黏度调节剂

黏度调节剂主要是调节产品的黏度与稠度，一般有降黏剂与增黏剂。用于黏度调节剂的物质主要有：无机盐电解质、有机天然水溶性聚合物、有机半合成水溶性聚合物、有机合成类水溶性聚合物及无机聚合物等。

无机盐电解质主要起到黏度调节作用，即增稠作用，其余的黏度调节剂对体系黏度或稠度的影响只是其中的一种作用，同时可以影响到产品的流变性能。通过改变产品的流变行为，可以使产品具有假塑性、触变性、凝胶结构、短流或纤细的长流结构，影响到产品的货价稳定性。通过黏度调节剂立体网格结构的形成，改善乳状液的稳定性，使活性物均匀分散，防止凝块的生成等；而且还会影响到产品与黏度无关的一些性能，包括使用时的润滑性、分散性、透明度、拒水性、泡沫质量、活性物的运输和渗透等。

香波需要保持适当的黏度，黏度太低，产品稳定性较差，而且放在手里易流走，不易控制；黏度太高，在使用中不易均匀地涂抹在头发上。在香波中黏度调节剂的作用主要是提高香波的稠度，改善其稳定性，并赋予产品良好的流变性及使用性能。下面分别介绍几种用于香波的黏度调节剂。

（一）电解质增黏剂

一些无机和有机盐可用于香波作增黏剂，如氯化钠、氯化铵、单乙醇胺氯化物、二乙醇胺氯化物、硫酸钠、磷酸铵、磷酸二钠和三磷酸五钠等。氯化钠和氯化铵是最常用的电解质增黏剂。当使用无机盐作增黏剂时，必须注意到无机盐的加入会引起体系浊点的升高，此外，有时只要添加少量盐类，黏度就会产生急剧的变化。盐的浓度对黏度的关系曲线呈钟形（如图11-1所示），随着盐浓度的增加，黏度急剧增加，达到一个峰值后，随着盐浓度的继续增加，黏度又急剧下降。峰值时盐的浓度与表面活性剂浓度及其本身含盐量、两性表面活性剂浓度等因素有关。黏度的增加是由于添加电解质后，表面活性剂胶束增大，使其运动阻力增大，表现为黏度的增加。到达最高点以后，表面活性剂开始发生盐折，从体系中析出，使黏度逐渐下降。

用无机盐增稠体系的黏度对温度变化十分敏感，即低温时黏度较高，而高温时黏度又很低。

氯化铵是更有效的增稠剂，它不存在使用氯化钠时遇到的浊点升高问题，然而，使用氯化铵的增稠体系最终产品的pH必须低于7。单乙醇胺氯化物在配制凝胶香波时，与月桂基硫酸酯单乙醇胺盐配伍，也是有效的增稠剂。

（二）有机天然水溶性聚合物

有机天然聚合物以植物或动物为原料，通过物理过程或物理化学方法提取而得，这类产品常见的有胶原（蛋白）类和聚多糖类聚合物。胶原（蛋白）类包括明胶、水解胶原、角蛋白、弹性蛋白、植物蛋白、网状硬蛋白和季铵化蛋白等，是由哺乳动物的皮制得的胶原和植物蛋白经过水解、分离纯化制成的。聚多糖类聚合物包括阿拉伯胶、琼脂、角叉菜胶、果胶、瓜尔胶、汉生胶和海藻酸盐等，是由树木和壳渗出液、种子、海藻和树木提取物经精制提炼而得的。

用于香波中的有机天然水溶性聚合物主要包括汉生胶、瓜尔胶。

（1）汉生胶 汉生胶是一种相对分子质量很高的天然碳水化合物，有三种不同的糖组分：β-D-葡萄糖、β-D-甘露糖和β-D-葡萄糖醛酸（混合的钾、钠和钙盐）。聚合物链中每一重复嵌段含有两个葡萄糖（主链）、两个甘露糖和一个葡萄糖醛酸单元（支链）。聚合物的主链化学结构与纤维素相同，两个甘露糖单元和一个葡萄糖醛酸构成支链，其相对分子质量在100万以上。

由于支链的屏蔽作用，使汉生胶能特别抵抗酶的作用。与其他天然胶类相比较，汉生胶不变的结构及物理和化学性质的稳定性是很突出的。

汉生胶增稠体系主要有以下几点特性：

①低浓度汉生胶溶液的黏度很高，室温下质量分数为0.5%溶液的黏度约为0.4Pa·s，质量分数为1%溶液的为1Pa·s，质量分数为2%溶液的为3~4Pa·s。盐类对汉生胶黏度的影响与汉生胶溶液的浓度有关。

