GB／T 41316-2022  分散体系稳定性表征指导原则

相分离phaseseparation 宏观均齐的悬浮液、乳浊液或泡沫分离成两个或多个新相的过程。 [来源：Yeoetal.[]] 3.13 沉降sedimentation 由于分散相密度高于连续相密度产生的分散相的向下移动沉淀（分离）的现象。分散相在容器底部 的累积证明沉降发生。 注：如果液态分散相(乳浊液)的密度大于连续相的密度，液滴会沉降，如油包水乳剂。 [来源:IUPAC GoldBook(2]] 3.14 货架期shelflife 产品（分散体)贮存推荐时长。此期间内，产品在预期（或指定）的分销、储存、展示和使用条件下，其 特定品质特性保持可接受状态。 [来源：Gyeszly]

相分离phaseseparation 宏观均齐的悬浮液、乳浊液或泡沫分离成两个或多个新相的过程。 [来源：Yeoetal.[]] 3.13 沉降sedimentation 由于分散相密度高于连续相密度产生的分散相的向下移动沉淀（分离）的现象。分散相在容器底部 的累积证明沉降发生。 注：如果液态分散相(乳浊液)的密度大于连续相的密度，液滴会沉降，如油包水乳剂。 [来源:IUPAC GoldBook(2]] 3.14 货架期shelflife 产品（分散体)贮存推荐时长。此期间内，产品在预期（或指定）的分销、储存、展示和使用条件下，其 特定品质特性保持可接受状态。 [来源：Gyeszly]

稳定性是指分散体系在指定条件或类似条件下贮存和使用一段时间后，稳定性指标保持阅值范围 内的能力。因此，稳定性指标取决于其应用。例如，化妆品乳液三年内如没有可以观察到的油相出现便 可认为是稳定的，而天然果汁有果肉沉淀并不影响品质。由于与稳定性相关现象的复杂性，没有一个通 用的方法或技术可以量化所有体系的稳定性。因此，稳定性有必要确定以下定义： a）稳定性指标：根据产品特定品质要求确定的用于表征稳定性的分散体系的状态属性或行为； b）稳定性判据：与产品初始状态相比较，可接受的偏差。 货架期依据稳定性指标的变化来确定。通常来说，指标变化快意味着货架期短。 对于特别稳定的产品，为了获取预定的稳定性判据，需要使用高分辨率或敏感的分析技术，也可以 使用加速变化的方法。由于液体分散体系的物理性质、物理化学性质以及化学性质相互关联，不同产品 选择不同的、经过验证的加速方法。

航空标准4.2分散体系稳定性的特性表征

一般而言，分散体系是热力学不稳定的9)。如果一个分散体系状态变化率足够低，它呈现出的是动 力学稳定。动力学稳定性的提升可通过静电稳定、空间位阻、静电空间阻碍或颗粒包覆等方法实现，也 可以通过向连续相添加超细固体颗粒乳化剂或流变添加剂来实现。 分散体系稳定性取决于诸多相互关联的物理、物理化学及化学参数，其属性非常复杂。稳定性参数 可分类如下： a）分散相的质量浓度或体积浓度（如：空间均一性，稀释或浓缩）； b）连续相的状态（如：密度、黏度、表面张力、化学势、溶剂质量）； C 分散相的状态（如：粒径、粒形和密度分布，液滴的黏度、颗粒形变、颗粒表面结构）； d）颗粒/液滴间相互作用力（如：静电力和范德华力、空间阻力和耗散力）； e 分散相和连续相间相互作用（如：润湿性、界面张力、表面和体积流变学、溶解性、可溶性、网状 结构形成）。 分散体系中分散相的体积浓度是所有产品设计的一个基本要素，在整个产品的全生命周期中，体积

图1和图2分别是分散相状 机理图。这些都是稳定性丧失的 可能出现肉眼即可以观 相分离。列出这些不稳定标 不容易区分

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图2分散体系不稳定导致的二级不稳定现象

5分散体系状态变化的表征

实际课作中，确定 方法，以保证分析样品处 自然的状茶

儿个世纪以来，目测法用于观测分散体系的时间行为并估算其货架期。分散体置于试管、实验瓶、 运输容器存储，观察一段时间，数天、数周或数月，目测其变化。定性给出结果，如“有/无”变化或“高于人 低于”设定临界值或参比样品。目测方法简单、成本低，但需要相当大的储存场地；目测法耗时、主观性 强（结论取决于观察者），并且不可追溯（除非保留影像记录）。值得一提的是，目测法通常不仅评估储存 产品本文件定义的稳定性，还评估储存产品的整体外观，有些监管机构还要求对封装后产品执行这种

