化妆品化妆品流变特性以及生产设备

1、关于化妆品化妆品的流变特性及生产设备第一张，PPT共七十一页，创作于2022年6月第四章 化妆品的流变特性 化妆品的流变特性是化妆品的重要特性之一，它主要涉及化妆品的黏（粘）性、弹性、硬度、润滑性、可塑性、分散性等物理性质 2第二张，PPT共七十一页，创作于2022年6月第四章 化妆品的流变特性 3第三张，PPT共七十一页，创作于2022年6月第四章 化妆品的流变特性 4第四张，PPT共七十一页，创作于2022年6月第四章 化妆品的流变特性 流变学(rheology)是指研究物质（固体）变形和（气、液体）流动的科学，1929年由宾汉（Bengham）和克劳福德（Crawford）提出。物体的二

2、重性：物体在外力作用下可观察到变形和流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的变形性和流动性。流动是液体和气体的主要性质之一，流动的难易程度与流体本身的黏性有关，因此，流动是一种非可逆性变形过程。5第五张，PPT共七十一页，创作于2022年6月第一节 剪切应变和剪切速率Shear stress剪切应力单位面积所受的拖拉作用力/剪切力6第六张，PPT共七十一页，创作于2022年6月剪切应力（Shear stress)使各液层间产生相对运动的外力叫剪切力，在单位液层面积（A）上所需施加的这种力称为剪切应力，简称剪切力。也称切变应力以S表示7第七张，PPT共七十一页，创作于2022年6月剪切应变

3、（Shear Strain）Shear Strain剪切应变单位长度的拉长I0I=gconstantmm=外力F的作用下，物体长度的相对变化叫剪切应变I0I8第八张，PPT共七十一页，创作于2022年6月杨氏模量G杨氏模量用来表示材料对形变的阻力g=G杨氏模量G：物体所受的剪切应力与剪切应变g的比值9第九张，PPT共七十一页，创作于2022年6月剪切速率(rate of shear)速度梯度（dv/dy）叫做剪切速率(rate of shear), 单位为S-1dv/dy也称切变速率，以D表示。设想在层流中10第十张，PPT共七十一页，创作于2022年6月剪切速率 在流速不太快时，可将流动着的

4、液体视为互相平行移动的液层叫层流（如下图），由于各液层的速度不同，便产生速度梯度dv/dy，这是流动的基本特征。 voy速度梯度的产生是由于流动阻力的存在，流动较慢的液层阻滞流动较快液层的运动。剪切速率也称为“剪切梯度”、“速度梯度”、“应变率”、“变形率”等第十一张，PPT共七十一页，创作于2022年6月第二节 流体类型 流变学研究中，流体可分为完全流体（理想流体）和黏性流体（实际流体）。 化妆品工艺学研究中，根据流变特性可将流体分为牛顿流体和非牛顿流体。非牛顿流体又分为塑性流体、假塑性流体、胀流流体、宾汉流体等12第十二张，PPT共七十一页，创作于2022年6月牛顿公式：纯液体和多数低分子

5、溶液在层流条件下的剪切应力（）与剪切速率（ ）成正比。遵循牛顿公式的流体称为牛顿流体。黏度（系数），是表示流体黏性的物理常数。单位为Pas。第二节 流体类型一牛顿流体黏度：在液体流动过程中，由内摩擦力而产生的流动阻力称为黏度，是重要参数。=第十三张，PPT共七十一页，创作于2022年6月= /1/由图4-3曲线1可知，牛顿型流变曲线是直线，其剪切速率与剪切应力呈线性正比。14第十四张，PPT共七十一页，创作于2022年6月一、牛顿流体牛顿流体的特点： 1、一般为低分子的纯液体或稀溶液； 2、在一定温度下，牛顿液体的黏度为常数，它只是温度的函数，随温度升高而减小。 3、黏度不受剪切应力或剪切速率

6、影响。因此，溶液状态的化妆品，比如发油、防晒油、化妆水、香水等可以当作牛顿流体来处理。第十五张，PPT共七十一页，创作于2022年6月二非牛顿流体实际上一些乳化体、混悬剂、软膏、悬浮体等化妆品既有黏性又有弹性，被称为黏弹性物体，不符合牛顿定律，这些流体称为非牛顿流体，这种的流动现象称为非牛顿流动。16第十六张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 凡不遵守牛顿公式的流体，统称为非牛顿型流体。非牛顿型流体又可分为塑性流体、假塑性流体、胀（或涨塑）性流体等。 二非牛顿流体17第十七张，PPT共七十一页，创作于2022年6月二非牛顿流体（一）塑性流体塑性流体也叫宾汉流体，其流变曲线不经过原点，当值

