介绍

乳液被广泛应用于食品和化妆品领域。它的货架期对于供应商和用户来说是非常重要的。很多年前，可溶性聚合物就被加入到乳状液或悬浮液中以增加稳定性。这些聚合物通过微观结构的凝胶性质为样品提供了稳定性，产生了非常微弱的粘弹性性质。这种微弱的粘弹性影响着化妆品的最终使用性能，例如物理稳定性或使用感受。Rheolaser光学法微流变仪在样品完全静止条件下分析样品的粘弹性变化，测试聚合物乳液的微流变性质变化过程。

在本文中，使用Rheolaser光学法微流变仪研究了聚合物浓度对乳液稳定性的影响，并测试了乳液的粘弹性变化过程。分析对象为黄原胶浓度0.12%-0.4%、含油量为20%的四个乳液样品。

乳液凝胶基础

黄原胶在乳液中形成贯穿的网络结构，扮演空间空缺絮凝剂并给提供乳液瞬态的凝胶效果。乳液凝胶在短暂的时间内保持完整性，随后局部网络结构崩溃，形成致密的油相。这种现象被称为乳液延迟分层。

Rheolaser光学法微流变仪通过追踪颗粒的运动速度和范围（MSD均方根位移），获取不同时间下的均方根位移MSD曲线用于表征样品粘弹性。

注：MSD曲线是样品微观流变性的信号，它反映着样品的粘弹性。通过获取样品不同老化时间的MSD曲线可以识别样品的粘性、弹性和微观结构性质。MSD曲线越靠近下方弹性越强，越靠近右侧粘性越强。

结果和讨论

颗粒的均方根位移MSD

在乳液的微观状态下，乳液液滴的布朗运动与样品的粘弹性相关，样品粘弹性发生变化时，MSD曲线也随时间发生变化。不同颜色的MSD曲线代表不同的老化时间，随着老化时间的增加可以看见MSD曲线发生移动，在(Network formation 1)过程中，MSD曲线随着老化时间逐渐向下移动，意味着弹性逐渐增加，在这步中黄原胶的空间网络逐渐形成。在(Stable stage 2)阶段，网络结构达到稳定状态，MSD曲线不发生变化。在(Network breaking 3)阶段，也就是4h之后，可以观察到曲线向左移动，说明样品粘性开始下降，样品微观结构开始变化，这些变化可以用微流变参数宏观粘度因子(MVI)来定量。

乳液的稳定性

MVI是对样品宏观粘度的定量描述，数值越大，样品粘度越高。MVI在(Network formation 1)过程逐渐增加，然后形成一个平台区，最终在(Network breaking 3)阶段开始下降。所以，当样品粘性开始下降时，意味着样品的微观结构开始出现不稳定现象。随着黄原胶浓度增加，粘性因子开始下降的越晚，乳液越粘，乳液分层现象出现的越晚。

稳定时间与长期观察数据对比

Figure 3显示了Rheolaser光学法微流变仪测得的失稳时间（MVI下降点）和肉眼观察的稳定时间对比结果。从图中可见，两种稳定时间的相关性非常好，样品的结构越强（黄原胶浓度越高）稳定时间越长（粘度降低时间越迟），同时，微流变测得的不稳定时间要远远早于肉眼观察的时间点，因为微观结构的失稳过程要早于宏观状态的失稳，使用者可以利用Rheolaser光学法微流变仪快速的对比样品的稳定性，以预测在实际使用情况下的不稳定时间。

总结

工业中对同一个乳液凝胶的稳定性评价是非常耗时的，使用Rheolaser可以在无外力的条件下分析微观粘弹性的变化，从而提早发现样品局部的不稳定现象，并用于评价样品的货架期和粘弹性。

Rheolaser光学法微流变仪是另一款用于研究液态分散体系强有力的仪器，它可以在真实时间下，轻松和全面地表征粘弹性随着时间的变化。