GB/T41316—2022/ISO/TR13097:2013 检测。

关联法注重测定已知与分散体系稳定状态相关的某一物理参数。例如：可以测定下列参数中的 个，然后与预先设定的可接受的值作比较： a）密度差； b）平均粒径； c) 粒径分布； d）电泳迁移率，zeta电位； e）大于指定粒径值的颗粒或液滴的浓度； f) 流变学参数。 注：上述每个参数的测量都有多种标准检测方法，不同行业、材料类型和应用的具体使用方法细节也不同。测量 时，用户可选择一种标准方法，至于众多可选标准方法中何种方法最相关，这由用户决定。 关联法的优点是即时评估，新分散体系有了配方后或产品生产出来后即可进行评估。样品需要有 代表性。有些测量技术可能需要样品制备，这将导致分散体系状态改变，所以需要确认这种方法的有 改性。 关联法测得一个物理量数值。它可以表征测量时的相关特性，但不提供动力学信息。由于分散体 系状态的复杂性，本文件发布时尚无理论用于计算或预测分散体系状态变化的时间进程，也不能用某个 勿理参数来预测货架期，不论测多少个时间点。

5.4对长周期稳定分散体系的加速评估方法

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对于高度稳定的分散体系（如化妆品、建筑用分散体系、农业化学品），缩短评估时间对研发和运输 前质检意义重大。尽管仪器制造商提高了检测分散体系状态微小变化的灵敏度，对自然进程进行加速 仍需基于热力学不稳定过程，以满足第4章的要求。根据不同分散体系状态的自然变化的诱因，应选用 不同可加快变化速度/速率的方法。有时，几种方法组合会取得意想不到的效果。一般来说，加速方法 是从经验中获得，使用时需谨慎。 使用加速法要考虑样品货架期常规环境和/或应用的局限性和关联性。注意：加速法可能会引发自 然储存和使用时不会出现的不稳定现象发生。

5.4.2.1倾斜原理

感觉不同的现象，倾斜样品管中颗粒的沉降或乳析速率比垂直管中的要快，即Boycott效应。当颗粒沉 降是垂直方向时，对比垂直分离和倾斜分离，可以观测到加速分离现象。前者，颗粒只沉积在底部，后 者，大部分颗粒都沉积在了面向上的试管壁上了。取决于横截面、倾斜角、体积浓度以及材料特性的不 同，观测分离时间可缩短2倍~20倍。

5.4.2.2机械能法

5.4.2.2.1离心力：众所周知，离心可加速相分离，所以可以根据稳定性对给定分散体类型的新配方或 优化配方进行排序。该方法也适用于分散体系产品的工艺改善或质检。对于选定的稳定性指标，监测 其变化进行排序，由于相同的检测条件（主要是加速)通常就足够了，所以将结果外推至自然重力条件下 就有意义了。此时，斯托克定律中的地球重力加速度（g）应被离心加速度（a）代替，离心加速度由转速 的平方和旋转中心到所观测样品的距离确定。离心加速度和重力加速度之比为无量纲的相对离心加速 度(RCA）。RCA值的含义是，在其他条件相同下，颗粒在离心力场中相对于重力场的终极沉降或乳析 的速度。换句话说，离心时间乘以RCA可约等于在自然重力下观测到的分散体系相同状态变化的时 间。上述推导中线性比例应用的假定条件是颗粒加速运动时分散体系结构不发生变化，即牛顿分散体 系行为。对于非牛顿分散体系，不稳定速率和RCA不是线性关系。对于此类分散体系配方类型，如果 外推至重力（RCA=1），应根据实验确定非线性关系。 5.4.2.2.2混合、摇振及搅动：不稳定现象可通过具体的机械方法加速。一方面，颗粒间碰撞频率增加 颗粒间不稳定现象发生的可能性，如DLVO理论所述，碰撞频率与总相互作用能无关。能量输人强度 根据经验选择。虽然这种方法仅限于比较设计相似的分散体系，但可以缩短稳定性测试时间。另一方 面，这些方法由于向体系里输人了机械能，可能导致复杂流动形态及剪切场的形成。产生的机械能可能 破坏分散体系颗粒间的排斥能或设计的结构（比如乳浊液体系中液滴表面的稳定膜）。因此，团聚、絮 凝、聚并和/或结网等结构破坏现象的发生，可以用结构稳定性来解释

控制温度可能是加速测量很多悬浊液、乳浊液稳定性的最常用的方法。将样品在较高温度下在试 验箱里封存数小时、数周或数月，通常湿度也需控制。产品测试温度和储存时间取决于产品类型：通常， 化妆品在40℃～50℃，某些农药在54℃，一些特殊的原油产品甚至接近80℃。以预设的时间间隔分

