多元醇对K-卡拉胶/刺槐豆胶复配凝胶性能的影响研究
本研究采用质构仪与流变仪，系统考察甘油、丁二醇（BG）、双丙甘醇（DPG）、1,3-丙二醇（PDO）四种化妆品常用多元醇，在单一添加及两两复配（总质量分数10%）条件下，对K-卡拉胶（KC）与刺槐豆胶（LBG）按1:1复配凝胶的硬度、流变特性、热稳定性及使用肤感的影响，并进一步分析其对单一组分（KC硬度、LBG黏度）的作用机制。
研究亮点速览
① 凝胶硬度提升效果：甘油对硬度基本无增强作用；丁二醇、双丙甘醇和1,3-丙二醇在≥8%时显著提升硬度，其中双丙甘醇效果最强。
② 复配协同增效：多元醇两两复配具明显协同作用；丁二醇与双丙甘醇在4:6或6:4比例下协同效应最为突出。
③ 刺槐豆胶黏度影响：黏度随多元醇含量增加而上升，增强能力排序为：双丙甘醇＞丁二醇＞甘油≈1,3-丙二醇。
④ 热性能改善：所有多元醇均可提高凝胶化温度（Ts）与胶化温度（Tm）。甘油在8%时达峰值；丁二醇与双丙甘醇在6%–10%范围内提升显著（+8–14℃）。
⑤ 耐热稳定性提升：甘油:双丙甘醇（2:8）、甘油:1,3-丙二醇（2:8）、丁二醇:双丙甘醇（任意比例）等复配体系显著提升Ts与Tm，增强耐热稳定性。
⑥ 储存与温变稳定性：含多元醇凝胶在常温、-15℃及45–50℃条件下硬度变化更小，析水与熔融程度随多元醇含量升高而降低，稳定性显著优于空白组。
⑦ 肤感调控特性：丁二醇、双丙甘醇及高含量1,3-丙二醇可增强凝胶韧性，但降低贴肤性；甘油及低含量1,3-丙二醇则更利于提升软度与贴肤性。
实验部分
主要试剂
① 甘油，丰益油脂科技有限公司；
② 丁二醇（BG），山东海科新源材料科技股份有限公司；
③ 双丙甘醇（DPG），SK picglobal Co., Ltd；
④ 1,3-丙二醇（PDO），Primient Covation LLC；
⑤ 刺槐豆胶GENU GUM type RL-200，美国CP Kelco公司；
⑥ 卡拉胶BLK 1060，浙江上方生物科技有限公司；
⑦ 对羟基苯乙酮，德之馨香精香料（南通）有限公司；
⑧ 苯氧乙醇，托尔专用化学品有限公司；
⑨ 纯化水，实验室自制。
多元醇凝胶配方制备
固定KC与LBG质量分数均为1%，配制含多元醇0%、2%、4%、6%、8%、10%共6个梯度溶液。配方见表1。
KC-LBG复配凝胶的制备
单一多元醇体系：KC与LBG各1%，多元醇设0%–10%六梯度；
复配多元醇体系：总多元醇含量10%，按质量比2:8、4:6、6:4、8:2配制。配方见表2。
实验结果与讨论
1 不同质量分数多元醇对KC-LBG凝胶硬度的影响
图1显示：甘油持续降低KC凝胶硬度；其余三种多元醇在≤4%时亦呈负向影响，≥6%后硬度开始显著提升，其中双丙甘醇增幅最大。
图2表明：
• 2%添加量下，四者对硬度提升均不显著，甘油与丁二醇甚至略低于空白组；
• 甘油在2%–10%范围内硬度基本不变，无正向贡献；
• 1,3-丙二醇在6%处出现短暂下降后回升；丁二醇与双丙甘醇在2%–10%呈持续增强趋势，且双丙甘醇略强于丁二醇；
• ≥8%时，丁二醇与双丙甘醇的增强效果已超过1,3-丙二醇10%的效果。
2 两种多元醇复配对KC-LBG凝胶硬度的影响
图3显示：
• 甘油与PDO/BG/DPG复配时，硬度随甘油占比升高而下降；但甘油:DPG=2:8时存在协同增效；
• PDO:BG复配中，BG占比越高硬度越高，宜以BG为主、PDO为辅；
• PDO:DPG复配中，2:8配比协同最强，8:2次之，比例接近时无显著协同；
• BG:DPG所有配比（尤其4:6与6:4）均呈现最强协同增强作用。
3 不同质量分数多元醇对刺槐豆胶黏度的影响
图4显示：2%添加量下黏度提升微弱；随含量增至10%，双丙甘醇与丁二醇显著提升黏度，增强能力为：双丙甘醇＞丁二醇＞甘油≈1,3-丙二醇。该效应可能源于多元醇与刺槐豆胶分子间氢键形成，或溶液极性、介电常数变化所致。
4 单一多元醇对KC-LBG凝胶流变特性的影响
图5表明：四种多元醇均能提高凝胶化温度（Ts）与胶化温度（Tm）。
• 甘油提升幅度最小，8%时达峰值（Ts↑约6℃），10%时反降；
• 丁二醇与双丙甘醇在6%–10%时Ts提升8–14℃；1,3-丙二醇需达8%–10%才表现相近；
• 提升机制可能与多元醇降低体系介电常数、削弱卡拉胶氢键能力，以及促进刺槐豆胶黏度上升有关。
5 多元醇复配对KC-LBG凝胶流变特性的影响
图6显示：总含量10%的复配体系中，Ts与Tm整体高于单一体系，有利于提升耐热稳定性。
• 甘油:PDO=2:8、甘油:DPG=2:8、PDO:DPG=4:6与8:2、BG:DPG全系列配比均呈现明显正协同；
• BG:DPG各配比Ts稳定在50–54℃，较单一体系高5–9℃。
6 稳定性测试
3个月常温储存：含多元醇样品硬度无明显变化；空白组硬度下降约30%。
-15℃低温测试：空白组与2%多元醇组析水严重、硬度下降约50%；其余组下降幅度10%–50%，且随多元醇含量升高而减小。
45–50℃高温测试：硬度略有上升（+3%–10%），熔融程度随多元醇含量升高而减弱；50℃下失重率1.5%–3%，硬度增大主因失水。
7 凝胶面膜肤感评价
图7显示：
• 双丙甘醇、丁二醇及高含量1,3-丙二醇可增强凝胶韧性，但贴肤性（防滑移能力）下降；
• 甘油及低含量1,3-丙二醇更利于提升软度与贴肤性。
结论
① 多元醇复配较单一添加更具协同增效作用，可更显著提升凝胶硬度、改善凝胶化/溶胶化温度；
② 在≤10%添加范围内：甘油对硬度无改善；丁二醇、双丙甘醇、1,3-丙二醇在≥8%时有效增强硬度；甘油:DPG（2:8）、PDO:BG（2:8）、PDO:DPG（2:8或4:6）、BG:DPG（全系列）均表现出显著协同；
③ 所有测试多元醇均可提升Ts与Tm，复配中甘油:DPG（2:8）、PDO:DPG（4:6/8:2）、BG:DPG（全系列）效果最优。
本研究为化妆品凝胶体系中多元醇的科学选配与功能化应用提供了实验依据与技术参考。
来源：转载自《日用化学品科学》2025年11月第48卷第11期 P44–P50
