聚合物在工业中被广泛应用于控制粘度、提高使用性能和增加货架期。在高浓度时，聚合物通过形成网络来稳定乳液体系，可以持续很长一段时间（几个月），但是最终会崩溃形成分离的两相。这类样品因为没有预测乳液崩溃的方法，在工业中经常是有问题的，如样品在质检测试中是稳定的，但是在商业化过程中却可能出现稳定性崩溃。

Teece等人通过共聚焦显微镜研究了含有黄原胶的O/W乳液，发现液滴形成厚度为Is，孔径为ζ（依浓度不同）的网络状态（见下图）。他们将观察到的不稳定现象与粒径的这些尺寸性质对比，发现聚合物笼子越小网链约细乳液保持的越久。使用共聚焦显微镜研究稳定性的方法非常强大，但由于需要加入荧光剂，操作者需要有获得清晰图像调整参数的大量经验等弊端，难以被广泛使用。

图1乳液凝胶液滴形成厚度为Is孔径为ζ的结构示意图

图2 不同聚合物浓度形成孔径随老化时间tw的变化过程（左） 不同聚合物浓度形成的厚度Is随老化时间tw的变化过程

在本文中，通过对比直接与货架期相关的初始size与不稳定时间的变化（均由Turbiscan获取），利用静态多重光散射方法来预测O/W乳液+不同聚合物体系的稳定时间，并将结果与Teece的数据进行对比。

样品

本文中研究的O/W体系与文献中的类似，但是更接近于工业产品。乳液组分和粒径详情如下表所示。

注：在制备过程中NaCl被加入到聚合物中

现象和结果

Turbiscan静态多重光散射分析结果

使用Turbiscan在环境温度下分析乳液。这类乳液的典型不稳定演变过程如下图所示。

样品的演变过程如图2所示：

（a）在初始时间0时刻样品相当均质，样品的液滴分布很好。

（b）在第一天时，样品整体高度的信号变化了，意味着粒径的变化，由簇状的液滴形成了渗透的 网络。

（c）顶部背散射光强度的降低是由样品稳定性崩溃而形成的顶部的澄清层而引起的。

与Teece等人的结果对比

图3显示了即使体系不完全一样，但是样品随着浓度或相互作用的演变是一样的。SMLS可以检测粒径的变化。两种技术均显示，随着黄原胶加量增加，粒径变化越小，对高浓度加量的商业化商品规律也同样如此。

与其他方法对比

如前所述，Turbiscan可以在不稀释的情况下持续检测样品粒径变化。

从上图可见，只有静置条件下的测量可以持续监测粒径变化过程，因为乳液的凝胶网络是非常脆弱的，剪切应力非常低的体系。

与预测稳定性相关

稳定性时间由Turbiscan测出，相比视觉观察，Turbiscan可以更早地检测到不稳定现象。与Teece等人用视觉观察的测定的稳定性时间对比，下表给出了1天时的粒径变化与样品稳定时间的关系。

数据显示了很好的相关性：最低的粒径变化，稳定时间最长。当粒径变化小于4%时，乳液凝胶可以稳定超过2年。S-MLS获取的结果与共聚焦显微镜测量的结果非常一致，但是没有重合，因为体系具有不同的浓度或粒径。本文中被测试的体系比Teece等人的体系更稳定（超过1年），因为目标是分析与商业接近的样品，以预测长期稳定性。

总结

Turbiscan可以建立预测聚合物稳定乳液的长期稳定性方法。这个方法通过测试1天之内的粒径变化来预测长期稳定性。在本研究中，测量1天内的粒径变化可以预测超过2年的稳定性。

值得注意的是Turbiscan用背散射进行的稳定性测试要比视觉测试更加敏感，所以可以提高200倍的测试速度。