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象：黏度降低导致沉降和上浮加快，热力学势能（溶解性）变化导致奥氏熟化和相转化加速，布朗运动加 剧（增加碰撞）和颗粒间及液滴间碰撞效率的提升导致累凝、聚合、团聚和聚并的加快。 经验总结可给出稳定性判据对应高温和室温下变化值的关联。例如某公司可以规定如果一个产品 在45℃保存3个月没有不稳定迹象便可认定它在室温下可保持2年稳定。 常规来说，不稳定速率（也就是稳定性判据变化率)取决于活化能E建筑标准，并按阿伦尼乌斯（Arrhenius） 定律衰减。按照这个定律，如活化能已知，在给定温度下，可以估算不稳定速率。活化能E，的测算，需 测定相关稳定性指标变化速率与温度的关系，以1/RT为横坐标绘图，其中，R是理想气体常数，T是 开尔文温度。曲线负斜率即是E，。Arrhenius定律适用一阶动力学，其他动力学需要更复杂的关系式。 过去，由于只能用肉眼来观测变化（见5.2.1），因此传统的标准操作程序需要很长的时间来验证由 于老化引起的不稳定现象。提高温度和仪器灵敏性可缩短验证时间。 反复冻融是另一种加速检测方法。这种加速方法合理性源于这样一个事实：分散体系液态水（连续 相)开始冻结时，非冻结连续相不断减少且其中液满越来越集中。由此，液滴被道挤在一起，液滴间阻止 它们聚并的液体膜由于渐渐增大的压力而被挤破。此方法的优势是新的设计或工艺实施后马上验证， 对于有聚并趋势的不稳定分散体系，其状态在冰点的变化比通常储存条件下的变化要快得多。

货架期是产品（食品、药品、墨水、化妆品等）的生命周期，其间产品没有发生超过其产品技术规格允 许的改变或变化，即产品充分稳定，所有自然产生的不稳定现象处于允许的限度内。产格来说，货架期 不仅与储存时间（货架期)有关，还包括产品从生产、储存、分销直至最终用户使用产品的整个生命周期。 货架期的某个特定环节，可能需要满足某些条件，如温度。 没有通用的方法来计算或预测分散体系的稳定性，然而使用适合的技术（见第5章）可以分析分散 体系状态变化的时间进程，在很多情况下货架期可通过数据比对或外推来预测

对于质量控制、产品特性优化或现有产品配方工艺优化，可以使用动力学稳定性行为已知的参比产 品，用相同的直接法和稳定性判据，比较新产品和参比产品的稳定性数据。如果变化速率比参比产品 慢，那么可认定新产品稳定。比较分析法由于没有使用数学外推，所以结果可靠，但这种方法不能给出 量化的产品货架期。这种方法几乎适用于5.4中所有类型的分散体系和加速方法。

测定分散体系稳定性的重要目的是确定产品在特定的储存、展示及使用条件下的货架期。常用“三 步法”：首先，宜提供试验数据，显示测定的稳定性指标随时间的变化。所有时间点的数据都应汇集和呈 现，用线性或非线性回归分析，获得相应属性的变化速率或速度。如果是线性回归，分析会得到平均沉 降或乳析速度（如um/天）、悬浮层形成的速率或沉降层的厚度、颗粒变大的速度（奥氏熟化或聚结形

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成）或累凝及团聚的形成速率。 其次，确定给定产品的稳定性指标，明确在产品的生产、储存或使用条件下其稳定性指标的允许偏 差。例如，产品由于相分离形成的上清液厚度的允许值标准。 最后，用回归分析法对观测的稳定性判据的偏差外推至稳定性判据对应的时间点，得到相应的货架 期。由于观测时间比自然货架期大大缩短，预测的可靠性会减低。在制药工业中使用“单边信赖区间” 来改善货架期预测的质量。 特别是一些非常稳定的产品，如化妆品，货架期评估经常是新产品设计和商业化的瓶颈，因此需要 按照5.4来加速其稳定性测试。“三步法”的货架期预测不能直接用动力学数据，“加速”数据需先“变 换”成在“普通”储存、展示和使用条件下的数值，再使用回归法外推得到。通常的做法是先选一个适合 的加速方法，如离心加速或提高温度。如观测到分散体系状态所选稳定性指标变化巨大，折中或降低加 速度后重复实验。用“三步法”在“普通”储存、展示或使用条件及预定的稳定性判据基础上外推，可以预 测产品货架期。 进行货架期预测应谨慎，要在了解成分特性和产品行为的基础上使用。一方面，线性回归和外推只 能用于相似配方产品，尤其是验证时间长的产品。另一方面，产品货架期除配方类型和工业条件外受很 多因素影响，例如包装特点、分销途径、储存温度变化及运输条件等，

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