传统卡波树脂与长链烷醇丙烯酸酯类聚合物在个人护理品领域的对比研究

摘要

卡波树脂(Carbomer)是丙烯酸或丙烯酸酯与烯丙基醚化学交联的聚合物，包括聚丙烯酸（均聚物）和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物（共聚物）。卡波树脂含有一定的酸基团，在应用的过程中需要进行碱性中和。卡波树脂被中和使羧基离子化，由于负电荷的相互排斥作用，分子链伸展呈极大的膨胀状态，从而起到增稠的作用。其主要的增稠机理包括中和增稠和氢键增稠，卡波分子被中和后其体积可以增大到原来的1000倍左右。卡波树脂具有增稠、悬浮、稳定体系、调控水和活性物释放等功能，是一种个人护理品、药品等领域中广泛应用的流变改性增稠剂。
　　卡波树脂根据交联度以及分子量的的不同，存在不同型号的产品。不同型号的卡波树脂由于悬浮稳定特性、流变改性长短等性质的不同致使它们在相应的行业中用途各异。从上世纪50年代末到现在，卡波树脂的制备工艺、性能特点经过了一系列的优化，现如今已经可以非常纯熟的运用在各个领域。卡波聚合物的常用聚合方法包括沉淀聚合、反相乳液聚合、悬浮聚合三种聚合方法。卡波树脂的型号繁多，本论文选取在卡波的研究历程中具有阶段性意义的五种卡波树脂来阐述传统卡波树脂和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物之间在性能和应用方面的区别。五种卡波树脂分别是最早的卡波树脂Carbopol940（苯溶剂均聚物）、传统卡波树脂carbopol980（共溶剂聚合物）、过渡阶段卡波树脂Carbopol1342（疏水改性共聚物）以及新型易分散型卡波树脂Carbopol Ultrez20和Carbopol Ultrez21。
　　本论文针对五种卡波分散液的物理性能进行了对比，分别为分散时间、不同氢离子浓度下的粘度、中和后不同浓度卡波凝胶的粘度、中和后卡波凝胶的透明度、中和后卡波凝胶的流变特性，其中流变特性包括屈服值大小、刚性系数和触变指数。实验表明:长链烷醇丙烯酸酯类聚合物（丙烯酸（酯）类/C10-30烷醇丙烯酸酯交联聚合物）的分散时间明显缩短;两种类型的卡波树脂在酸碱度的很大范围内起到增稠作用，且在酸碱度为6-7之间增稠效果保持不变;两种类型的卡波树脂中和后的粘度均随着质量分数的增大而增大，其中丙烯酸（酯）类/C10-30烷醇丙烯酸酯交联聚合物的增大幅度最大，传统卡波树脂的增长幅度最小;中和后卡波凝胶均具有高透明特性，可以应用在对透明度要求较高的产品中;通过屈服值和刚度系数G'的对比，长链烷醇丙烯酸酯类聚合物（丙烯酸（酯）类/C10-30烷醇丙烯酸酯交联聚合物）的悬浮能力优于传统卡波树脂，通过触变指数的研究，无论是传统卡波树脂还是丙烯酸（酯）类/C10-30烷醇丙烯酸酯交联聚合物均具有较好的触变性，在较低的剪切速率下可以较快的恢复到原来的粘度。
　　另外本论文对五种卡波树脂的敏感性进行了对比，主要从对剪切力容忍度、对离子的容忍度、温度变化、紫外线照射等四个方面进行研究。实验表明:卡波聚合物均具有剪切变稀的能力，且时间剪切越长粘度恢复越慢，甚至造成粘度的永久性损失;卡波聚合物对离子的容忍度均较差，处于过渡阶段的Carbopol1342相对较高;卡波聚合物均具有良好的温度耐受性;紫外线照射会对卡波聚合物的粘度造成损失，此损失是不可回复的。
　　最后本论文对五种卡波聚合物的安全性进行了评估并选择具有代表性的Carbopol980（传统卡波）和Carbopol Ultrez20（长链烷醇丙烯酸酯类聚合物——丙烯酸（酯）类/C10-30烷醇丙烯酸酯交联聚合物）在个人护理品中的香波和膏霜两个体系中进行了应用研究，其中安全性测试选用的是动物实验中的急性眼刺激性试验和急性皮肤刺激试验。试验表明:卡波聚合物对人体是温和、无刺激性、安全的原料，可以放心的应用到各个领域;在香波和膏霜两个体系中，CarbopolUltrez20的悬浮稳定性能和流变修饰作用均高于Carbopol980，在低含量情况下能表现出更优秀的应用性能，但随着添加量的上升，应用性能并未能提升。其使用方便，溶胀迅速，工艺简单的优秀特性使其在个人护理品中应用越来越为广泛。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 卡波树脂的概述

1．2 卡波树脂的发展概况

1．3 卡波树脂的基本反应与工艺操作

1．4 卡波树脂的研究历程

1．5 传统卡波树脂和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物的性能

1．6、传统卡波树脂和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物的增稠机理

1．7 工业中卡波高分子常用聚合方法简述

1．8 本课题选择的目的和意义

第二章：卡波树脂的应用研究

2．1 传统卡波树脂与长链烷醇丙烯酸酯类聚合物特性对比

2．2 传统卡波树脂和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物其溶胀及工艺对比

2．3 卡波树脂应用研究中涉及到的测试信息汇总

2．4 五种卡波聚合物分散液的物理性能对比

2．4．1 分散时间对比

2．4．2 不同氢离子浓度下的卡波粘度对比

2．4．3 中和后不同浓度卡波凝胶的粘度对比

2．4．4 中和后0．5％卡波凝胶的透明度对比

2．4．5 中和后不同浓度卡波凝胶的流变特性

2．5 传统卡波树脂和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物敏感性对比

2．5．1 涡轮式剪切对卡波树脂粘度的影响

2．5．2 电解质(离子)对卡波树脂粘度的影响

2．5．3 温度对粘度的影响

2．5．4 UV对粘度的影响

第三章：卡波树脂在个人护理品中的应用研究

3．1 传统卡波树脂和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物其安全性对比研究

3．1．1 急性眼刺激性试验

3．1．2 急性皮肤刺激

3．2 传统卡波树脂和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物其悬浮稳定性能与流变修饰作用在洗涤类个人护理品中的应用

3．2．1 在洗发水中应用

3．2．3 工艺筒述

3．2．4 悬浮稳定性能在洗涤类产品应用数据及其分析

3．2．5 流变修饰作用在洗涤类产品应用数据及其分析

3．2．6 产品粘度、氢离子浓度、泡沫高度测定研究

3．2．7 评价测试

3．3 传统卡波树脂和长链烷醇丙烯酸酯类聚合物的悬浮稳定性能与流变修饰作用在个人护理品膏霜配方中的应用

3．3．1 配方简述

3．3．2 工艺简述

3．3．3 悬浮稳定性能在护肤霜应用数据及其分析

3．3．4 流变修饰作用在膏霜类产品应用数据及其分析

3．3．5 产品粘度、氢离子浓度测定研究

3．3．6 多功能皮肤测试中心，论证不同卡波树脂对配方保湿性能的影响

第四章：结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

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