贏創(chuàng)-油包水系統(tǒng)與出水技術(shù)的探討

W/Osystemandquickwaterbreakingtechnologydiscussion

油包水系統(tǒng)與

出水技術(shù)的探討

水分快速釋放系統(tǒng)市場趨勢

來源:日本市場

主要在美容沙龍使用

特別用于面部護(hù)理

應(yīng)用領(lǐng)域:防曬,

曬后修復(fù)和AHA霜應(yīng)用效益

更節(jié)省成本

創(chuàng)新的概念

相對清爽的手感

水感強(qiáng)烈更有“保濕性”2NamederPr?sentation

specialties水分快速釋放的方案水性凝膠體系W/O乳化體系Lovelywaterdroplet!W/O乳劑在使用時，因為油相先行鋪展，釋放的水相因為界面張力而收縮，從而形成可愛的水珠。3NamederPr?sentation

specialtiesW/O水分釋放體系的可能問題討論值得注意的兩個方面，分別針對“水分釋放效果”和“油包水體系”水分釋放效果水分釋放的影響因素水相含量的影響乳化劑用量的影響其他影響因素穩(wěn)定性情況油包水體系常見問題

耐寒條件下的出水問題離心或者耐熱條件下的出油問題粘度降低即過度剪切的問題

4NamederPr?sentation

specialties水分釋放效果的感官評價出水效果可以用水珠形成的情況加以表述:施用0.5-1g的料體于手背，正常涂抹1分鐘后用5分制對水珠的情況評價。

5分:水珠很容易形成，且量很多，表示有很好的出水效果。

1分:

沒有水珠產(chǎn)生，表示沒有出水效果。

如果評價結(jié)果小于3分則其出水效果被視為不可接受5NamederPr?sentation

specialties水分釋放效果的影響因素水分釋放或者“出水”的過程是：油包水體系的乳化顆粒在剪切（涂抹）作用下破乳。要達(dá)到水珠狀的效果，可做如下推論：1.釋放的水量要足夠大

→配方的含水量2.釋放速度要足夠快

→配方的乳化劑用量6NamederPr?sentation

specialties水相含量的影響討論組分配比(wt.%)F1F2F3F4F5F6AABIL?EM900.80.80.80.80.80.8ABIL?Wax9801鯨蠟基聚二甲基硅氧烷1.61.61.61.61.61.6TEGOSOFT?DEC碳酸二乙基己酯2.13.54.956.357.810.65環(huán)硅烷4.157.059.912.7515.621.3ABIL?350聚二甲基硅氧烷1.051.752.453.23.95.35MagnesiumStearate

硬脂酸鎂0.30.30.30.30.30.3BWater水83.9578.9573.9568.9563.9553.95Glycerin甘油555555SodiumChloride氯化鈉111111Bronopol(Preservative)防腐劑0.050.050.050.050.050.05Waterphasecontent(%)水相含量88.9583.9578.9573.9568.9563.95Breakingeffect出水效果評分532111不同內(nèi)相含量的出水效果比較7NamederPr?sentation

specialties水相含量影響的結(jié)論水相含量出水效果當(dāng)前測試配方系統(tǒng)，水相含量必須≥

85%

才能獲得理想的出水效果

但是實際操作中，如果水相含量超過90%,可能導(dǎo)致加水的過程無比艱難，且超過越多，越困難。建議水相含量的上限為90%.注：水相含量≥含水量8NamederPr?sentation

specialties乳化劑ABIL?

EM90用量的影響組成配比(wt.%)F7F8F9F10F11AABIL?EM900.40.81.21.62ABIL?Wax9801鯨蠟基聚二甲基硅氧烷1.61.61.61.61.6TEGOSOFT?DEC碳酸二乙基己酯22222環(huán)硅烷44444ABIL?350聚二甲基硅氧烷11111MagnesiumStearate

硬脂酸鎂0.30.30.30.30.3BWater水84.784.383.983.583.1Glycerin甘油55555SodiumChloride氯化鈉11111Bronopol(Preservative)防腐劑0.050.050.050.050.0524hViscosity(mPas)SP93,4rpm,RT98,000125,000149,000180,000189,000熱穩(wěn)定性(50℃1month)passpasspasspasspass冷熱循環(huán)(-15℃-RT)breakpasspasspasspass冷穩(wěn)定性-15℃(4weeks)breakbreakpasspasspass出水效果554439NamederPr?sentation

specialtiesABIL?EM90的簡介EM90在界面上的形態(tài)經(jīng)測試，使用EM90允許乳化超過90%的水相!鯨蠟基PEG/PPG-10/1聚二甲基硅氧烷