7、小于层流剪切力M时呈曲线；而当值大于层流剪切力M（或上限屈服值）后，流动形式和牛顿流体完全相同，呈直线；当值大于L（静切力或下限屈服值）时流体开始滑动，当剪切应力超过临界值y（开始流体系开始流动，剪切速率和之间跟牛顿流体一样呈直线关系。动时的临界剪切力，也叫屈服值）时，第十八张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 化妆品中，比如，牙膏、唇膏、发蜡、无水油膏霜、湿粉、粉底霜及一些浓度较高的乳状液等表现出塑性非牛顿流体的性质，属于剪切变稀非塑性流体。 二非牛顿流体剪切变稠：如果流体的黏度随剪切速率的增加而增大，这种现象叫剪切变稠，简称切稠；剪切变稀：如果流体的黏度随剪切速率的增加而减小，这种现

8、象叫剪切变稀，简称切稀；19第十九张，PPT共七十一页，创作于2022年6月二非牛顿流体（胀性流体）（塑性流体、假塑性流体）20第二十张，PPT共七十一页，创作于2022年6月假塑性流体也叫准塑性流体，它的的表观粘度随剪切速率的增大而减小，即流动越快越显得稀，最终达到恒定的最低值，属于剪切变稀非塑性流体。例：大多数大分子溶液、乳状液、润肤霜等。 （二）假塑性流体特点：流变曲线从原点开始，没有屈服值，剪切应力很小就可以开始流动。21第二十一张，PPT共七十一页，创作于2022年6月胀（或涨塑）性流体 一些固体粉末的高浓度浆状体被搅动时，其体积和刚性均有增加，称为胀性流体。例： 40%-50%淀粉

9、糊多数粉末等 （三）胀性流体特点：流变曲线从原点开始，没有屈服值。它的的表观粘度随剪切速率的增大而增加，属于剪切变稠流体。22第二十二张，PPT共七十一页，创作于2022年6月1. 触变性定义 在一定温度下，非牛顿流体在外力（如搅拌等）作用下粘度随时间降低，变成易流动的，而在外力取消后又恢复到原来粘度的特性 。4.2 触变性 4 化妆品的流变特性 23第二十三张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 (a) (b) 恒定剪切速率下剪切应力随时间的变化 剪切应力 时 间 给予一定剪切速率 4.2 触变性 24第二十四张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 体系的触变性与质点的性状有关，针状

10、或片状的质点比球形质点易于表现出触变性。由于它们的边或末端间的相互吸引而搭成架子，流动时的结构被拆散，且剪切应力使质点定向，被拆散的质点要靠布朗运动使颗粒末端或边相互碰撞才能重建结构，这个过程需要时间，因而表现出触变性。2. 影响触变性的因素4.2 触变性 25第二十五张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 触变性实际情况相当复杂，影响触变性的因素是多方面的，如质点的大小（较小质点有较小触变性），电解质的存在，质点间的距离、体系的弹性、塑变值、介电常数、偶极距、介质的pH值和容器形状等。 4.2 触变性 26第二十六张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 剪切速率保持一定的变化，首先增

11、加速率，使体系结构破坏，然后再逐渐减小，使体系结构恢复，在未给予结构平衡时间和各剪切速率下测定其剪切应力或粘度，可得到滞后环。通过计算环的面积，可以知道体系触变性的程度。环的面积越大，触变性越大。 3. 触变性的大小4.2 触变性 27第二十七张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 剪力（Pa） 剪速（rpm） 触变性滞后环 4.2 触变性 28第二十八张，PPT共七十一页，创作于2022年6月4.3 黏弹性1. 黏弹性流体 黏弹性流体是指流体具有液体的黏性和固体的弹性，并且能在形变后呈现弹力恢复。 一些凝胶化妆品、膏体、乳液，特别是一些含有聚合物的体系都表现出黏弹性。4 化妆品的流变特性