②温度变化对汉生胶溶液的黏度影响很小，例如质量分数为1%的汉生胶溶液，在0~90℃范围，其黏度几乎不变，保持在1.1~1.2Pa·s。pH对汉生胶溶液黏度的影响也是很小的，例如，质量分数为1%浓度的食品级汉生胶溶液（含氯化钠0.1%（质量分数））在pH2~13范围内黏度基本保持恒定。

③汉生胶水溶液是典型的假塑性流体，即其剪切应力与剪切速度之比随剪切速率的增大而下降。换言之，表观黏度随搅拌激烈程度而变小。在剪切应力较低时，切变速度随切应力增加而缓慢增大，当剪切应力到达某一范围时，剪切速度随剪切应力增加而急剧增大，即表现为表观黏度急剧下降。在撤销剪切应力后，经过一段时间可恢复至原有的黏度。与其他增黏剂相比，汉生胶溶液是耐剪切的，这一特性使它在应用时非常重要。

④汉生胶可直接溶于多种酸溶液中，然而，一般把酸加至汉生胶溶液中效果较好。汉生胶在大多数有机酸中很稳定，但与无机酸的配伍性取决于酸的类型和浓度。汉生胶也可与大多数碱性化合物配伍，如浓氢氧化铵、氢氧化钠溶液等，但浓度大于12.0%的氢氧化钠会使汉生胶溶液产生凝胶或沉淀。

在很多盐类存在时，汉生胶溶液都有很好的配伍性和稳定性；汉生胶水溶液对与水混溶的溶剂的容忍度达到50%~60%（如乙醇、甲醇、异丙醇或丙酮），高乙醇浓度会使汉生胶溶液凝胶或沉淀；质量分数小于20%的非离子表面活性剂可与汉生胶很好的配伍；汉生胶可与大多数防腐剂配伍，但不与季铵盐配伍，添加屏蔽剂可改善其配伍性；一般来说，在很多组分存在时，汉生胶都有很好的配伍性。

（2）瓜尔胶 瓜尔胶是一种冷水溶胀高聚物。瓜尔胶基本上是由β-D-吡喃甘露糖基元组成的直主链（1，4-苷键连接），单个的α-D-半乳糖（1，6-苷键连接）均匀、间隔地接枝在主链上形成的多糖，β-D-吡喃甘露糖和α-D-半乳糖的比例为2∶1。加热瓜尔胶溶液可以缩短达到它的最高黏度所需的时间，水是瓜尔胶唯一的通用溶剂。瓜尔胶可以以有限的浓度溶解于与水混溶的溶剂中。

瓜尔胶增稠体系主要有以下几点特性：

①瓜尔胶是目前已知的最高效的水增稠剂之一，瓜尔胶及其衍生物都是非牛顿型液体，具有一些弹性的假塑性流体。加热时，它们的溶液会可逆变稀，如在高温下保持较长的时间时，会发生不可逆降解。

②瓜尔胶及其衍生物最常用的质量分数为1%以下。

③瓜尔胶及其衍生物在一般使用浓度下其屈服值为零，即只要施加小的剪切作用，就开始流动。瓜尔胶溶液的表观黏度随着剪切速率的增加而迅速下降，然后，取决于溶液的浓度，黏度平缓地下降，并达到一最小值。

④分散于冷水中的瓜尔胶约2h后呈现很强的黏度，以后黏度逐渐增大，24h达到最高点，加热则迅速达到最高黏度。

瓜尔胶不溶于有机溶剂，但在一定范围内溶于与水混溶的溶剂。瓜尔胶可进行羟烷基化和季铵化反应，生成一系列衍生物，在化妆品中应用较广的是羟丙基瓜尔胶和瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵。羟丙基瓜尔胶除具有瓜尔胶的一般特性外，其水溶解度和溶液的透明度以及乙醇的忍耐度都有很大改进，电解质配伍性也有所提高。瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵是阳离子型瓜尔胶，它是完全溶于水和乙醇，呈透明的溶液。

（三）有机半合成水溶性聚合物

有机半合成水溶性聚合物是由天然物质经化学改性而制得，主要有两大类：改性纤维素和改性淀粉。常见的品种有羧甲基纤维素钠（CMC）、乙基纤维素（EC）、羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）、甲基羟乙基纤维素（MHEC）和甲基羟丙基纤维素（MHPC）等纤维素醚，玉米淀粉、辛基淀粉琥珀酸铝等改性淀粉。用于个人护理用品中增黏的主要是纤维素类聚合物，如羧甲基纤维素钠与羟乙基纤维素。CMC的醚化基团是氯乙酸钠，HEC的醚化基团是环氧乙烷。

