凝膠與凝膠化妝品

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1、凝膠與凝膠在化妝品中的應(yīng)用顏婷婷(中國藥科大學(xué)藥學(xué)理科基地班2班，江蘇南京210009)摘要：凝膠是一種介于液體與固體間的物質(zhì)狀態(tài)，交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成是形成凝膠結(jié)構(gòu)的本質(zhì)，本文將對凝膠的合成、分類、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行敘述，并在此基礎(chǔ)上對凝膠在化妝品中的應(yīng)用進(jìn)行探討。把化妝品做成凝膠制劑具有很多優(yōu)于其它制劑類型的化妝品的特點(diǎn)，于是凝膠化妝品已成為當(dāng)代化妝行業(yè)的一種新型產(chǎn)品。隨著凝膠化學(xué)的發(fā)展，凝膠化妝品也發(fā)展迅速，并在藥物化妝品中得到應(yīng)用。關(guān)鍵詞：凝膠；化妝品；藥妝一、凝膠的定義凝膠是什么？可能很多人都回答不出。然而，人們對于豆腐、果膠、肉、眼球、隱形眼鏡、高吸水樹脂等并不陌生。其實(shí)這些都是

2、凝膠。對于凝膠，迄今還沒有一個(gè)完全令人滿意的定義，在一般高分子化學(xué)化學(xué)教科書中，通常這樣定義凝膠：“體型縮聚反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，反應(yīng)體系的粘度突然增加，并且出現(xiàn)有彈性的物質(zhì)體系，這種現(xiàn)象叫膠凝，此時(shí)體系中包括兩部分，一部分是凝膠，是巨型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不溶于幾乎所有的溶劑；另一部分是溶膠，其分子量較小，被籠罩在凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中?！盵1]也可以這樣定義凝膠:高分子溶液和某些溶膠，在適當(dāng)條件下（如冷卻、加入電解質(zhì)、或改變溫度及引起化學(xué)反應(yīng)）下，能使整個(gè)體系轉(zhuǎn)變成一種彈性的半固體狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫膠凝，所形成的產(chǎn)物叫做凝膠或凍膠。凝膠屬于膠體體系的范疇。它是由膠體顆粒、高分子或表面活性劑分子互相

3、連接形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)空隙中充滿了液體。液體被包在其中固定不動(dòng)，使體系失去流動(dòng)性，其性質(zhì)介于固體和液體之間。[2]凝膠的存在極為普遍。例如人體的軟骨、頭發(fā)、皮膚、肌肉、神經(jīng)軸索，工業(yè)上的橡膠、鉆井用的泥漿，日常生活中的豆腐、肉凍、魚凍等都是凝膠。（一）凝膠的合成凝膠的制備的本質(zhì)是高分子化合物交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成。因交聯(lián)形成方式的不同可將凝膠分為物理凝膠和化學(xué)凝膠。以下兩大類方法為筆者自己總結(jié)出來的兩大類方法。（1）化學(xué)交聯(lián)法化學(xué)交聯(lián)法可以根據(jù)形成交聯(lián)的時(shí)間的不同分為聚合同時(shí)交聯(lián)法與形成高分子鏈后再交聯(lián)法。由化學(xué)交聯(lián)法制備的凝膠是通過化學(xué)鍵相連，屬化學(xué)凝膠。使溶液或者溶膠聚合的方式有

4、熱聚合和引發(fā)劑聚合（也即自由基聚合）、光聚合和輻照聚合、等離子體引發(fā)聚合和電解聚合。例如光合成法制備丙烯酰胺水凝膠的過程就是利用光聚合形成凝膠的應(yīng)用。制備過程簡述如下：稱取定量的CMMAM2AM共聚物,溶解在一定體積的水中,制得共聚物的水溶液。然后流延在潔凈的載玻片上,放入烘箱中40℃避光干燥10h左右,徹底除去溶劑;置于紫外線高壓汞燈下光照,使其發(fā)生交聯(lián),再將此交聯(lián)聚合物浸泡在蒸餾水中得水凝膠。[3]（2）物理交聯(lián)法物理交聯(lián)法是通過物理作用力如靜電作用、氫鍵、鏈的纏繞等形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的方法,這種方法形成的凝膠是物理凝膠，這種凝膠是非永久性的,通過加熱凝膠可轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤?所以也被稱為假

5、凝膠或熱可逆凝膠。根據(jù)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的作用力的不同可以分為：氫鍵交聯(lián)法、靜電作用交聯(lián)法、配位鍵交聯(lián)法、范德瓦爾斯力交聯(lián)法、疏水鍵交聯(lián)法。由物理交聯(lián)法制備的是物理凝膠。例如質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的動(dòng)物膠溶液冷卻到291K就膠凝成凝膠；血液中加入食鹽就結(jié)成凝膠；瓊脂、白明膠、果膠等加熱溶于水中，冷卻后即成凝膠，凝膠的特點(diǎn)是既有一定剛性，可維持一定形狀，具有固體的特征，又包含著極大量的分散劑在內(nèi)，如瓊脂凝膠內(nèi)僅有0.2%的瓊脂，而99.8%的是水，分散質(zhì)的粒子可以在凝膠內(nèi)移動(dòng)，具有液體的性質(zhì)。凝膠一般在較高的濃度和較低的溫度下容易形成。（二）凝膠的類型按分散相質(zhì)點(diǎn)的性質(zhì)（剛性和柔性）可將凝膠分為剛

6、性凝膠和彈性凝膠兩類，兩類凝膠的區(qū)別主要在于其干燥后的表現(xiàn)不同。彈性凝膠干燥后體積縮小很多，但仍然保持彈性，變形后可恢復(fù)形狀。彈性凝膠一般是線型大分子，不僅柔軟彎曲，還能結(jié)合大量的溶劑，因此干燥后體積縮小很多，甚至成為干凝膠；將失去了部分呢或全部分散質(zhì)的彈性凝膠放如親和性液體中，凝膠會(huì)因吸收液體介質(zhì)而膨脹彈，并且這種吸收具有明顯的選擇性。凝膠在動(dòng)物和植物體內(nèi)廣泛存在，動(dòng)物的肌肉、軟骨、毛發(fā)、和指甲等都是凝膠，植物細(xì)胞壁的纖維素也是由彈性凝膠構(gòu)成。日常生活中彈性橡膠也極為常見，如橡膠、明膠、瓊脂等。剛性凝膠干燥后體積縮小不多，失去彈性而變脆。大多數(shù)無機(jī)凝膠，如二氧化硅、二氧化鈦、三氧

7、化二鐵等屬于此類。剛性凝膠可以研磨成粉末狀的多孔性物質(zhì)。這些多孔性物質(zhì)因具有很大的表面積和表面能，常做吸附劑，如硅膠等。剛性凝膠吸收無選擇性，基本上只要能潤濕，就能被吸收。（三）凝膠的結(jié)構(gòu)凝膠形成的本質(zhì)是高分子化合物交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成，所以在此先對交聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行敘述。1、交聯(lián)結(jié)構(gòu)交聯(lián)結(jié)構(gòu)能以比較舒展的狀態(tài)存在，也可以縮成線圈，甚至成球狀。交聯(lián)度影響到凝膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（如膜滲透和緩釋性等），如圖2、圖3[4]所示，前者為交聯(lián)度較小的凝膠結(jié)構(gòu)，后者為交聯(lián)度較大的凝膠結(jié)構(gòu)。所以對