阳离子纤维素总结资料

Polyquaternium-10阳离子纤维素

Polyquaternium-10阳离子纤维素，又称纤维素醚季铵盐，是一种羟乙基纤维素与烷基三甲基氯化铵的天然高聚物。它实际上是一种阳离子表面活性剂，属于美国化妆品盥洗用品和香料协会（CTFA）命名的聚季铵盐（Polyquaternium）类，简称为PQ-10。

一、PQ-10的合成

PQ-10是由纤维素及其衍生物进行季铵化后得到的产物。其合成工艺流程见图1。它的合成路线如下式所示：

阳离子纤维素的一般合成路线

图1 阳离子纤维素合成工艺流程图

二、PQ-10的物理性质

PQ-10一般为白色或淡黄色可自由流动的粉末，易分散溶于水或与水混溶的溶剂混合物中，适当搅拌可形成无色或淡黄色的均匀溶液。温水和高剪切都有助于溶解。一些市售PQ-10的物理性质见表1。

表1 一些市售PQ-10的物理性质

三、PQ-10的溶解性

PQ-10不溶于乙醇和异丙醇，但它的水溶液可用这些醇进行稀释，制成其混合溶剂溶液，而且，它的水溶液对醇的容忍度随聚合物的浓度变化而变化。

四、PQ-10吸附亲和性

PQ-10是发类化妆品调理剂中较重要的一类阳离子聚合物，它对人类头发有较好的吸附亲和性。

头发有低的等电点（约为pH=3.67），在等电点以上，头发带有负电荷，带正电荷的阳离子纤维素极易被吸附在头发上。染色、着色实验表明，只有阳离子

纤维素烷基部分接近8-10个碳原子时才表现出较好的范德华力。随着阳离子结构部分的相对分子量的增大，吸附作用也相对增强，亲合作用更加突出。

对阳离子纤维素在头发角蛋白上的吸附有影响的因素主要有聚合物的分子量和溶液浓度、无机盐的存在及头发受损伤程度。

关于阳离子纤维素分子量对分子在头发上吸附的影响，可以通过下面的实验数据（见图2）得出结论。通过对市售三种不同粘度等级的JR型阳离子聚合物JR-125、JR-400、JR-30M（相对分子量分别为250000，400000，600000）和羟乙基纤维素（HEC）溶液在漂白过的头发上的吸附表明，最低分子量的JR-125吸附最快，程度也最大，而高分子量的JR-30M则由于渗透受到限制，其吸附很快达到饱和，而且阳离子纤维素比羟乙基纤维素吸附量都要大。

图2 HEC和不同等级JR聚合物的吸附性

聚合物的浓度增加时，其吸附量也会发生变化。例如，对于JR-125，当溶液浓度由质量分数为0.01%增至0.1%时，JR-125的吸附量会显著增加（见图3）。

但是浓度增加，扩散速度会减慢。

不同pH值时，PQ-10的吸附量也会发生变化，其中pH=7时吸附量最大。在酸性溶液中，由于氢离子的存在，减少了头发表面负电荷，其吸附量较低。同时，溶液pH值较高时，由于PQ-10的稳定性变差，吸附量也相对减少。

盐的存在也会对PQ-10的吸附产生影响。对于JR-125溶液，在有无机盐存在的情况下，其吸附量会发生很大变化（见图4）。虽然盐的浓度仅为0.01M，但是JR-125的吸附量却减少一半以上。这可能是由于头发上的吸附量被屏蔽（即竞争性抑制作用），而且随着阳离子带电量的增加，吸附量减少的幅度也越大。

由于PQ-10通常是与大多数表面活性剂进行复配应用，所以研究表面活性剂对PQ-10吸附量的影响更加有实际应用价值。据报道，阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂对阳离子纤维素的吸附影响最大，两性表面活性剂次之，非离子表面活性剂最小。分析可能是阴离子表面活性剂与PQ-10相互作用形成络合物的缘故。随着阴离子表面活性剂浓度的增加，它首先吸附在PQ-10表面，形成第一吸附层，中和了PQ-10的正电荷，其溶解度也可能减少，甚至有时会产生沉淀。随着阴离子表面活性剂浓度进一步增加，又会形成第二吸附层，整个络合物又带有负点荷，同时也增加了络合物的溶解度，络合物又完全溶解。这种络合物的形成在一定程度上降低了阴离子表面活性剂对皮肤的刺激。

图3 不同浓度JR-125溶液的吸附性

图4 无机盐对JR-125吸附性的影响

PQ-10虽然对头发有很好的吸附亲和性，但是不会在头发上过量积聚，使头发变硬。它只是产生部分吸留，在皮肤和头发表面形成透气性保护膜，具有保护和修复角质层及修补分叉和损坏头发的作用。

五、PQ-10的配伍性

PQ-10属于阳离子纤维素醚，不能与阴离子水溶性聚合物配伍，可与羟乙基纤维素（HEC）和羟丙基纤维素（HPC）配伍。与阴离子

表面活性剂配伍时，在接近等摩尔的情况下，会产生沉淀，在浓度较低或阴离子表面活性剂与PQ-10含量比为5∶1时，可制得透明溶液。在实际应用中，两者比例会更高，配伍上一般不会有问题。

六、PQ-10的pH值稳定性

PQ-10在较低或较高的pH范围内会发生化学水解，在pH值为4—8范围内，稳定性比较好。

七、PQ-10用途

鉴于PQ-10上述的吸附调理性，它主要用作发类制品的调理剂（如香波、护发素、摩丝和发胶等），体现较好的定型、梳理、光泽和抗静电作用。同时，用于护肤品能赋予产品润滑、柔软和无油腻的感觉。用量范围为质量分数0.2%-2.0%。

八、PQ-10安全性

经人体皮肤敷贴实验证明，PQ-10不会引起皮肤刺激和过敏。粉末和质量分数为2%-5%的溶液对眼睛无刺激。

九、PQ-10储存

PQ-10水溶液会滋生细菌，很多霉菌产生的纤维素酶会使其催化降解，所以在配制PQ-10溶液时，需要良好的卫生条件和添加适量的防腐剂。含有质量分数2%-10%的乙醇和丙二醇的体系是稳定的。粉状原料在不使用时要密封保存，而且在操作中应避免侵入和接触眼睛，同时要防止粉尘吸入。

十、PQ-10市售品种：

联合碳化（爱美高公司）：JR-125，JR-400，JR-30M

LR-400, LR-30M

国民淀粉：SC-240，SC-240C，SC-230M

上海高维：GW-400

说明：阳离子纤维素的产品系列名称与产品的粘度和氮含量有关。如对于联合碳化公司的产品，JR系列为高取代产品，LR为中级取代产品，而JR-125为高取代低粘度产品，JR-30M为高取代高粘度产品。

十一、PQ-10的检测方法

（一）、灰份(以氯化钠重量计)

1、仪器

（1）100mL瓷坩埚

（2）马福炉（600℃）

（3）电炉（置于通风橱中）

（4）坩埚钳

2、试剂

（1）浓硫酸

3、检测步骤

（1）将100mL瓷坩埚放于600℃马福炉中，恒重至少1h。

然后放在干燥器中冷却，称重并记录瓷坩埚质量m1，精确到

0.1mg；

（2）称取0.9-1.5g样品于恒重瓷坩埚中，记为m2，精确到