12、 29第二十九张，PPT共七十一页，创作于2022年6月2. 黏弹性流体特性（1）记忆效应（2）膨胀效应（3）爬杆效应（4）湍流抑制效应 高分子稀溶液的湍流摩擦阻力比纯溶剂小。4.3 黏弹性 30第三十张，PPT共七十一页，创作于2022年6月3. 线性粘弹性流体的力学模型3.1 基本模型 虎克弹簧牛顿弹簧4.3 黏弹性 31第三十一张，PPT共七十一页，创作于2022年6月3.2 应用模型 Kelvin模型Maxwell模型4.3 黏弹性 32第三十二张，PPT共七十一页，创作于2022年6月1. 感观评价与流变学性质的关系 化妆品的感观质量是决定其受消费者喜爱程度的重要因素。如何确定一些可

13、测定的物理量和一般消费者反应之间的相关性是化妆品质量评价的重要问题。其中较重要的是感观评价与流变学性质的关系。4.4 流变特性在化妆品中的应用4 化妆品的流变特性 33第三十三张，PPT共七十一页，创作于2022年6月1.1 感观评价取样涂抹用后感觉4.4 流变特性在化妆品中的应用1.2 流变学性质粘度屈服值流变曲线类型弹性触变性等34第三十四张，PPT共七十一页，创作于2022年6月1.3 感观评价与流变学性质 的关系的测定 方法是在与使用过程相近的剪切速率条件下，测定有关流变学性质，通过感官分析和测定得出的流变学参数的比较，确定感官判断鉴别阈值和分级，最后确定其相关性。 4.4 流变特性在

14、化妆品中的应用35第三十五张，PPT共七十一页，创作于2022年6月2. 取样2.1 取样 将产品从容器内取出，包括从瓶中倒出或挤出、用手指将产品从容器中挑出等。这一阶段需要评价的感官特性是稠度。2.2 稠度 稠度分为低稠度、中等稠度、高稠度。是产品感官结构的描述，产品抵抗永久性形变的性质和产品从容器中取出难易程度的量变。4.4 流变特性在化妆品中的应用36第三十六张，PPT共七十一页，创作于2022年6月3. 涂抹3.1 涂抹 根据产品性质一功能，用手指尖把产品分散在皮肤上，以每秒两圈的速度轻轻地作圆周运动，再摩擦皮肤一段时间，然后评价其效果，主要包括分散性和吸收性。4.4 流变特性在化妆品

15、中的应用37第三十七张，PPT共七十一页，创作于2022年6月3.2 可分散性 根据涂抹时感知的阻力来评估产品的可分散性。十分容易分散的为“润滑”，较易分散的为“滑”，难于分散的为“摩擦”。4.4 流变特性在化妆品中的应用38第三十八张，PPT共七十一页，创作于2022年6月3.3 吸收性 产品被皮肤吸收的速度，可根据皮肤感觉变化、产品在皮肤上的残留量（触感到的和可见的）和皮肤表面的变化进行评价。可分为快、中、慢三级。吸收性主要与油分的结构（分子量大小、支链等）和组分（油水相比例，渗透剂的存在等）有关。 4.4 流变特性在化妆品中的应用39第三十九张，PPT共七十一页，创作于2022年6月4.

16、 用后感官评价 指产品涂抹于皮肤上后，利用指尖评估皮肤表面的触感变化和皮肤外表观察。包括皮肤上产品残留物的类型和密集度、皮肤感觉的描述等。4.4 流变特性在化妆品中的应用40第四十张，PPT共七十一页，创作于2022年6月4.1 皮肤上产品残留物4.1.1 残留物的类型膜（油性或油腻）覆盖层（蜡状或干的）片状或粉末粒子。4.1.2 残留物的量小中等多4.4 流变特性在化妆品中的应用41第四十一张，PPT共七十一页，创作于2022年6月4.2 皮肤感觉干（崩紧）润湿（柔软）油性（油腻） 这些主要与产品油分性质和组成、含粉末颗粒度等有关。 4.4 流变特性在化妆品中的应用42第四十二张，PPT共七

