性),或稳态粘滞响应(粘性)。如果材料表现为稳态粘性响应,零剪切粘度则仅由柔量对时间谱图的斜率的倒数来决定。如果分散相的平均粒径、密度与体积分数已知,且测定了连续相的零剪切粘度,则分散相的速率(v)可以通过以下修正的Stokes方程来估算:


a: 粒子半径(球形)

△ρ:粒子与液体间的密度差

η:液体的粘度(零剪切粘度)

g:重力加速度

Φ:相体积

对于粒径 > 1um,指数一般为4.75。对于粒径 < 1um,指数为5.25。


基于这些分析结果,可以调整与优化悬浮液的配方,以获取足够低的剪切粘度,使分散相能够悬浮足够长的时间;或者引入屈服应力,以在长时间下给出类似固体的响应。值得注意的是,运行蠕变测试需要足够长的时间,以使体系达到稳态。如果不是这样,可能会给出过低的零剪切粘度,或者作出不正确的假设,认为材料有着零剪切粘度,而实际上它有着屈服应力。由于分散体系可能在架子上安静地置放多个星期甚至多月,需要在任何测试方案中将这种情况纳入考虑。