一、乳液体系的功能需求与材料挑战

乳液作为日化、医药、食品等领域的重要载体，其稳定性、流变特性与保湿性能直接影响产品品质。高粘聚丙烯酰胺（HPAM）凭借其独特的高分子链构象与溶液行为，成为

调控乳液性能的关键成分。其分子链的物理缠结、静电作用及亲水基团的协同效应，在增稠、稳定与保湿领域展现出显著优势，为高性能乳液产品提供了创新解决方案。

二、增稠机制：高分子链的网络构建与流变调控

缠结主导的粘弹性

HPAM 在乳液中通过范德华力与氢键形成动态缠结网络，分子链长度（Mw=5×10⁶-2×10⁷ Da）与离子度（10%-60%）的协同作用决定网络密度。当体系受到剪切应力时，

缠结结构解聚，粘度骤降（剪切变稀）；静置后分子链重新缠结，恢复高粘度状态，形成触变流体特性。旋转流变仪测试显示，0.3% HPAM 可使乳液粘度从 500mPa・s 提

高到 8000mPa・s，屈服应力达 300Pa。

静电排斥的舒展效应

阴离子型 HPAM（离子度 30%-50%）在水中解离为带负电的链段，静电排斥作用使其保持舒展构象。这种舒展状态增加了分子链的有效体积，提高溶液的弹性模量

（G'=10³-10⁴ Pa）。实验表明，离子度 40% 的 HPAM 在 NaCl 浓度 0.1% 时，溶液特性粘数达 1500mL/g，增稠效率比非离子型高 40%。

支化结构的协同增强

适度支化（支化度 5%-15%）的 HPAM 分子链可形成 “枝状缠结”，增加网络节点密度。动态光散射（DLS）显示，支化 HPAM 的流体力学半径比线性结构大 25%，乳液

的储能模量（G'）提高 35%，抗剪切能力显著增强。

三、稳定性提高：空间位阻与静电屏障的协同作用

空间位阻稳定机制

HPAM 吸附于乳液液滴表面，形成厚度 50-100nm 的高分子膜，通过空间位阻效应阻止液滴聚并。冷冻蚀刻电镜显示，添加 0.2% HPAM 的乳液液滴间距增加到 200nm，

而空bai样仅为 80nm。离心稳定性测试（3000rpm×30min）显示，HPAM 基乳液的分层体积仅为 5%，显著优于传统增稠剂的 25%。

静电排斥强化

阴离子型 HPAM 与带正电的乳化剂（如十六烷基三甲基溴化铵）复配，可形成 “电荷反转” 界面层。ζ 电位测试显示，乳液液滴表面电位从 + 35mV 降到 - 45mV，静电

斥力增强，聚并速率减少 60%。这种协同作用在 pH 5-8 范围内保持稳定，拓宽了乳液的应用场景。

温度响应调控

引入温敏性单体 N - 异丙基丙烯酰胺（NIPAM）合成的 HPAM 衍生物，在 35℃时发生相转变，分子链蜷缩并释放结合水。这种智能特性使乳液在高温储存时粘度下降，便

于泵送；低温使用时恢复高粘度，提高涂抹质感。

四、保湿性能：亲水基团的水合作用与缓释机制

酰胺基团的水合能力

HPAM 分子中的酰胺基团通过氢键与水分子结合，形成水合层。DSC 分析显示，0.5% HPAM 的水合焓达 25kJ/mol，吸湿率在 RH 80% 环境下达 35%，显著优于甘油的 

28%。这种水合作用在皮肤表面形成保护膜，减少水分蒸发。

缓释保湿网络

HPAM 与透明质酸（HA）复配可形成 “双网络” 结构，HA 的羧基与 HPAM 的酰胺基团通过氢键相互作用，延缓水分释放速率。透皮实验显示，复合体系的水分流失率比

单一 HA 减少 40%，保湿时效延长到 12 小时。

电解质协同效应

添加 0.1% NaCl 可促进 HPAM 分子链蜷缩，形成更致密的水合层。在防晒乳液中，HPAM（0.3%）与 NaCl（0.05%）复配使 SPF 值提高 20%，同时保持 85% 的水分保留

率。

五、配方优化与应用案例

护肤品乳液

配方：水 60%、辛酸 / 癸酸甘油三酯 15%、甘油 5%、HPAM（0.3%）、卡波姆 0.2%

性能：粘度 12000mPa・s，离心稳定性（3000rpm×30min）无分层，经表皮失水量（TEWL）减少 55%

医药外用制剂

配方：水 70%、二甲硅油 10%、维生素 E 2%、HPAM（0.4%）、三乙醇胺 0.5%

性能：触变恢复率 95%，药wu透皮吸收率提高 30%，皮肤刺激性 Draize 评分 0.3 分

食品乳化剂

配方：水 50%、大豆油 25%、蔗糖酯 5%、HPAM（0.2%）、柠檬酸 0.1%

性能：乳滴粒径 < 1μm，货架期延长到 6 个月，粘度保留率 90%

六、技术挑战与创新方向

生物相容性提高

残留丙烯酰胺单体（≤0.5%）需通过光催化降解技术进一步减少到 0.1% 以下，以满足医药级标准。目前，固定化酶技术可将单体残留降到 0.05%。

极端条件稳定性

在 - 15℃到 60℃环境中，HPAM 的粘度波动需控制在 ±10% 以内。引入海藻酸钠（0.2%）形成 “双网络” 结构，可将温敏稳定性提高 30%。

智能响应体系

合成 pH / 温度双响应 HPAM，在弱酸性环境（pH 5.5）中释放活性成分，碱性条件下增强增稠xiao果。动态流变测试显示，该体系在 pH 4-8 范围内粘度调控幅度达 300%。

高粘聚丙烯酰胺通过分子链的精准调控，在乳液体系中实现了增稠、稳定与保湿的协同优化。其 “缠结 - 静电 - 水合” 的三重作用机制，为高性能乳液产品提供了关键材料

支撑。随着生物基合成技术与智能响应体系的发展，HPAM 将在绿色日化、医药制剂等领域持续带领创新趋势。