ABIL?EM90是油包水體系優(yōu)良的乳化劑聚醚鯨蠟基硅酮鏈10NamederPr?sentation

specialties乳化劑添加量的影響

增加乳化劑用量:體系粘度耐寒穩(wěn)定性出水效果為了兼顧實際使用粘度和出水效果，類似系統(tǒng)的乳化劑推薦用量為

0.8%.11NamederPr?sentation

specialties乳化劑用量對體系粘度的影響分析

0.4%EM901.2%EM902.0%EM90不同乳化劑用量下的顯微結(jié)構(gòu)照片(10x10)乳化顆粒

變小相界面積

增加體系內(nèi)摩擦

增加體系粘度

增加12NamederPr?sentation

specialtiesW/O高含水量體系的穩(wěn)定性討論

耐寒條件下的出水問題

這個問題將隨水相含量增加變得突出

離心或者耐熱條件下的出油問題

粘度降低即過度剪切的問題

13NamederPr?sentation

specialtiesW/O體系耐寒出水的原理分析溫度降低導(dǎo)致內(nèi)相結(jié)晶，乳化顆粒也從球形向規(guī)則的六面體轉(zhuǎn)變，這種形變作用會破壞界面膜。增加乳化劑用量→鞏固界面膜減小乳化顆粒直徑→受形變影響小親水性成分或者電解質(zhì)可以扒附水分子（通過氫鍵作用或者靜電引力），使水分子不能自由遷徙，從而降低了水的活度，結(jié)晶變得困難，宏觀表現(xiàn)就是冰點(diǎn)降低。

14NamederPr?sentation

specialties改善耐寒穩(wěn)定性的手段

方法I

增強(qiáng)界面膜方法II

降低水相冰點(diǎn)增加乳化劑用量減小乳化顆粒使用穩(wěn)定劑電解質(zhì)親水性成分提高冷穩(wěn)定性根據(jù)之前的分析，至少有兩個方法用以改善耐寒特性：

15NamederPr?sentation

specialties以甘油為例的親水性物質(zhì)

對冷穩(wěn)定性的影響

組分配比(wt.%)F12F13F14F15AABIL?EM900.40.40.40.4ABIL?Wax9801

鯨蠟基聚二甲基硅氧烷2.52.52.52.5TEGOSOFT?DEC

碳酸二乙基己酯2.02.02.02.0環(huán)硅烷4.04.04.04.0MagnesiumStearate

硬脂酸鎂0.60.60.60.6BWater水81.071.061.051.0Glyerin甘油8.018.028.038.0SodiumChloride氯化鈉1.51.51.51.5循環(huán)試驗(-15℃

-RT)3次breakbreakpasspass循環(huán)試驗(-25℃

-RT)2次breakbreakbreakpass不同含量甘油的影響研究甘油含量增加可以顯著改善耐寒特性，同時發(fā)現(xiàn)：

甘油含量越高則水珠顆粒越細(xì)16NamederPr?sentation

specialties親水性組合物的正交設(shè)計研究丙二醇聚乙二醇酒精糖類聚糖其他3因子,2水平4因子,3水平范例(34)tests:甘油(10,20,30%)PEG-400(3,6,9%)漢生膠(0.1,0.3,0.5%)酒精(3,6,9)1%NaCl

水溶液分別經(jīng)-15℃和

-25℃

測試-15℃

甘油20%,PEG4003%漢生膠0.3%,酒精6%-25℃

甘油30%,PEG4009%漢生膠0.1%,酒精3%正交設(shè)計最佳組合親水性成分配方運(yùn)用17NamederPr?sentation

specialtiesW/O高含水量體系的穩(wěn)定性

耐寒條件下的出水問題

離心或者耐熱條件下的出油問題

粘度降低即過度剪切的問題

18NamederPr?sentation

specialties離心或耐熱條件下的出油討論油包水配方出油的本質(zhì)是密度差造成的沉降現(xiàn)象，其可能的原因是：

1.由于內(nèi)外相的密度差造成的乳化體和外相之間的分離

2.由于外相油脂之間的相容性不好而產(chǎn)生彼此分離的現(xiàn)象

因此，可以根據(jù)Stocks沉降公式推導(dǎo)出相關(guān)因素粒徑粘度體系粘度乳化顆粒的直徑但是，右邊得沉降公式忽略了：油相的相容性→單一外相懸浮穩(wěn)定劑的使用→屈服值乳化劑的選擇性→顆粒穩(wěn)定性沉降速度顆粒穩(wěn)定懸浮所需屈服值的近似公式：19NamederPr?sentation

specialties有關(guān)粘度及顆粒直徑的討論根據(jù)沉降公式以及粘度和屈服值的關(guān)系，粘度越高則沉降越慢，粘度越高屈服值可能越大，因此高的粘度總是利于穩(wěn)定的。