17、十一页，创作于2022年6月4.5 流变性质的测定1.粘度法1.1 毛细管粘度计 适用于测量液体化妆品的黏度。 注意控温和保温及液体流出时间。4 化妆品的流变特性 43第四十三张，PPT共七十一页，创作于2022年6月1.2 Brookfield粘度计 适用于实测量非牛顿流动黏性液体的黏度。4.5 流变性质的测定44第四十四张，PPT共七十一页，创作于2022年6月1.3 同轴转筒型粘度计 适用于研究。4.5 流变性质的测定45第四十五张，PPT共七十一页，创作于2022年6月1.4 圆锥子板型粘度计 适用液、膏等。4.5 流变性质的测定46第四十六张，PPT共七十一页，创作于2022年6月2

18、. 线性粘弹性行为的测定2.1 振动式流变仪2.2 正交流变仪4.5 流变性质的测定47第四十七张，PPT共七十一页，创作于2022年6月第五章 化妆品的生产设备 48第四十八张，PPT共七十一页，创作于2022年6月5.1 液体和乳液制品 主要生产设备常见的乳化设备有:搅拌釜胶体磨均质器真空搅拌乳化机超声波乳化设备等5 化妆品的生产设备 49第四十九张，PPT共七十一页，创作于2022年6月1. 搅拌釜 又称乳化搅拌锅。是一类以搅拌粘度低的流体为主、适用于液-液混合及固-液悬浮液的混合机械装置，即在搅拌锅内用机械搅拌的方法，强制液体运动来实现均匀混合。在化妆品生产中如生产洗发香波、护发素、化

19、妆水、香水等大都采用这种装置。 5.1 液体和乳液制品主要生产设备50第五十张，PPT共七十一页，创作于2022年6月2. 胶体磨 胶体磨是一种剪切力很大的混合乳化设备。它主要是通过转子和定子之间由于高速运转所产生的剪切力而起到研磨、剪切、分散作用。 5.1 液体和乳液制品主要生产设备51第五十一张，PPT共七十一页，创作于2022年6月3. 均质器 均质器的操作原理是将要乳化的混合物在很高的压力下自一小孔挤出，是一种具有较强的剪切、压缩、冲击等作用的高效搅拌设备。 5.1 液体和乳液制品主要生产设备52第五十二张，PPT共七十一页，创作于2022年6月真空均质乳化机 真空均质乳化机是在密封的

20、抽真空的容器内，中间有均质器，转速为500-10000 r/min，可无级调速，另外还有带刮板的框式搅拌桨，转速为10-100 r/min，为缓慢搅拌，以及桨式搅拌器，为快速搅拌，转速为150 r/min。5.1 液体和乳液制品主要生产设备53第五十三张，PPT共七十一页，创作于2022年6月真空均质乳化器具有三大优点：（1）减少乳剂的空气泡含量至最低程度，增加乳化的表面光洁度；（2）能减少和避免与空气接触，使其免受细菌污染；（3）由于在真空状态下进行搅拌，因此减少了氧化过程。 5.1 液体和乳液制品主要生产设备54第五十四张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 5.2 粉类产品主要生产设

21、备1. 混合机 混合机主要用于粉状化妆品原料的混合。能承担粉体原料的预备混合、整个粉体的调料混合，如调色或调香混合等。5 化妆品的生产设备 55第五十五张，PPT共七十一页，创作于2022年6月2. 三辊研磨机 在化妆品制造生产过程中是一种应用比较广泛的设备。如冷霜、粉霜、唇膏等产品制造生产可采用三辊研磨机。5.2 粉类产品主要生产设备56第五十六张，PPT共七十一页，创作于2022年6月5.2 粉类产品主要生产设备57第五十七张，PPT共七十一页，创作于2022年6月 研磨机在铸铁的机架上装有三只不同的转速的，用花岗石或不锈钢制成的轧辊。轧辊转动时，物料从第一与第二只轧辊间加入进行压轧、研磨，后带至第二与第三辊之间进一步压轧，物料转至第三轧辊边缘处，被装置的刮刀刮下流至料筒内。 5.2 粉类产品主要生产设备58第五十八张，PPT共七十一页，创作于2022年6月3. 粉碎机 粉碎机是制作粉状化妆品的主要设备。它可将粉体原料进行粉碎，以达到生产各种粉类产品要求的细度。5.2 粉类产品主要生产设备59第五十九张，PPT共七十一页，创作于2022年6月4. 筛粉机 筛粉机是粉状化妆品的制造除了需粉碎磨细外，还要用过筛的方法筛除混入