天然保湿材料吸湿和保湿性能研究

天然保湿材料吸湿和保湿性能研究

用于维持或增加皮肤的水含量，改善由皮肤缺水引起的皮肤干燥，以及瘙痒和脱屑等临床症状。保湿剂按其来源可分为天然保湿剂和合成保湿剂1实验1.1化学试剂、试剂与仪器原料:羧甲基纤维素钠,分析纯,天津巴斯夫化工有限公司;海藻酸钠,化学纯,中国医药集团上海化学试剂公司;壳聚糖,生化试剂,脱乙酰度>90%,上海伯奥生物科技有限公司;魔芋葡甘聚糖,生化试剂,湖北恩施宏业公司;甘油,分析纯,湖北化工科技开发公司。所有试样使用前均于50℃真空干燥48h。仪器:热重分析仪,WRT-2P,上海精密科学仪器有限公司。1.2测试测试1.2.1干燥器内的相对湿度温度为20℃时,在干燥器底部加入饱和盐溶液如选用硫酸铜、氯化铵、氯化钙从而控制干燥器内的相对湿度(Relativehumidity,RH)分别为98%、84%、32%式中:m1.2.2保湿保湿实验温度为20℃时,在干燥器底部盛有200g经干燥过的变色硅胶,然后放入完成吸湿实验的样品进行保湿实验。每隔24h将结晶皿取出称重,由式(2)计算保湿率:式中:H1.2.3测试中的tga测试将已吸水达到饱和的样品取出进行TG测定,扫描温度范围为30~180℃,升温速率为10℃/min。2结果与讨论2.1羧甲基纤维素钠、甘油、魔芋葡甘聚糖的结构及吸湿特征检测图1(a)是当相对湿度为98%时各样品的吸湿实验结果。从图中可以看出,随着时间的延长,各样品的吸湿率逐渐增加,而且最初24h内吸湿率增加的幅度要快些,但超过24h后,魔芋葡甘聚糖、海藻酸钠和壳聚糖的吸湿率基本饱和,而羧甲基纤维素钠和甘油继续增加,不过增加速率也逐渐变缓。在168h时,各试样按照吸湿率从大到小的顺序依次为:羧甲基纤维素钠>甘油>海藻酸钠>魔芋葡甘聚糖>壳聚糖。其中,羧甲基纤维素钠与甘油的吸湿率要明显高于其它样品。这可从其分子结构中看出,羧甲基纤维素钠分子中除含有大量的-OH外,还含有亲水性更强的-COONa。甘油虽为小分子,但1分子甘油中含有3个-OH,其亲水性也是很强的。海藻酸钠分子中也有-COONa,因而其吸湿能力也很高。而魔芋葡甘聚糖和壳聚糖分子结构中主要是-OH或-NH将图1(b)、图1(c)与图1(a)作比较,可以看出其吸湿情况基本类似,但在同一时段时,各样品的吸收率不同。很明显,湿度愈大,样品的吸湿率愈大。同时可以看出,样品的吸湿率愈大,其吸湿率受湿度影响愈大,如对羧甲基纤维素钠来说,当RH为98%、84%及42%时,吸湿率分别为166.47%、80.14%及37.55%;而对魔芋葡甘聚糖来说,当RH为98%、84%及42%时,吸湿率分别为21.59%、13.55%及9.35%。此外还可以看出,在低湿度时(见图1(c)),甘油的吸湿率最终要高于羧甲基纤维素钠,而在高湿度时,则相反(见图1(a)与图1(b)),这可能与甘油是小分子的缘故有关。2.2保湿率的顺序图2为各试样的保湿实验结果。从图2可以看出,各试样的保湿率按照从大到小的顺序依次为:壳聚糖>魔芋葡甘聚糖>海藻酸钠>甘油>羧甲基纤维素钠。其顺序与吸湿率顺序刚好相反,而且,在48h以前,各试样的保湿率几乎持续减小,随后减小的趋势逐渐缓和。因此采用48h进行保湿性能的初步筛选有一定的合理性。甘油和羧甲基纤维素钠下降的速率远大于其它3种样品。可见,有的吸湿剂虽然其吸湿能力强,但保湿能力却不一定强,具体应用上应该综合考虑。2.3失重率的变化图3为样品的热重分析结果。从失重率和温度的曲线可以看出,随着温度的升高,各样品的失重率加快,但温度升高到一定的程度,各样品的失重率变缓。其中在90℃左右,魔芋葡甘聚糖、海藻酸钠、壳聚糖的失重率基本不再变化,而甘油和羧甲基纤维素钠的失重率继续增加,在120℃时这两种样品的失重率曲线也趋于平缓。我们可以这样认为,在120℃以前,5种样品的失重率的变化主要是由于样品中的自由态水分(包括氢键缔合水)的失去引起的。如果继续升高温度,则会引起分子内失水导致质量下降,这不是我们要考虑的。另外值得注意的是,该曲线与前面的吸湿曲线变化趋势恰好相反,与保湿曲线则基本一致。这说明,通过TGA不仅可以反映各试样随温度变化的保湿情况,而且也可以反映各样品本身的保湿能力。3钠、甘油、魔芋葡甘聚糖比较了4种天然保湿材料与甘油的吸湿性能,发现168h时,在较高相对湿度如RH=98%和84%时,吸湿能力大小为:羧甲基纤维素钠>甘油>海藻酸钠>魔芋葡甘聚糖>壳聚糖;在低相对湿度如RH=32%时,吸湿能力大小为:甘油>羧甲基纤维素钠>海藻酸钠>魔芋葡甘聚糖>壳聚糖;同时将这4种天然保湿材料的保湿性能