化妆品的流变性质

流变学是研究物质流动性质的科学。由于流动特性常常与产品质量、稳定性和功能有密切关系，因而控制流动特性是很多化妆品和洗涤用品配方和制备的关键。化妆品的流变性质主要有黏性、弹性、润滑性、硬度、屈服值、黏弹性、触变性等，通过测定出的这些性质的参数能表征并剖析其样品的物理、化学性质和结构。

按照化妆品的分类、剂型的不同，在表4- 中列出了其大致的流变性质。实际上，大多数化妆品属于多相的复杂分散体系，其流变性质较复杂，并受到很多因素的影响。各类化妆品要求的与流变学有关的一些特性包括：乳液稳定性、铺展性、悬浮作用、热稳定性、可挤出性、增稠作用等。

（ ）乳液稳定性 很多化妆品和洗涤用品都是乳液。从热力学角度看乳状液是不稳定的油和水的混合物，内相的液滴自然倾向于聚结，导致相分离。通过控制外相流变特性是稳定乳液的一种方法。一般使用流变添加剂增加外相的黏度，使外相具有一定的塑变值，使乳液稳定。

（2）铺展性 除气雾剂外，所有化妆品都是涂敷在皮肤上。通过添加具有触变性的流变添加剂可调节产品的黏性和用后感，可使产品容易被铺展，易被皮肤吸收，这对于含活性物的化妆品更为重要。

（3）悬浮作用 对于粉体化妆品，颜料和活性物的不均匀分布不仅影响到产品的外观，而且也影响产品最终功效。在唇膏生产中悬浮作用很重要，尽管唇膏是固态产品，成型后颜料不会沉降，但在加工过程中，唇膏是液态，液态一直保持到物料在模中成型。添加悬浮剂，确保在整个填充过程颜料均匀分布。对于一些热灌装悬浮体系（如棒状止汗剂）也需要这样。

（4）热稳定性 固态产品必须在贮存和使用条件下，保持其形状。掺入高熔点的蜡类可克服熔化的问题，但常常严重地影响产品的外观和涂敷性质。在很多情况下掺入一些能使整个体系建立起稳定网格结构的流变添加剂，可调节产品的流动点。调节高温流变特性可避免上述问题。

（5）可挤出性 产品的可挤出性是消费者对产品可接受性的重要组成部分。当产品从软管或瓶挤出时，遇到一定的阻力，如果阻力太大或太小，都是不合适的。产品在开盖时应不会自动流出，但当挤压时，可平稳地由容器挤出。采用具有触变性的体系，就能克服黏度方面的矛盾。在不同的剪切条件下，同一产品黏度不同。当软管被挤压，所施的切应力能破坏原先形成的一些结构，产品的黏度变稀，容易流动。当挤压停止，触变性的结构又重新建立起原有的黏度。

（6）增稠作用 各类化妆品和洗涤用品需要具有一定的黏稠性，黏稠性是与产品的感官评价相关的概念。化妆品从使用开始到最后，对皮肤的感觉会有变化，因而其物理性质也是复杂的。这些评价可用硬、软、黏、清净、展延性好、可搓擦、涂敷、干爽、松散、油腻性和渗透性等术语来表示。增稠作用的目的主要是调节产品的黏稠性。

很多化妆品乳液和悬浮液不是简单的牛顿流体，常常具有复杂的剪切相关和时间相关的特性。这就意味着，在混合至灌装过程，直至到消费者使用的任何时候，其黏度随所施加剪切应力而变化；所受剪切应力的“历史”变得重要。常常需要控制的不只是黏度，而是全部流变特性，除黏度外，包括塑变值，应力依赖关系和时间依赖关系。控制整个生产以及储存过程中的产品流变特性成为上市产品成败的关键。

对于功能性的膏霜和乳液，皮肤对活性物吸收速度直接影响产品的功效。皮肤吸收过程可当作扩散过程处理。由于黏度和其他流变参数可能影响扩散系数，所以决定活性物通过载体扩散至皮肤的速度时，流变学可以起着重要的作用。膏霜和乳液一般涂抹在皮肤上，为了使皮肤能快速吸收，具有剪切变稀的特性是较理想的。由于皮肤对其完全吸收需要时间，因而恢复速度不应太快。

流变性质对产品稳定性影响十分明显。大多数化妆品要求至少3年的货架寿命。非牛顿乳液和悬浮液类化妆品的稳定性常常与其流变特性直接相关。流变特性的物理变化都会使产品变得太稠，或太稀，或很难分散开。这样情况亦可能引起相分离，或分散颜料沉淀，使产品变色，或变质。非牛顿乳液和悬浮液类化妆品的不稳定性可能是由于体系自然趋向达到某一平衡状态引起的。了解产品的流变特性及其变化倾向有助于寻找更明智的方法测试产品的稳定性，确保产品的货架寿命。

描述沉降规律的Stokes定律可有效解释乳液稳定性与流变性的关系。乳液一般是内相液体在一种连续外相液体的分散液，乳液不稳定性通常从分层开始，分层是内相液滴聚结引起的。在O/W乳液内，油滴被分散于连续水相中，如果当球形油滴移向连续相的上层，可认为是分层。根据Stokes方程，有直径为D，密度为ρ的球形落体分散在密度为ρ₀，黏度为η的牛顿流体液体中，其沉降速度如下：

（4- 3）由式（4- 3）可看出，粒子越小和黏度越大，沉降分层速度越慢。由式4- 3可见，如果连续相有足够高的塑变值，在塑变值以下的黏度实质上是无限的，不会有分层发生。

这一定律也适用于湿粉液和指甲油中颜料的分离作用。颜料粒子越小，密度差越小，黏度越大，悬浮作用越持久。由于塑变值会防止颜料沉淀，剪切变稀效应会使产品容易分散，因而触变性的粉底是理想的。

了解组分间可能的相互作用以及对产品流变特性的影响是十分重要的。尽管很多化妆品添加剂添加量很少，但对产品黏度有明显的影响。已知很多表面活性剂、香精原料、防腐剂和增溶剂会降低化妆品黏度和塑变值，而电解质可使洗涤用品增稠。但需注意到，在到达高黏度值后，进一步添加电解质可能引起黏度急剧下降。

化妆品和洗涤用品的生产和使用过程与体系的流变特性有关。表4-2列出一些化妆品和洗涤用品的生产和使用时的典型剪切速率。例如涂指甲油时剪切速率 03~ 04/s，要求指甲油在剪切速率下有较好的平流性，并在涂抹时，不会流到指甲以外的地方，即要求一定平流性和触变性的统一。