哪些因素會影響體系粘度呢？外相的粘度：外相的粘度越大則配方最終的粘度越大

提高外相粘度可以使用高粘度的油酯甚至蠟質(zhì)或者增稠劑內(nèi)外相的比例：內(nèi)相的比例越高則粘度相應(yīng)的越高

對于高含水量的W/O體系該特性尤為顯著乳化顆粒的大小：當(dāng)內(nèi)相的量超過20％，乳化顆粒越細(xì)則粘度越大

對于高含水量的W/O體系該特性尤為顯著

較小的乳化顆粒不僅沉降速度慢，同時對體系屈服值的要求也低，往往有利于穩(wěn)定，那么如何獲得較小的乳化顆粒呢？簡單的辦法是：

增加乳化劑用量：之前已有討論

增加攪拌的速度：之后將要討論對于高含水量的W/O體系而言，要獲得較高的粘度輕而易舉，因此一般不需額外使用增稠劑。20NamederPr?sentation

specialties油相相容性的影響油相的相容性體現(xiàn)在油酯混合后的澄清度上，越透明相容性越好。

對于一般油包水而言，油酯相容性主要影響滲油現(xiàn)象,相容性越差越容易滲油

而對于高內(nèi)相含量的出水霜，因為油相的量超低，相容性還體現(xiàn)在對操作性的影響上。低的油相相容性導(dǎo)致低的操作性：分別以碳酸二乙基己酯(TEGOSOFT?DEC，與硅油體系相容性好)和甲氧基肉桂酸辛酯(Uvinul?MC80，與硅油體系相容性不好)為例討論其將會產(chǎn)生的影響21NamederPr?sentation

specialties油相相容性的影響組分配比(wt.%)碳酸二乙基己酯

甲氧基肉桂酸辛酯F28F29F30F31F32F33AABIL?EM900.80.80.80.80.80.8鯨蠟基聚二甲基硅氧烷1.61.61.61.61.61.6碳酸二乙基己酯246Uvinul?MC80246環(huán)硅烷420420ABIL?350聚二甲基硅氧烷111111硬脂酸鎂0.30.30.30.30.30.3B水相90.3590.3590.3590.3590.3590.35外觀霜狀霜狀霜狀霜狀失敗失敗熱穩(wěn)定性(50℃,1個月)passpasspasspass──循環(huán)測試(-15℃-RT,3次)passpasspasspass──22NamederPr?sentation

specialties油相相容性的討論

過多的OMC導(dǎo)致油相的相容性極差，并進(jìn)一步導(dǎo)致體系的崩潰

這就使當(dāng)前配方擴(kuò)展到防曬產(chǎn)品變得很困難

那么，低的油相相容性為什么會產(chǎn)生這樣的后果呢？Formula28的油相Formula30的油相

Formula33的油相

23NamederPr?sentation

specialties乳化劑的選擇性乳化劑通過其疏水基和油酯結(jié)合從而降低了油水兩相的界面張力。由于油酯種類繁多，結(jié)構(gòu)不同，因此它們和給定的乳化劑的結(jié)合能力是不同的。當(dāng)配方中使用多種油酯而這些油酯的相容性又不佳時，必然出現(xiàn)某些油酯參與乳化少，甚至無法參與乳化的情況。那些與乳化劑疏水基作用弱的油酯就容易游離出來，并進(jìn)一步引起兩種風(fēng)險：出現(xiàn)滲油現(xiàn)象改變了實際水油比，導(dǎo)致體系崩潰

因此，建議設(shè)計此類配方，乃至整個油包水配方時，盡可能將油相調(diào)整至透明，并選擇與此油相匹配的乳化劑。24NamederPr?sentation

specialtiesW/O高含水量體系的穩(wěn)定性

耐寒條件下的出水問題

離心或者耐熱條件下的出油問題

粘度降低即過度剪切的問題

25NamederPr?sentation

specialtiesW/O體系粘度損失問題的研究油包水體系長期放置粘度隨時間下降也是一個常見的問題，高水含量的油包水體系更不能例外。這個問題的原因是什么？

是否由操作工藝引起，如果是，操作工藝還有哪些影響？如何解決這一問題呢？26NamederPr?sentation

specialties操作工藝——水相加入方法

I將硬脂酸鎂在強(qiáng)力攪拌下分散進(jìn)油相常溫下將水相逐漸加入，

邊加邊提速

WO550rpm(6min)650rpm(9min)W+O均質(zhì)方法

II將硬脂酸鎂在強(qiáng)力攪拌下分散進(jìn)油相常溫下將水相逐漸加入，

保持低速攪拌

WO200rpm(16min)W+O200rpm(6min)21100

mPasSP310rpm61000

mPasSP310rpm方法II更為推薦均質(zhì)27NamederPr?sentation

specialties操作工藝

——均質(zhì)速度F34F35F36F37F38F39攪拌速度(rpm)7009001,1001,3001,5001,800粘度mPas,(SP93,10rpm)63,00096,000118,000139000183,000228,000離心情況passpasspasspasspasspass熱穩(wěn)定性50℃,1月passpasspasspasspasslittlebreak循環(huán)測試(-15℃-RT)3次passpasspasspasspasspass冷穩(wěn)定性

