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基于OSA淀粉与阿拉伯胶复配体系的色粉分散工艺及其相互作用研究认领

作者：

陈星宇

学位授予单位：

上海应用技术大学

摘要：

氧化铁黄亦被称为铁黄,是氧化铁的一水合物,其颗粒细腻具有良好的遮盖力、着色力以及耐光性、耐碱性、耐酸性等。并作为颜料与着色剂广泛用于各类琉璃陶瓷、混凝土、化妆品、建筑品材料、塑料制品以及橡胶制品等。色粉粒子本身具有较大的比表面积与比表面能,以及分子结构中氢键与分子之间的引力作用,令其容易聚沉。近些年来,大众普遍利用包覆技术来提高其分散性跟稳定性。辛烯基琥珀酸酐（Octenyl Succinic Anhydride,OSA）能够跟淀粉由酯化反应,产生辛烯基琥珀酸淀粉（OSA淀粉）,此水胶体具备两亲性,能够作为乳化剂以及包埋剂来使用。阿拉伯胶（Arabic Gum,AG）是美国食品药品监督管理局（FDA）允许在食品中使用的首批亲水胶体之一,为碳水化合物聚合体,具备优良的乳化特性、稳定与增稠作用,一般当作乳化稳定剂普遍在医药、化妆品以及食品等领域应用。本研究采用OSA淀粉与阿拉伯胶作为复合壁材,用于包埋氧化铁黄色粉,提高其在水基溶液中的分散性与稳定性。考虑到化妆品中高含量色粉的分散性与稳定性,用OSA淀粉和阿拉伯胶包埋氧化铁黄是一种高效的无毒无害型分散稳定色粉的方法,对于天然多糖在化妆品领域的开发应用具有重要意义。主要结论如下:1.通过探究OSA淀粉与阿拉伯胶复合壁材包埋的复配工艺,对色粉悬浮稳定分散剂进行了优化试验。首先确定复合壁材浓度、复合壁材比（OSA淀粉:AG）、芯壁比三个主要因素。把粘度跟离心稳定性（吸光度）作为考察指标,进行单因素和响应面优化试验确定了最佳工艺,为复合壁材浓度为4%,OSA淀粉与AG含量的比值为4:1,氧化铁黄与复合壁材含量的比值为3:2。2.氧化铁黄在在500℃内,脱水失重了大约14%。OSA淀粉在25-100℃的范围内因脱水失重,在200-310℃范围内时,由于高温OSA淀粉的羟基结构会发生降解,迅速失重。AG在25-200℃时由于水分损失轻微失重,当温度在240-330℃时,其稳定性变差,迅速失重48%左右。包合物OAF（OSA淀粉-Arabic Gum-Fe2O3·H2O）的质量损失主要被划为两个阶段,其一,温度低于200℃时,因水分蒸发引起的质量损失,另一阶段是高于200℃时,失重明显,而在400℃后,则几乎不失重。OAF在3℃时由于复合壁材层的降解开始熔化,在65℃时达到玻璃化转变温度。其热谱图具备比较宽的熔化转变温度范围,说明氧化铁黄被包覆以后具备良好的热稳定性。氧化铁黄颜料在17.7°、21.1°、34.6°、35.3°、36.7°、53.1°跟59.3°时出现衍射峰,OAF与氧化铁黄的衍射峰强度略有不同但形状相似。通过透射电镜与扫描电镜观察到氧化铁黄颗粒与OAF都为长条状,且大小尺寸不同,包裹层厚度约为20 nm。3.表观粘度会随着OAF溶液浓度的增加而变大,浓度为40%时粘度值达到43 m Pa·s,但色浆仍具有良好的流动性。OAF的Zeta电位的绝对值随着pH的升高而增大,稳定性也会变强,在pH>8时,稳定性相对更好。OAF浓度的增加会使接触角与表面张力会变小,其润湿铺展能力更好,且接触角都小于90°,说明OAF溶液的润湿性以及亲水性不错,比较容易粘附于皮肤上。使用LUMi Sizer对湿法混匀后的OAF色浆进行加速稳定性测试,发现随着OAF溶液浓度的升高不稳定指数变小,体系稳定性更强。4.OF（OSA淀粉-Fe2O3·H2O）、AF（Arabic Gum-Fe2O3·H2O）、OAF的弹性模量（G′）跟黏性模量（G″）都会随着角频率（ω）的增大而增大,且G″始终高于G′,表明此体系是以黏性性质为主。这些混合体系的tanδ值都大于1,且tanδ值都会随着角频率（ω）的增大而减小,表明凝胶强度变弱,弹性比例变大。这三种体系的剪切应力跟表观黏度均会因着剪切速率的增大而减小,表现为典型的假塑性流体。

摘要译文

关键词：

氧化铁黄; 辛烯基琥珀酸淀粉; 阿拉伯胶; 结构表征; 悬浮稳定

学位年度：

2023

学位类型：

硕士

学科专业：

生物化工

导师：

冯涛

中图分类号：

TQ658[化妆品]

学科分类号：

081702[化学工艺]

D O I：

10.27801/d.cnki.gshyy.2023.000277