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运用X射线荧光分光光度法研究阳离子聚合物对洗发露中的硅油吸附性的影响
Aaron译自DOW公司产品文献
介绍
硅油共聚物特别是一些非离子硅油共聚物如二甲基硅油等，现在在个人护理产品中的应用已很普遍。这些独特的油质原料由于其很低的表面张力，所以可以很好地在亲水或疏水表面铺展。当应用到头发或皮肤上时，它们便能在湿或干的状态时提供优异的感觉。

阳离子聚合物同样在个人护理行业广受欢迎，因为它们拥有天生的易于与头发和皮肤的阴离子表面亲合的特性。在阴离子体系中，阳离子聚合物由于正电荷和分子量共同作用可以带来吸附，这已在前面作过讨论。

现在很多香波和沐浴露产品都采用阳离子聚合物和乳化硅油复配的方法给消费者提供调理感觉。但是，对于在使用过程中这两个东西都作用到身体上时它们之间的相互影响这个问题，却鲜有工作去进行。最近，我们发现应用X射线荧光分光度法可以来检查阳离子多聚糖对硅油的吸附性之影响。该技术的这项应用是独特的，它允许我们通过检查一个角蛋白表面，如头发，在非破坏性情况下的表现，来确认一个水溶解的阳离子聚合物对一个水分散性的二甲基硅油吸附性的影响行为。

我们希望可以把讨论范围扩大，把阳离子聚合物的浓度对硅油吸附性的影响一并包括在内。另外，我们将出示这样一个结果，即用我们的模版香波得到的结果和我们在市场上的"2合1"调理香波中发现的硅油吸附情况关联得相当好。

实验
模版香波配方和在这个研究中采用的阳离子聚合物如表1所示。测试的要点，用香波洗得要点，以及其它一些重要的信息均到处可见。不过，我们认为，简单地描述一下X射线荧光分光光度计在我们这个特殊的应用上的工作原理以及一些重要的误差来源是对测量结果有帮助的。
表1 配方内容


补充：1、硅油采用高分子量的硅胶和低分子量的可流性硅油按60：40的比例复合；
2、A聚合物：分子量约为40万的PQ-10，季铵氮含量约为1%；
3、B聚合物：分子量约为90万的PQ-10，季铵氮含量约为1%；

我们同时用到一台KEVES的能量分散仪和一台菲利普的P2400电子波长分散仪。能量分散和波长分散这些术语和分辨波长的方法以及对之命名的人有关，我们建议一个最近的评论，是由TOROK等人提出。菲利普的设备更为先进，在分析过程中它用来旋转样品。我们已经发现，由于头发的方向性，在分析过程中旋转头发纤维是很重要的，但是，在Kevex仪器上，我们用手工的方法来在90度的范围内旋转发束，取得的结果和用仪器来作的结果有很好的关联性。我们还发现分析技术中最大的错误来源是发生在香波的准备和发束的清洗上面，不过，我们已大致制订出我们的操作步骤来尽可能地令这些错误源最小化。

图1显示的是X-射线分光光度计的简单示意图（略）。很简单，主要装置是一个笔直的激发设备，样品（如发束）就放在那里，它将接受来自X-射线管中的幅射。X-射线打在发束上，光束的直径约在1英寸左右，它们引起各种原子发出多余的能量，这些能量在特定的波长下，便会导致荧光。我们的技术就是测量从这些原子（如硅）发出的信号，而不考虑一个化合物的内部影响。硅的特征荧光波长在1.74KeV，叫作Ka波。

X-射线的能量只能在发束上击穿几个微米，所以它只能用来测量那些沉积在发束表面也就是头发表皮上的硅油。因为我们并不知道硅油在头发上吸附的绝对值（虽然实验方法好象是可以测到），我们正在寻找可以替代之的硅油吸附的定性研究结果。因此，只有发束是在非常注意控制一致性的香波配方以及相似的处理条件下，包括头发的类型都一样的前提下，这样的结果才可用来评估，这样精确控制的发束的使用才对相关数据有鉴定意义。

