聚合物在工業中被廣泛應用于控制粘度、提高使用性能和增加貨架期。在高濃度時，聚合物通過形成網絡來穩定乳液體系，可以持續很長一段時間（幾個月），但是最終會崩潰形成分離的兩相。這類樣品因為沒有預測乳液崩潰的方法，在工業中經常是有問題的，如樣品在質檢測試中是穩定的，但是在商業化過程中卻可能出現穩定性崩潰。

Teece等人通過共聚焦顯微鏡研究了含有黃原膠的O/W乳液，發現液滴形成厚度為Is，孔徑為ζ（依濃度不同）的網絡狀態（見下圖）。他們將觀察到的不穩定現象與粒徑的這些尺寸性質對比，發現聚合物籠子越小網鏈約細乳液保持的越久。使用共聚焦顯微鏡研究穩定性的方法非常強大，但由于需要加入熒光劑，操作者需要有獲得清晰圖像調整參數的大量經驗等弊端，難以被廣泛使用。

圖1乳液凝膠液滴形成厚度為Is孔徑為ζ的結構示意圖

圖2 不同聚合物濃度形成孔徑隨老化時間tw的變化過程（左） 不同聚合物濃度形成的厚度Is隨老化時間tw的變化過程

在本文中，通過對比直接與貨架期相關的初始size與不穩定時間的變化（均由Turbiscan獲取），利用靜態多重光散射方法來預測O/W乳液+不同聚合物體系的穩定時間，并將結果與Teece的數據進行對比。

樣品

本文中研究的O/W體系與文獻中的類似，但是更接近于工業產品。乳液組分和粒徑詳情如下表所示。

注：在制備過程中NaCl被加入到聚合物中

現象和結果

Turbiscan靜態多重光散射分析結果

使用Turbiscan在環境溫度下分析乳液。這類乳液的典型不穩定演變過程如下圖所示。

樣品的演變過程如圖2所示：

（a）在初始時間0時刻樣品相當均質，樣品的液滴分布很好。

（b）在第一天時，樣品整體高度的信號變化了，意味著粒徑的變化，由簇狀的液滴形成了滲透的 網絡。

（c）頂部背散射光強度的降低是由樣品穩定性崩潰而形成的頂部的澄清層而引起的。

與Teece等人的結果對比

圖3顯示了即使體系不完全一樣，但是樣品隨著濃度或相互作用的演變是一樣的。SMLS可以檢測粒徑的變化。兩種技術均顯示，隨著黃原膠加量增加，粒徑變化越小，對高濃度加量的商業化商品規律也同樣如此。

與其他方法對比

如前所述，Turbiscan可以在不稀釋的情況下持續檢測樣品粒徑變化。

從上圖可見，只有靜置條件下的測量可以持續監測粒徑變化過程，因為乳液的凝膠網絡是非常脆弱的，剪切應力非常低的體系。

與預測穩定性相關

穩定性時間由Turbiscan測出，相比視覺觀察，Turbiscan可以更早地檢測到不穩定現象。與Teece等人用視覺觀察的測定的穩定性時間對比，下表給出了1天時的粒徑變化與樣品穩定時間的關系。

數據顯示了很好的相關性：最低的粒徑變化，穩定時間最長。當粒徑變化小于4%時，乳液凝膠可以穩定超過2年。S-MLS獲取的結果與共聚焦顯微鏡測量的結果非常一致，但是沒有重合，因為體系具有不同的濃度或粒徑。本文中被測試的體系比Teece等人的體系更穩定（超過1年），因為目標是分析與商業接近的樣品，以預測長期穩定性。

總結

Turbiscan可以建立預測聚合物穩定乳液的長期穩定性方法。這個方法通過測試1天之內的粒徑變化來預測長期穩定性。在本研究中，測量1天內的粒徑變化可以預測超過2年的穩定性。

值得注意的是Turbiscan用背散射進行的穩定性測試要比視覺測試更加敏感，所以可以提高200倍的測試速度。