(-15℃)Failedafter1weekFailedafter1weekPass1weekPass3weeksPass3weeksPass3weeksBreakingeffect555555AABIL?EM900.8ABIL?Wax98011.6TEGOSOFT?DEC2Cyclopentasiloxane&Cyclohexasiloxane4ABIL?3501MagnesiumStearate0.3BWater84.3Glycerin5SodiumChloride1Preservative0.05配方PW-WO90-2出水效果并不單純隨乳化顆粒的大小而變化！

28NamederPr?sentation

specialties操作工藝——均質(zhì)速度的影響均質(zhì)速度粘度粒子尺寸耐寒穩(wěn)定性穩(wěn)定性

風(fēng)險29NamederPr?sentation

specialties過度剪切引起的粘度降低現(xiàn)象該體系適合的均質(zhì)速度在1000-1500rpm之間

30NamederPr?sentation

specialties粘度降低的原因及解決方法分析

油包水體系中的內(nèi)相量通常在70%以上，是一般水包油體系的2-3倍。如果采用和水包油體系一樣的均質(zhì)條件，那么將產(chǎn)生類似大小的乳液顆粒，于是產(chǎn)生的相界面也就是普通水包油體系的2-3倍。但是，在二者乳化劑用量基本一致的前提下，油包水體系的乳化劑有可能會產(chǎn)生“捉襟見肘”，即未必足夠鋪展在這樣大的相界面上。于是，有些顆粒因為沒有足夠的保護(hù)而慢慢并聚，顆粒數(shù)量減小，宏觀上則表現(xiàn)為粘度的降低。

這種因為均質(zhì)速度過高引起的粘度長期下降的現(xiàn)象被稱為過度均質(zhì)。解決方法：增加乳化劑用量，效率不高降低均質(zhì)速度（用別的方法來增加稠度）提高水相含量使用增稠劑31NamederPr?sentation

specialties小結(jié)所獲得的出水效果依賴于超高的含水量要獲得良好的出水效果并結(jié)合實際操作推薦水相含量

≤90%，乳化劑ABIL?EM90的使用量為0.8%

推薦工藝為:在200rpm的攪拌速度下用緩慢的速度

（15分鐘左右）將水相加完。然后進(jìn)行1000rpm-1,500rpm的均質(zhì).

配合高含量的甘油等親水性組分可以提高耐寒特性

高水相含量體系存在的問題

：加水過程太慢，對操作敏感，不利于工業(yè)控制均質(zhì)速度較低導(dǎo)致乳化顆粒大，于是外觀不夠光亮配方中油相含量低，難以向防曬或者粉底配方轉(zhuǎn)變有沒有克服上述缺點(diǎn)方法？32NamederPr?sentation

specialties創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)疏水改性的氣相二氧化硅在油包水體系中加到一定的比例就會引起體系產(chǎn)生出水的效果！上述的出水效果受油水相比例影響?。▽嶋H測試50-80%的水相比例都可以產(chǎn)生良好的出水效果）氣硅對乳化劑的比例越高，出水效果越好這一新技術(shù)的應(yīng)用會對體系產(chǎn)生何種影響操作性如何？穩(wěn)定性如何？擴(kuò)展性如何？33NamederPr?sentation

specialties新技術(shù)的操作性研究工藝:將水相在500rpm攪拌速度下加入油相中，完成后1300rpm下均質(zhì)3分鐘AABIL?EM90鯨蠟基PEG/PPG-10/1聚二甲基硅氧烷0.5TEGOSOFT?DEC碳酸二乙基己酯10.0TEGOSOFT?PBEPPG-14丁基醚10.0ABIL?Wax9814鯨蠟基聚二甲基硅氧烷2.0AEROSIL?R812甲硅烷基化硅烷1.5BGlycerin甘油25.0NaCl

氯化鈉0.5Water水50.5Preservative防腐劑q.s新出水霜配方示例WO500rpm(小于5分鐘)W+O均質(zhì)（1300rpm）穩(wěn)定性情況：45℃，3個月通過循環(huán)測試(-15℃-RT,3次)通過常溫6個