结果与讨论
在最初的讨论中，我们注意到了一个令人惊奇的结果，如图2所示（图略）。当未经处理的棕色发束用一个含有乳化硅油但不含阳离子聚合物的香波模版（配方E）来洗时，硅油不仅仅是吸附，而且在多次洗后，还表现出了明显的积聚现象。实验中一些处理的发束也有同样的表现，包括用加了一个非离子表面活性剂，15-pareth-9，的配方G洗过一遍的发束和用我们的香波基体没加硅油或阳离子聚合物（配方F）洗了一遍及10遍的发束。然而，当我们在检查配方A（含有低分子量的聚季铵盐-10，0.5%用量）的实验数据时，我们注意到在最初的简单清洗时，硅油的吸附比只用乳化硅油的配方有轻微的下降，然后在多次洗后，阳离子聚合物的存在看来好象是调整了硅油的吸附，并且积聚的现象也得到了抑制。

这就给了我们一个暗示，即在洗的过程中，两个聚合物一定是相互作用的，特别在一些现代的配方中，只不过由于如高的剪切速度、泡沫、稀释效果等带来的应用复杂性，现在还有些不清楚。当阳离子聚合物在硅油吸附性上的影响从这些实验中可以很显然地看出来后，类似的，硅油对阳离子聚合物的影响却还未知，这个方面正是我们实验室目前的一个研究方向。

图2还可以看出阳离子聚合物分子量的影响力。当它们的分子量增大时，（对比配方A和配方D）吸附到头发上的硅油也同步增加。我们注意到，即使是在一次简单的清洗中，高分子量的PQ-10可以比低分子量的同类产品多吸附近60%的硅油。这个会给我们一个更深的提示，即那些可能的因素如在洗发过程中香波的流变性或阳离子聚合物的亲水性大小等等，均有可能在硅油的吸附上起到作用。

再看看阳离子浓度的影响效果。我们会发现到中等分子量的阳离子聚合物，象聚合物A，当它的浓度降到0.3%时，即使再洗一遍，也不会对硅油的吸附产生多大的改变，（比较配方A和B）如图3所示。（图略）。但是，当它的浓度降到0.1%时，（配方C），影响的效果就十分显著了，香波表现出来的行为就好象没有加阳离子聚合物一样，也就是说，硅油积聚的现象又出现了。这说明，当阳离子聚合物的浓度降低到一个特定的水平下时，它的和硅油复配并且影响硅油吸附的能力就大大降低了。

我们还对我们的这种分析技术是否对市场上的香波也有同样的支持效果感到好奇。出于这个原因，我们选择了一个市场上的二合一香波作了检查，该香波大概拥有如我们的含有PQ-10的模版香波近似的表面活性剂基质，可是，我们没法准确地知道它们的配方组成或者其成分的浓度。市场上的香波中也还含有其它的辅助成分，而在我们的模版香波中则没有包含它们。实验的数据如图3所示。从此中可见，这个香波样品导致的硅油吸附量和我们的含有0.3%阳离子聚合物的模版香波导致的硅油吸附量有着本质上的相同，甚至在经过多次的清洗之后，结果仍然相近。我们为此感到高兴。因此，我们描述的X-射线荧光法对真实的香波样品有也是有用的。

结论
我们已经证明了X-射线荧光光谱学可以是一个很有用的分析从乳化态的表面活性剂体系中释放出来的组份的表现行为的工具。我们已经在这篇论文中研究了硅油在头发上的吸附，以及溶解性的阳离子聚合物可以加强这个吸附。可能的话看来这个技术还可以扩展到更广泛的胶体体系范围中去，比如，去头皮屑剂（如吡咯烷酮锌）的研究、物理防晒剂如钛白粉的研究，等等。事实上，当我们在发束上作这个实验时，并没有什么迹象表明有什么理由来回答为什么这个技术就不能用在其它的纤维或膜质的类型，比如说皮肤上面。

作者：221.220.43.* 日期：2009/5/30 9:33:26 　 回复