卡波姆(Carbomer)是一種高分子聚合物,廣泛應(yīng)用于制藥、化妝品和醫(yī)療產(chǎn)品中,作為一種稠定劑和增稠劑。它以粉末形式存在,當(dāng)與水混合時(shí),可以形成透明的凝膠或黏稠液體??ú返闹饕δ苁窃黾赢a(chǎn)品的黏度,改善質(zhì)地和稠度,這對(duì)于制造各種液體、凝膠和乳液產(chǎn)品非常有用。它還能夠穩(wěn)定和分散其他成分,使它們均勻分布在制品中,因此在藥品、化妝品和醫(yī)療用品中具有廣泛的應(yīng)用。
卡波姆市場(chǎng)受益于不斷增長(zhǎng)的制藥和個(gè)人護(hù)理行業(yè),以及可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新的趨勢(shì)。這些因素將繼續(xù)推動(dòng)卡波姆市場(chǎng)的增長(zhǎng),并為制造商和供應(yīng)商提供機(jī)會(huì)滿足不斷變化的市場(chǎng)需求。
卡波姆產(chǎn)品特性
卡波樹脂(Carbomer),又稱卡波姆,是一種由丙烯酸或丙烯酸酯與烯丙基醚化學(xué)交聯(lián)形成的聚合物,包括聚丙烯酸(均聚物)和長(zhǎng)鏈烷醇丙烯酸酯類聚合物(共聚物)。其分子結(jié)構(gòu)中含有52~68%的酸基團(tuán),因此它具有一定的酸性,具有親水性能,可以溶于水、乙醇和甘油中。
卡波姆具有增稠、懸浮、穩(wěn)定體系、調(diào)控水和活性物釋放等功能,且工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好,因此是一種被廣泛用于個(gè)人護(hù)理品、藥品等領(lǐng)域中的流變改性增稠劑。
卡波姆主要的增稠機(jī)理有兩種,包括中和增稠和氫鍵增稠。
1、中和增稠
由于其含有一定的酸基團(tuán),在應(yīng)用的過程中需要進(jìn)行堿性中和。被堿性中和后的卡波樹脂,其羧基發(fā)生離子化,由于負(fù)電荷的相互排斥作用,蜷縮的分子鏈伸展呈極大的膨脹狀態(tài),使原來的體積增大到1000倍左右,從而起到增稠的作用。常用的中和劑有氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鉀和三乙醇胺等(酸堿度調(diào)節(jié)到7左右,即可得到晶瑩剔透的凝膠),這也是卡波姆對(duì)離子敏感的原因所在。
2、氫鍵增稠
卡波姆分子作為羧基給予體,能與一個(gè)或兩個(gè)以上羥基結(jié)合形成氫鍵而增稠,這種反應(yīng)機(jī)理需要時(shí)間。常用的羥基給予體有非離子型表面活性劑、多元醇等。
用卡波姆系列的性能與應(yīng)用:
根據(jù)交聯(lián)度以及分子量的不同,卡波姆存在著不同型號(hào)的多種產(chǎn)品,包括Carbopol 910、934、934 P、940、941、954等傳統(tǒng)系列,以及Carbopol Ultrez 20 / 21這類新型聚合物。不同型號(hào)的卡波姆由于其懸浮穩(wěn)定特性、流性改變長(zhǎng)短等性質(zhì)的不同,使得它們?cè)诟餍袠I(yè)中的用途也有所差異。舉例化妝品中最為常用的幾種卡波姆的性能與應(yīng)用。
1、傳統(tǒng)型卡波姆
(1)Carbopol934(苯溶劑均聚物)
外觀:白色疏松粉末、略有氣味
性能:短流變性;中、高粘度;中等透明度、略顯黃色;低耐離子性;高耐剪切性;懸浮穩(wěn)定性、高耐熱性
安全性:有可能殘留溶劑(苯或二甲苯)
應(yīng)用:適合用于高粘凝膠、乳液及軟膏;懸浮及乳化;局部應(yīng)用;皮膚護(hù)理;頭發(fā)護(hù)理;掩味劑;膏霜;手、身體及臉部乳液。廣泛使用于醫(yī)藥(軟膏)配方,和化妝品膏霜中。
(2)Carbopol940(苯溶劑均聚物)
外觀:白色疏松粉末、略有氣味
性能:(果凍型)極短流變性;高粘度;高透明度;低耐離子性;低耐剪切性;高屈服值(懸浮能力)
溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等
安全性:干燥狀態(tài)時(shí)不會(huì)長(zhǎng)霉菌,無毒、無刺激性
應(yīng)用:可提供水包油型乳化體系的穩(wěn)定,適用于乳液及膏霜中。
建議用量:0.2%~1.5%
(3)Carbopol941/971(苯溶劑均聚物)
外觀:白色疏松粉末、略有氣味
性能:(鼻涕型)長(zhǎng)流變性;低粘度;高透明度;中等耐離子性;低耐剪切性
溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等
應(yīng)用:能產(chǎn)生低粘度的永久乳劑和懸浮體,甚至是離子體系,產(chǎn)生的膠體透明度好(低濃度的情況下更有效),卡波941在化妝品行業(yè)中被用作為水包油型乳化體系的穩(wěn)定劑,971在制藥行業(yè)中作為緩釋劑,適用于透明凝膠、水醇凝膠及乳液產(chǎn)品。
