Page 165 - 《精细化工》2023年第5期
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第 5 期                   张婉萍，等:  水相介质中 CO 2 的水合转化效应及皮肤护理应用                               ·1085·


            纤维素钠（纤维素胶）、黄原胶、卡波 U10 及透明                          象。因此，溶液中的自由水转变为结合水，造成黏
            质酸钠，并将其配制为不同黏度的水溶液，研究其                             度缓慢增加、CO 2 溶解量缓慢降低的现象。
            对 CO 2 水合转化效应的影响。在室温 25  ℃、6 kg/cm            2        对于透明质酸钠来说，不同质量分数溶液的 pH
            压力条件下，按照 1.2.2 节方法测试 CO 2 在不同质量                    在 7.0~7.6 之间，变化幅度较小。质量分数为 1%的
            分数流变调节剂下相转化效应，结果如图 1 所示。                           透明质酸钠溶液对 CO 2 溶解量与对照组具有显著性
                                                               差异（P<0.05）。且随着质量分数的继续增加，其黏
                                                               度大幅上涨，分子链上大量的羧酸盐基团也促使其
                                                               溶液中更多自由水转变为结合水               [16] ，造成随质量分
                                                               数的增加 CO 2 溶解量降低的现象。
                                                                   纤维素胶是纤维素的羧甲基化衍生物，不同质
                                                               量分数溶液的 pH 在 5.7~6.3 之间，变化幅度较小。
                                                               在较低质量分数时溶液的黏度变化幅度较小，因此，
                                                               CO 2 的溶解量变化不大。而质量分数为 1.5%的纤维
                                                               素胶溶液黏度大幅升高，造成溶液中的自由水转变
                                                               为结合水，进而造成 CO 2 溶解量显著降低（P<0.05）。
                                                                   黄原胶是一种含有羧基的杂多糖，不同质量分
                                                               数溶液的 pH 在 6.8~7.0 之间，变化幅度较小，有研
                                                               究表明，具有极性的溶剂介质与水结合形成氢键进

                                                               而竞争性地抑制了 CO 2 与水的结合从而抑制了 CO 2
                                                               在水中的溶解      [17] 。另一方面，黏度增加引起了水分
                                                               子的湍流扩散，CO 2 结合自由水的阻力增加，最终
                                                               导致 CO 2 溶解量降低。与对照组相比，质量分数为
                                                               0.1%的黄原胶对 CO 2 的溶解量即可造成显著性差异

                                                               （P<0.05）。
                 “*”表示与空白相比，差异显著（P < 0.05），下同                      由此可知，黏度的增加会减弱 CO 2 的水合转化，
            图 1   不同质量分数流变调节剂中溶液的黏度变化（a）
                                                               表现为 CO 2 在水中的溶解量降低，因此，在化妆品中
                  及 CO 2 溶解量变化（b）
            Fig. 1    Viscosity changes (a) and dissolved CO 2  changes (b)   应尽量降低体系的黏度，减少流变调节剂的使用量。
                   of solutions in rheological regulator with different   2.1.2   水相体系中离子强度对 CO 2 水合转化效应的
                   mass fractions                                    影响

                 由图 1a 可知，流变调节剂黏度与其质量分数呈                           无机盐离子在洗护用品中发挥增稠、乳化稳定
            正相关。在不同流变调节剂及不同质量分数下测定                             等作用，依据国家药品监督管理局发布《已使用化
            CO 2 最大溶解量，以去离子水为对照组，结果如图                          妆品原料目录（2021 年版）》中无机盐在洗护产品
            1b 所示。由图 1b 可知，CO 2 水合转化效应基本随流                     中的用量，考察不同质量分数、不同类型盐离子水
            变调节剂黏度的增加而降低。但是对于不同的流变                             溶液对 CO 2 水合转化效应的影响。在室温、6 kg/cm               2
            调节剂呈现差异性变化规律。对于卡波 U10 来说，在                         压力条件下，按照 1.2.2 节方法测定了 CO 2 分别在
            不同质量分数下卡波 U10 溶液的 pH 在 2.8~3.3 之                   0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的 NaCl、KCl、CaCl 2 、
            间，变化幅度较小，其溶液对 CO 2 溶解量相比对照                         MgCl 2 水溶液中的溶解量，以去离子水为对照组，
            组来说无显著性差异（P>0.05），但可以看到有下降                         结果如图 2 所示。
            的趋势。随着卡波 U10 溶液质量分数的增加，其黏                              由图 2 可知，CO 2 水合转化效应基本随离子强
            度随之缓慢增加，此时水溶液中自由水逐渐转变为结                            度增强而降低。对于含氯盐来说，随着去离子水中
            合水  [15] 。根据 NGUYEN 等   [10] 的研究结果，CO 2 与 3        盐离子质量分数由 0.5%增加到 2.5%，相比对照组，
            个自由水分子形成环状分子的结合方式能够促进                              质量分数高于 1.5%的 NaCl 和 MgCl 2 溶液均显著性
            CO 2 水合转化形成 H 2 CO 3 ，此时，黏度增高一方面                   抑制了 CO 2 的溶解量（P<0.05）；质量分数为 2.5%
            使得 CO 2 竞争性地与水结合，另一方面引起水分子                         的 CaCl 2 和 KCl 溶液显著性抑制了 CO 2 的溶解量（P<
            的湍流扩散，CO 2 结合自由水的位阻升高，最终导                          0.05）。整体上，CO 2 溶解量由对照组的约 8.5 g/L 降
            致在高黏度下 CO 2 的水合转化效率呈现急剧下降现                         到约 7.5 g/L，下降了约 12%。CO 2 处于纯水中时，CO 2
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