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浅析增稠剂保湿剂对牙膏膏体物理化学性质的影响

发布日期:2015-06-01 08:34:13
牙膏是用于清洁牙齿、保护口腔卫生健康的日 用消费品,其基本功能是帮助清除牙菌斑等不洁物、 清洁口腔、洁白牙齿和清新口气。
牙膏主要由磨擦剂、表面活性剂、保湿剂、增稠 剂、香精、水、功效成份及其他添加剂等原料组成。 这些原料就其形态而言有固态和液态两种,而液态 中又分为水相和油相。因此,牙膏增稠剂一种复杂的混合体系,在这种复杂的体系中,既有胶体化学现象, 又有乳化现象,同时还有电化学现象和粒子的高度 分散现象。要保证牙膏制成一种均勻、分散、外观良 好的膏状物,并在一定时间内保持相对稳定,除了 要充分掌握各种原料的性能和作用外,还要了解原 料之间内在的相互关系,其中增稠剂(聚合物)所显 示的流变学现象,以及保湿剂保持牙膏特有的物理 化学性质,对牙膏膏体而言是至关重要的影响因素
本文通过正交试验,部分揭示了这些因素对膏 体体系的物理化学性质所带来的影响。
2实验部分
2.1实验材料
瓜尔胶:商丘市益久食品化工有限公司;
卡拉胶:美国斯比凯可公司;
汉生胶:山东中轩股份有限公司;
CMC:丹尼斯克(中国)有限公司;
水合二氧化硅:肇庆市金三江化工有限公司;
甘油:辽宁大连油脂化学厂;
山梨醇:法国罗盖特公司;
PEG -400:美国陶氏化学公司。
2.2实验装置
NDJ-1型旋转粘度计:上海天平仪器厂;
PB -20 型电子 pH 计:Sartorius Made by Sartori- us;
JD2000 -ZG型电子天平:沈阳龙腾电子有限公 司;
CP224弓型电子分析天平:Sartorius AG GOTTIN¬GEN Germany;■’
SYZG5型试验用真空制膏(乳化)机:上海立铭 曰化设备有限公司;
半自动牙膏封口机:无锡市欣田机械有限公司 制造;
DBF-900型多功能薄膜封口机:浙江真空包 装机总厂;
牙音稠度测定架:实验室自制。
2.3实验方法
先将增稠剂与保湿剂混合分散,再加入配方量 的去离子水,充分搅拌混合使增稠剂、保湿剂及水形 成稳定均一的胶体溶液;然后将配方中的詹擦剂、表 面活性剂等,加入到胶体溶液中,在不断地搅拌下同 时进行真空脱气,使制成的膏体均一、稳定、无气泡; 最后加人香精,搅拌使之充分乳化并真空脱气,即得 满意的牙音裔体。
2.3.1考察不同增稠剂和保湿剂对裔体性能 的影响
首先考察的原料为CMC、瓜尔胶、甘油、山梨 醇、PEG-400。
2.3.1.1试验方案:牙裔中其他原料相对固 定,见表1,正交设计见表2、表3。
表1
原料质量分数(%)
磷酸氢钙40-50
K122.0-2.5
甜味剂0.15-0.2
香精卜1.2
去离子水加至100
 
表2
甘油CMC瓜尔胶山梨酵PEG-400
ABCDE
1140.60.4133
2110.80.3112
表3
因素
试验^\ABCDE稠度观察结果(72小时后)
亮度 成条性 触变性保湿性
1140.60.413330+ + ++ ++ + ++ + +
2140.60.411224+ + ++ ++ ++ +
3140.80.3,13233+ + ++ ++ + ++ +
4140.80.311330+ + ++ + ++ + ++
5110.60.311318+ + +-++ +
6110.60.313221+ + ++ +++ +
7110.80.411230+ + ++十++ ++
8110.80.413330+ + ++ + ++ + ++
注:①观察结果表述-为差,+为一般,+ +为较好,+ + +为很好。
②中华人民共和国国家标准GB 8372 - 2001规定,稠度在9 -33为合格产品,在生产过程中,稠度为9 -18较为理想,資体易于管道输送。
 
1.3. 1.2实验结果见表4。
表4
观察项目因素甘油CMC瓜尔胶山梨醉PEG-400
K,11692112115109
稠度K2100124104101107
R816471
K,9109109
亮度K298989
R01010
Ki9610910
成条性K2811787
R0.52.51.50.51.5
Kr117101010
触变性K27118$8
R22111
Ki89787
保湿性Kz65767
R12010
1.3.1.3实验结果的正交分析 综合上述正交结果,认为稠度影响因素最大为 CMC,其次为甘油和山梨醇;亮度几个原料没有差 异;成条性CMC影响最大,CMC多的成条性好,其 次为瓜尔胶、PEG,瓜尔胶和PEG多的为好;保湿性 CMC影响最大,其次为甘油、山梨醇。