2、改良型卡波姆(無苯)
(1)Carbopol980(共溶劑均聚物)
化學(xué)名:交聯(lián)聚丙烯酸樹脂
外觀:白色疏松粉末、略有氣味
性能:極短流變性;高黏度;高透明度;低耐離子性;低耐剪切性;高屈服值(懸浮能力)
溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等
應(yīng)用:適用于化妝品或藥品中的配方中的增稠,懸浮及乳化。如:定型凝膠、水醇凝膠、保濕凝膠、沐浴啫喱、牙膏、香波、剃須啫喱、保濕霜及防曬乳液等。
用量:0.2%~1.5%
(2)Carbopol1342(疏水改性共聚物)
化學(xué)名:交聯(lián)聚丙烯酸樹脂
外觀:白色疏松粉末
性能:長(zhǎng)流特性;中等黏度;高透明度;高耐離子性;高耐剪切性;高屈服值(懸浮能力)
溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等
應(yīng)用:在電解質(zhì)存在下極好的流變學(xué)改進(jìn)劑,聚合乳化作用,適用于含水溶性鹽的水溶液或分散液。
(3)CarbopolETD2020
化學(xué)名:丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交鏈共聚物
外觀:白色疏松粉末
性能:長(zhǎng)流變性;中黏度;高透明度;高耐離子性;耐剪切性;高效增稠、較強(qiáng)的懸浮能力
應(yīng)用:適用于透明凝膠、水醇凝膠、表面活性劑體系(特種洗發(fā)水、清潔產(chǎn)品等)以及電解質(zhì)含量較高的體系(如蘆薈凝膠)等。
建議用量:0.2%~1.5%
(4)CarbopolAQUASF-1
新型液態(tài)丙烯酸流變修飾劑
INCI名稱:丙烯酸(酯)類共聚物
外觀:乳白色至白色液體
性能:長(zhǎng)流變性;高黏度;中等透明度(本體不透明,加入產(chǎn)品后);低耐離子性;高耐剪切性
溶解性:可溶于水、甘油和乙醇等
應(yīng)用:可配制清澈配方,與多種成份具優(yōu)良的相容性,回酸增稠,可用于表面活性劑體系。
(5)CarbopolUltrez20(新型易分散型共聚物)
化學(xué)名:丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交鏈共聚物
外觀:白色疏松粉末
性能:長(zhǎng)流變性;高透明度;中等粘度;中等耐離子性;高耐剪切性;易分散、有優(yōu)異且穩(wěn)定的懸浮能力
應(yīng)用:可應(yīng)用于香波、沐浴凝膠、膏霜、乳液、含電解質(zhì)高的水凝膠。另外,U20還可賦予產(chǎn)品亮麗的外觀,具有更好的流動(dòng)性和傾倒性提供了產(chǎn)品平滑、輕盈、柔軟的觸感。
(6)CarbopolUltrez21(新型易分散型共聚物)
化學(xué)名:丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交鏈共聚物
外觀:白色疏松粉末
性能:短流變性;高黏度;高透明度;低耐離子性;耐剪切性;有易分散、自潤(rùn)濕、高效增稠、較強(qiáng)的懸浮能力,可以賦予配方恒定粘度。
應(yīng)用:可用于凝膠、洗滌清潔用品、高電解質(zhì)產(chǎn)品等。
(7)PemulenTR-1(疏水改性共聚物)
化學(xué)名:丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交鏈共聚物
外觀:白色粉末
性能:短流變性
應(yīng)用:多功能增稠型乳化劑,用作水包油體系中的穩(wěn)定劑,可用于膏霜、乳液。
建議用量:0.2%~0.4%,以達(dá)到20.0%的含油量。
(8)PemulenTR-2(疏水改性共聚物)
化學(xué)品:丙烯酸酯/C10-30烷基丙烯酸酯交鏈共聚物
外觀:白色粉末
性能:長(zhǎng)流變性
應(yīng)用:多功能增稠型乳化劑,用作水包油體系中的穩(wěn)定劑,可用于乳液。
建議用量:0.15%~0.30%,以達(dá)到60.0%的含油量。
注意事項(xiàng):
1、卡波聚合物均具有剪切變稀的能力,且時(shí)間剪切越長(zhǎng)粘度恢復(fù)越慢,甚至造成粘度的永久性損失;
2、卡波聚合物對(duì)離子的容忍度均較差,處于過渡階段的Carbopol1342相對(duì)較高;
3、紫外線照射會(huì)對(duì)卡波聚合物的粘度造成損失,此損失是不可恢復(fù)的。
在應(yīng)用領(lǐng)域方面,卡波姆在個(gè)人護(hù)理和化妝品行業(yè)的應(yīng)用尤為突出。其優(yōu)異的增稠性能、高懸浮性能以及良好的生物相容性,使得卡波姆成為制作面霜、乳液、洗發(fā)水、沐浴露等產(chǎn)品的理想選擇。
圖表:化妝品行業(yè)中常用的卡波姆系列