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常用卡波姆系列增稠剂的性能及应用介绍

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卡波树脂(Carbomer),又称卡波姆,是一种由丙烯酸或丙烯酸酯与烯丙基醚化学交联形成的聚合物,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)。其分子结构中含有52 ~ 68 %的酸基团,因此它具有一定的酸性,具有亲水性能,可以溶于水、乙醇和甘油中。

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卡波姆具有增稠、悬浮、稳定体系、调控水和活性物释放等功能,且工艺简单、稳定性好,因此是一种被广泛用于个人护理品、药品等领域中的流变改性增稠剂

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(图片来源于网络)

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卡波姆主要的增稠机理有两种,包括中和增稠氢键增稠

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1、中和增稠

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由于其含有一定的酸基团,在应用的过程中需要进行碱性中和。被碱性中和后的卡波树脂,其羧基发生离子化,由于负电荷的相互排斥作用,蜷缩的分子链伸展呈极大的膨胀状态,使原来的体积增大到1000倍左右,从而起到增稠的作用。常用的中和剂有氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钾和三乙醇胺等(酸碱度调节到7左右,即可得到晶莹剔透的凝胶),这也是卡波姆对离子敏感的原因所在。

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2、氢键增稠

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卡波姆分子作为羧基给予体,能与一个或两个以上羟基结合形成氢键而增稠,这种反应机理需要时间。常用的羟基给予体有非离子型表面活性剂、多元醇等。

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(图片来源于网络)

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常用卡波姆系列的性能与应用

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根据交联度以及分子量的不同,卡波姆存在着不同型号的多种产品,包括Carbopol 910、934、934 P、940、941、954等传统系列,以及Carbopol Ultrez 20 / 21这类新型聚合物。不同型号的卡波姆由于其悬浮稳定特性、流性改变长短等性质的不同,使得它们在各行业中的用途也有所差异。下面我们就来看看化妆品中最为常用的几种卡波姆的性能与应用。

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※传统型卡波姆

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Carbopol 934(苯溶剂均聚物)

外观:白色疏松粉末、略有气味

性能:短流变性;中、高粘度;中等透明度、略显黄色;低耐离子性;高耐剪切性;悬浮稳定性、高耐热性

安全性:有可能残留溶剂(苯或二甲苯)

应用:适合用于高粘凝胶、乳液及软膏;悬浮及乳化;局部应用;皮肤护理;头发护理;掩味剂;膏霜;手、身体及脸部乳液。广泛使用于医药(软膏)配方,和化妆品膏霜中。

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Carbopol 940(苯溶剂均聚物)

外观:白色疏松粉末、略有气味

性能:(果冻型)极短流变性;高粘度;高透明度;低耐离子性;低耐剪切性;高屈服值(悬浮能力)

溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等

安全性:干燥状态时不会长霉菌,无毒、无刺激性

应用:可提供水包油型乳化体系的稳定,适用于乳液及膏霜中。

建议用量:0.2 % ~ 1.5 %

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Carbopol 941 / 971(苯溶剂均聚物)

外观:白色疏松粉末、略有气味

性能:(鼻涕型)长流变性;低粘度;高透明度;中等耐离子性;低耐剪切性

溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等

应用:能产生低粘度的永久乳剂和悬浮体,甚至是离子体系,产生的胶体透明度好(低浓度的情况下更有效),卡波941在化妆品行业中被用作为水包油型乳化体系的稳定剂,971在制药行业中作为缓释剂,适用于透明凝胶、水醇凝胶及乳液产品。

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※改良型卡波姆(无苯)

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Carbopol 980(共溶剂均聚物)

化学名:交联聚丙烯酸树脂

外观:白色疏松粉末、略有气味

性能:极短流变性;高黏度;高透明度;低耐离子性;低耐剪切性;高屈服值(悬浮能力)

溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等

应用:适用于化妆品或药品中的配方中的增稠,悬浮及乳化。如:定型凝胶、水醇凝胶、保湿凝胶、沐浴啫喱、牙膏、香波、剃须啫喱、保湿霜及防晒乳液等。

用量:0.2 % ~ 1.5 %

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Carbopol 1342(疏水改性共聚物)

化学名:交联聚丙烯酸树脂

外观:白色疏松粉末

性能:长流特性;中等黏度;高透明度;高耐离子性;高耐剪切性;高屈服值(悬浮能力)

溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等

应用:在电解质存在下极好的流变学改进剂,聚合乳化作用,适用于含水溶性盐的水溶液或分散液。

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Carbopol ETD 2020

化学名:丙烯酸酯/ C10 - 30烷基丙烯酸酯交链共聚物

外观:白色疏松粉末

性能:长流变性;中黏度;高透明度;高耐离子性;耐剪切性;高效增稠、较强的悬浮能力

应用:适用于透明凝胶、水醇凝胶、表面活性剂体系(特种洗发水、清洁产品等)以及电解质含量较高的体系(如芦荟凝胶)等。

建议用量:0.2 % ~ 1.5 %

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Carbopol AQUA SF-1

新型液态丙烯酸流变修饰剂

INCI名称:丙烯酸(酯)类共聚物

外观:乳白色至白色液体

性能:长流变性;高黏度;中等透明度(本体不透明,加入产品后);低耐离子性;高耐剪切性

溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等

应用:可配制清澈配方,与多种成份具优良的相容性,回酸增稠,可用于表面活性剂体系。

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Carbopol Ultrez 20(新型易分散型共聚物)

化学名:丙烯酸酯/ C10 - 30烷基丙烯酸酯交链共聚物

外观:白色疏松粉末

性能:长流变性;高透明度;中等粘度;中等耐离子性;高耐剪切性;易分散、有优异且稳定的悬浮能力

应用:可应用于香波、沐浴凝胶、膏霜、乳液、含电解质高的水凝胶。另外,U20还可赋予产品亮丽的外观,具有更好的流动性和倾倒性提供了产品平滑、轻盈、柔软的触感。

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Carbopol Ultrez 21(新型易分散型共聚物)

化学名:丙烯酸酯/ C10 - 30烷基丙烯酸酯交链共聚物

外观:白色疏松粉末

性能:短流变性;高黏度;高透明度;低耐离子性;耐剪切性;有易分散、自润湿、高效增稠、较强的悬浮能力,可以赋予配方恒定粘度。

应用:可用于凝胶、洗涤清洁用品、高电解质产品等。

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Pemulen TR - 1(疏水改性共聚物)

化学名:丙烯酸酯/ C10 - 30烷基丙烯酸酯交链共聚物

外观:白色粉末

性能:短流变性

应用:多功能增稠型乳化剂,用作水包油体系中的稳定剂,可用于膏霜、乳液。

建议用量:0.2 % ~ 0.4 %,以达到20.0 %的含油量。

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Pemulen TR - 2(疏水改性共聚物)

化学品:丙烯酸酯/ C10 - 30烷基丙烯酸酯交链共聚物

外观:白色粉末

性能:长流变性

应用:多功能增稠型乳化剂,用作水包油体系中的稳定剂,可用于乳液。

建议用量:0.15 % ~ 0.30 %,以达到60.0 %的含油量。

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此外,使用卡波姆还需要注意以下几点。

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注意事项:

1、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;

2、卡波聚合物对离子的容忍度均较差,处于过渡阶段的Carbopol 1342相对较高;

3、紫外线照射会对卡波聚合物的粘度造成损失,此损失是不可恢复的。

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作者 | 菠萝斯基

编辑 | 小朱同学

图源 | 网络

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