从上述结果看出,CMC在几方面都可引起较大 的影响,CMC虽然在成条性和保湿性方面,添加量 增加会使其上述性能增强,但随之膏体的稠度也增 大,在生产管道中泵送时不易流动,因此只增加 CMC的添加量来改善膏体的性能,是不可取的。
制备的音体样品来看,亮度、保湿性应该都是 比较满意的,说明目前配方中加人的保湿剂的量,在 该配方的范围内是可取的,综合考虑成本等因素,配 方选用A2B1C1D2E1较为理想。
对稠度和成条性的影响,CMC和瓜尔胶的加人 比例应进一步考察。据资料报道瓜尔胶的粘度较 高,而汉生胶、卡拉胶与瓜尔胶有所不同,为了进一 步选择合适的增稠剂,我们对不同品种增稠剂在音 体中的综合作用情况,进行了考察。
1.3.2考察不同增稠剂对膏体性质的影响 1.3.2.1试验原料配比见表5,配方中的其他 原料保持不变。
表5
^组别
增稠剂原料质量分数(%)
、 1234
瓜尔胶0.350.4
汉生胶0.35
卡拉胶0.4
CMC0.60.60.60.6
1.3.2.2试验结果见表6。
表6
结果综合分析
组别稠度粘度成紐
1 12686+稠度较好,但成条性差,不可取
2 18828+ +稠度适中,但粘度较大,裔体有拉丝现象
3 15250+ + +稠度较好,成条性较好,裔体较满意
4 18354+ +稠度适中,成条性可,可进一步考察
注:粘度的测定,是将上述胶体原料和(^<:,按配方量称取后,加人到 100ml去离子水中,配制成溶液,测定该溶液的粘度,从而间接反映牙脅中胶 相的粘度,因牙資脅体柏度较大现有设备无法检测。
通过对试验结果的分析,认为卡拉胶为最佳选 择原料,其次是汉生胶,瓜尔胶粘度大,成条性不理 想。水合二氧化桂吸附极性液体后,也有较好的增 稠和成型性质,因此采用在配方中加入少量水和二 氧化硅来进一步考察。
1.3.3不同增稠剂和保湿剂配比对裔体的影 响
如何采用不同的原料配比达到理想的青体状 态,再一次用正交设计的方式,来选择加入原料的配 比关系。
1.3.3.1试验方案正交设计分别见表7、表8、 表9、表10。
表7
水平因素二氧化硅CMC甘油卡拉胶
120.4100.6
22.50.6120.4
表8
水平因素二氧化硅CMC甘油汉生胶
120.4100.35
22.50.6120.45
表9
试号原料结果
二氧化硅CMC甘油卡拉胶稠度粘度成紐pH值
120.4100.621563+ + +7.38
220.4100.4.15428+7.36
320.6120.6331417.5+ +7.37
420.6120.4301052.57.37
52.50.4100.624601+ + +7.35
62,50.4100.415448-7.32
72.50.6120.6361410+ + +7.38
82.50.6120.4241102.5十+ +7.34
表10
原料结果
试号二氧化硅CMC甘油汉生胶稠度粘度成紐pH值
120.4100.35151120-7.33
220.4100.45211395+7.32
320.6120.35301577.5+7.36
420.6120.45361962.5十+7.36
52.50.4100.3518126547.36
6150.4100.45361800♦ +7.36
72.50.612.0.35301545♦ +7.36
S2.50.6120.45332100+ +7.37
1.3.3.2正交试验结果见表11和表12。
表u
项目结果二氧化硅CMC甘油卡拉胶
9975%114
'稠度99123102113
R024315
K,346120403503.53391.5
粘度K23561,54982.535193031
R50.251471.25
77.75
5180.25
7
成紐K251042
R0.51.50.52.5
K,29.4829.4129.4629.48
PH29.3929.4629.4129.39
R0.0450.0250.0250.045
表12
项目结果二氧化硅CMC甘油汉生胶
Ki10210211493
稠度K2117129120126
R7.513.5316.5
K,6055558061605507.5
粘度&6710718566057257.5
R327.5802.5222.5875
Ki4454
成条性Kj7767
R1.51.50.51.5
29.3729.3529,3829.39
pH29.4329.4529.41 ,29.38
