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差示扫描量热仪(DSC)在口红热性能分析中的应用

一、前 沿

口红是使用较广的化妆品,对口红性能要求是擦拭后使唇部变得红润有光泽,从而达到保护嘴唇、增加美感的效果。所以口红一般需要考察色泽、软硬度、涂展性和耐热性,好的口红要求色泽鲜艳,颜色均匀,无色块,表面有光泽;膏体要软硬适中,表面细腻光滑,无杂质且不易折断;涂展性好,易于涂抹上色,且颜色自然均匀连续;并且要求常温下放置无弯曲、软化、渗油现象[1]

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不同的口红虽然在质地、颜色上差异显著,但其主要成分大致可分为蜡质、油脂、着色剂、防腐剂及香精香料五类[2]。这些组分熔融温度差异显著,而口红需满足特定性能要求:在约35℃的体温下能软化以方便涂抹,在25℃左右的室温下保持固体形态。由于各组分熔融温度不同,口红在高温环境中易因膏体软化出现渗油现象(俗称出汗),因此耐热性成为衡量口红品质的关键性能指标之一。

口红的使用性能(软化涂抹性)和储存稳定性(如防出汗)与其各组分的熔融行为及配方整体的热转变温度密切相关。差示扫描量热仪(DSC)通过精确测量这些热转变,成为口红研发和品控中不可或缺的关键测试方法。

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二、测 量

选取5款不同的口红作为样本,采用AMI公司的DSC 600差示扫描量热仪进行测试。具体操作如下:从每款口红膏体上切取约15 mg的样品,放进密封铝坩埚并加盖;实验在惰性气氛N2下进行,采用单次升温模式,加热速率为10℃/min,温度范围设定为-90℃140℃(该范围涵盖油脂、蜡质以及色素等主要组分的熔融点区间)。

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AMI DSC 600

三、测试结果

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DSC测试结果见图1所示,5款口红在低温-90℃140℃范围内均出现多个吸热峰,这些峰主要对应配方中不同组分的熔融。其中,低温区(约-30℃)的熔融峰可能来源于某些液态油或酯类的低熔点油脂成分,而40 ~ 70℃区间的熔融峰则可能与高熔点蜡质成分的熔融相关。

口红ADSC曲线仅显示一个熔融峰,推测其含有的原料成分相对单一。在较低温度区间(-50℃-20℃)可观察到微弱的台阶状基线变化,见图1中绿色箭头所示,这可能该口红中某些聚合物或非晶态组分的玻璃化转变有关。随后出现的明显的吸热峰,推测对应其主要结构组分(如某种蜡质或硅基材料)的熔融峰,该峰峰值位于48.4℃,虽然高于室温(25℃),可保证膏体在室温下固态。然而,由于该熔点相对较低,接近人体体温35℃及夏季环境温度,导致其高温耐热性较差,易出现软化现象。这与使用者反馈的 光滑易涂抹、附着力好,但高温下易软化特征一致。

口红BCD均含有多个熔融峰,第一个熔融峰在-30℃左右开始出现,推测为油脂成分的熔融峰口红B在该区间的熔融峰尖锐,且焓值高达63.38J/g,说明B口红含有一些低凝固点的油脂,在夏季更容易渗油口红CD在约-30℃熔融峰的焓值分别为36.93 J/g34.52 J/g,数值接近,且峰值为-12.78℃-14.77℃,推测两者添加的油脂成分较相似,可能添加了矿物油精。口红D在较高温度区观察到另外一个熔融峰,峰值为49.40℃,表明其主结构蜡质熔点较低。

此外,1箭头所示,口红BC40℃80℃区间存在较小的熔融峰,表明这两口红的配方中添加了少量高熔点蜡质以增强耐热性。不过,高熔点蜡质的加入也使得膏体硬度增加。这与使用者反馈的膏体偏硬、不易涂抹且延展性较差特征相符。

口红E在低温区呈现一个宽而矮的熔融峰,峰值为-24.27°C,表明存在多组分共熔体系,可能是硅油和烷烃的混合物;同时在较高温度区观察到熔融峰,峰值为45.84℃,说明口红含有能在室温下保持固态但熔点相对较低的蜡质成分,这意味着其高温下易软化,耐热性不足。

四、结 论

通过差示扫描量热仪(DSC)对不同口红的热行为进行分析,可清晰揭示其组分熔融特性的差异:

1)口红A的主熔融峰单一且温度较低(48.4°C),这使其在室温下保持稳定且易于涂抹,但高温耐热性较差。

2)口红BCD呈现多熔融峰,表明其同时含有低熔点油脂和高熔点蜡质组分,这种组合赋予口红较好的高温稳定性,但高熔点蜡质导致膏体偏硬,延展性和涂抹性降低。

3)口红E宽而矮的熔融峰表明其组分复杂,可能含有多组分共熔体系,且高温熔融峰温度相对较低,因此高温稳定性较差。

综上,DSC曲线所测定的各组分熔融温度和焓值,是评估口红高温稳定性和低温涂抹性的关键热性能指标,通过监测这些指标,DSC热分析技术为口红的质量控制和研发优化提供了重要参考依据。

参考文献

[1]唐一诺章肖肖等,胭脂虫红色素口红制备工艺优化及品质分析[J]. 中国食品添加剂开发应用.2024.(8): 139-147.

[2]梁媛,口红中37种元素的分析及评价[J]. 香料香精化妆品(分析与测评). 2024.(8): 134-139.