纤维素是世界上最丰富的有机化合物，它占植物界碳含量的50%以上。纤维素是由许多β-D-葡萄糖分子以1，4-苷键连接而成的直链聚合物。为了使纤维素具有水溶性和某些其他特性，需对纤维素进行化学改性。纤维素醚是由纤维素链上葡萄糖单元的羟基与醚化基团反应而成的，在每个β-D-葡萄糖环中，有三个羟基可进行亲核取代反应，可以一对一地进行取代反应，或形成支链。在取代反应中，用取代度（degree of substitution，DS）来表示每个环中发生反应的羟基的平均数，每个环中有三个羟基，DS的最大值为3。当有可能形成支链时，利用摩尔取代度（molar substitution，MS）表示，MS可大于3。纤维素的取代基一般为甲基、乙基、羧甲基、羟烷基等，生成纤维素醚及其衍生物。

（四）无机水溶性聚合物

无机水溶性聚合物主要包括一些在水或水-油体系中可分散形成胶体或凝胶的天然或合成的复合硅酸盐，最常见的有硅酸铝镁、水辉石和合成水辉石、膨润土；非水相流变调节剂有：季铵化膨润土、季铵化水辉石。它们有很好的悬浮功能、特有的流变性、良好的温度稳定性以及很大的比表面积。

（1）硅酸镁钠（synthetic magnesium silicate） 硅酸镁钠是在矿化剂存在时，用水热法由简单硅酸盐、锂盐和镁盐合成，经过滤、洗涤、干燥和研磨，制得纯的层状结构的合成硅酸镁钠。

硅酸镁钠增稠体系主要有以下几点特性：

①这类黏度调节剂在高黏度时形成的胶体为凝胶，低黏度时形成的胶体为溶胶。在25℃的自来水中强烈搅拌，10min后可以完成凝胶的形成过程。这种凝胶靠静电力保持在一起，由单个絮凝晶片形成“纸盒式间格”结构，从而形成凝胶。

②这类黏度调节剂不只是靠黏度来稳定体系的固态粒子，是靠将固态粒子保持在三维凝胶“纸盒式间格”结构内，使固体粒子稳定地悬浮在体系中，对所有密度的粒子都具有优异的悬浮作用。

③与其他有机类增稠剂比较，硅酸镁钠的剪切变稀性能最突出，即触变性更强。

④硅酸镁钠可容易地分散于冷水和热水中，但在热水中必须有效地混合，防止部分已水合的粒子结团。

这类黏度调节剂可与大多数含水体系使用的增稠剂配伍，与CMC复配有明显的协同增效作用。水的硬度对硅酸镁钠凝胶的形成有一定的影响，主要影响凝胶形成的时间。

（2）硅酸铝镁（magnesium aluminum silicate） 硅酸铝镁是由天然绿土矿经专门工艺过程精制得到的复合层型，它不溶于水，在水中形成胶体分散溶液，其水合作用过程类似于硅酸镁钠。硅酸铝镁在水合过程中，分散液停止搅拌，静置后，形成“纸盒式间格”结构。开始时过程进展较快，分散液黏度迅速增加，随着过程进行，未缔合的晶片找到其合适的位置较困难，黏度的增加速度较慢。硅酸铝镁增稠体系，具有假塑性流体的流变特性，有明显的触变性。

硅酸铝镁增稠体系主要有以下几点特性：

①硅酸铝镁在低浓度时能稳定O/W乳液，同时通过增加内相的黏度，也可稳定W/O乳液。

②作为悬浮剂，硅酸铝镁的分散效率优于其他有机聚合物胶类，它的水分散液不黏、不油腻。

③硅酸铝镁水分散液在pH3~11范围内均稳定，但电解质会使硅酸铝镁分散液增稠或絮凝，从而影响其稳定性。

④硅酸铝镁的水合程度随混合时间、混合强度及水温度的增加而增强。

硅酸铝镁与有机增稠剂复配时有协同增效作用，通过复配可获得合适的黏度和塑变值，以获得单一增稠剂不能获得的流变特性；一般情况，硅酸铝镁最常与阴离子聚合物胶类复配，与非离子增稠剂复配会发生聚凝；硅酸铝镁分散液可与水相混溶的有机溶剂相混合。

此外，还有膨润土和季铵-膨润土、锂蒙脱土和季铵-锂蒙脱土及二氧化硅等，它们有很好的悬浮功能、特别的流变性质、良好的温度稳定性、很大的比表面、对电解质的容忍度也较高，但较少应用于香波产品中，此处不再介绍。