R0.030.050.0150.005
从上述两组正交实验结果得知:
①对音体的稠度,汉生胶的影响最大,其次为 CMC,再其次为卡拉胶,随着上述原料加人量的增 加,牙膏資体的稠度增加。
②增稠剂形成的胶体粘度与膏体的稠度,形成 正比关系,其各原料产生的影响也同稠度中的表现 一样。
③对裔体的成条性,卡拉胶的性能最好,CMC 其次,二氧化桂影响最小。
④对pH值,上述各原料带来的影响均较小,可 以忽略不计。
3讨论
综上所述,影响牙膏膏体物理化学性质的主要 因素是增稠剂和保湿剂,它们的变化将导致牙裔的 质量发生变化。我们要制成质量稳定的牙裔,就要 设法选择合适的增稠剂和保湿剂。一般的牙裔,如 果使用单一的增稠剂,对增稠剂的质量要求会比较 髙,而采用复配增稠剂的方法则有利于提髙牙膏音 体的稳定性,特别是对一些含盐量高或添加物比较 多的牙裔配方。
30
牙膏工 A
2008年第2期
 
中国名牌产品评价工作进行重大改革 ——复评周期改为5年
[本刊讯]国家庳检总局有关负责人表示,中国名牌产品 评价工作已开展七年,为我国全面推进名牌战略起到了非常 重要的作用。随着实际情况的不断变化,特别是总局对评价 工作的不断规范,做出相应的改革和调整十分必要。此次改 革突出了科学、公开、公正的原则,重点从四个方面进行调整。
一是中国名牌产品复评周期由三年改为五年。对于绝 大部分产品和企业来说,在三年周期内的企业状况、行业格 局变化不大,三年一次复评既增加重复工作量,又增加企业 负担。从2008年开始,中国名牌产品的复评由三年改为五 年,原定2005年到期复评的87类产品今年不组织复评,有 效期延长至2010年。其他中国名牌产品的有效期依次顺 延。同时,继续加强对中国名牌产品的日常监督,一经发现 问题,立即取消名牌称号,坚持不搞终身制。
二是提髙中国名牌产品的申报门槛。今后,名牌产品申 报门槛与国家宏观调控政策相衔接,除销售量、销售额或出 口额之外,增加税收、节能、环保、安全生产、加人电子监管网 等指标,从而一方面加大名牌评价工作的导向力,另一方面 更全面地考核企业素质。
三是评价工作实行双向公开。从今年起,申报企业的所 有申报数据全部上网,实行两级公示(以前仅公示主要申报 数据),接受社会对申报企业的监督。评价通则和各类产品 的打分细则也将全部上网公开,接受企业对评价过程和结果 的监督,进一步提高评价工作的公开性和透明度。
四是加大对企业申报数据的审核把关力度。今年的名 牌评价工作中,各级质监部门将与统计部门建立合作机制, 共同对企业申报数据进行审核把关。
从这些增稠剂在水中溶胀成胶体后的结构来 看,CMC形成的是一种网状结构,而卡拉胶、汉生 胶、瓜尔胶等形成的则是卷曲状或球状结构。从理 论上,这种卷曲状或球状的胶体结构要比CMC的 网状结构更容易保持水分,而且它们的触变性及耐 盐性等也比CMC好。但这些胶体与CMC比较,在 性能方面也有不足之处,就是它们的粘度高,会增加 裔体的稠度,给生产带来困难,同时制成的裔体成条 性不及CMC(卡拉胶例外),而且价格也都比CMC 髙。因此,一般的牙資,从成本方面考虑,只要 CMC的质量能得到保证,采用CMC作为增稠剂即 可满足普通牙青的质量要求。对一些含盐量高或添 加物比较多的牙膏,由于CMC自身结构方面的原 因,它形成的胶体保水能力有限,在这种情况下, 可采用CMC与其他几种胶体进行复配,这样的复 配使它们在性能方面起到互补和协同作用,就可从 胶体方面保证牙膏膏体的稳定。
实验证明,一般的牙膏配方中,CMC与其它胶 体复配可取得比较理想的质量效果。对具体产品而 言,选用何种胶体原料与CMC复配,应视配方情况 通过试验考察来确定。
保湿剂也是牙膏制品中的一种主要成分,作为磨 擦剂、药物和其他组分的载体介质,使形成平滑均一 的音体;与增稠剂结合,使牙膏具有良好的浆状结构, 防止水相和非水相分离,降低牙膏的冻点,调节口感, 同时当牙膏长期暴露在空气中时,能保持牙裔不会干 燥发硬,防止当牙膏管口开启时,因干燥受阻,保持牙 膏呈可自由挤出的膏状。本试验中采用了甘油、山梨 醇、PEG复配的配方结构,获得了满意的效果。
由于牙膏是一个十分复杂的多相体系,虽然近年 来对牙音音体的研究在不断深人,但确立牙膏膏体质 量检测和保证消费者满意的有意义的数值参数的测 定,仍然存在很大的困难,大部分为表观观察指标。 我们希望通过不断的探索和研究,发现和挖掘出能客 观反映牙音膏体性能指标与膏体流变性能的内在联 系,从而能够更好地揭示牙膏膏体的物理化学性质, 同时也便于考察各种原料对牙音性能所带来的影响。