摘要：選擇了3種不同黏度的聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷(和)C11-13異鏈烷烴、異十二烷作為個人護理品中十甲基環(huán)五硅氧烷的備選替代原料，對比了這6種原料的閃點、相對密度、運動黏度、折射率、揮發(fā)速率、表面張力、鋪展性、粉體助分散性、兼容性、配方穩(wěn)定性、膚感和手感。結(jié)果表明，黏度2.5mm2/s的聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷(和)C11-13異鏈烷烴是個人護理品中十甲基環(huán)五硅氧烷的優(yōu)選替代方案。

十甲基環(huán)五硅氧烷(D?)是一種無色無味、易揮發(fā)的液體，因其具有良好的鋪展性、適宜的揮發(fā)性、較強的兼容性和特殊的膚感，在過去數(shù)十年中被廣泛應(yīng)用于個人護理品中。近年來，隨著研究的深入，由于D?具有高持久性和生物累積性的風險，2018年被歐盟確定為高度關(guān)注物質(zhì)，其應(yīng)用也逐步受到歐盟REACH法規(guī)的監(jiān)管：2020年1月31日起，D?添加質(zhì)量分數(shù)不低于0.1%的淋洗型化妝品不得進入歐盟市場；2027年6月6日起，D?添加質(zhì)量分數(shù)不低于0.1%的駐留型化妝品不得進入歐盟市場。市場對此的反應(yīng)迅速，Mintel全球新產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(GNPD)顯示，自2018年起全球新上市的化妝品中仍含D?的單品數(shù)量呈逐年下降趨勢，如表1所示。

為了符合法規(guī)和迎合市場變化趨勢，個人護理品領(lǐng)域技術(shù)人員一直努力從配方中去除D?并持續(xù)研發(fā)具有相近性能的替代配方。目前，D?的替代主要有2條路徑：一是選擇非環(huán)狀低黏度(1.5、2mm2/s)的聚二甲基硅氧烷和甲基三(三甲基硅氧烷基)硅烷等，但售價通常較高；二是選擇低黏度烷烴或酯，如異十二烷、碳酸二辛酯、椰油醇-辛酸酯等，但這些非硅類原料表面張力較高、鋪展性較弱。

本實驗在前期研究基礎(chǔ)上選擇了5種備選原料，并與D?的多項性能進行了對比，以期篩選出有潛力的D?替代方案，為個人護理品領(lǐng)域的配方設(shè)計提供參考。

1 實驗

1.1 主要原料及儀器設(shè)備

十甲基環(huán)五硅氧烷、聚二甲基硅氧烷[DM1.5、DM2、DM2 PLUS，黏度(25℃，下同)分別為1.5、2、2.5mm2/s]、聚二甲基硅氧烷(和)C11-13異鏈烷烴(黏度3.6mm2/s、DM3 PLUS)：江西藍星星火有機硅有限公司；異十二烷(IDD)：朗盛特殊化學品公司；二氧化鈦(和)氫氧化鋁(和)三乙氧基辛基硅烷(TiO? CR-50)：K.S.PEARL公司。

微量連續(xù)閉口閃點儀：FPCC-420A，杭州仰儀科技有限公司；高精度不銹鋼比重杯：50mL，上海祈工儀器設(shè)備有限公司；石油產(chǎn)品運動黏度測定器：SYD-265C，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；全自動折光儀：RX-5000a，愛拓中國分公司；電子天平：XPR204/AC，梅特勒托利多國際公司；芬蘭Kibron EZ-Pi Plus便攜式動態(tài)表面張力儀（基于改進Wilhelmy探針法，可同時測量靜態(tài)與動態(tài)表面張力，配備高精度微天平與溫控平臺）；計時器：PS-390，追日科技有限公司；觸屏黏度計：DV2T，阿美特克-博勒飛公司；全功能穩(wěn)定性分析儀：LUM公司；高速乳化分散機：HOMOGENIZING MIXER MARKII Model2.5，上海譜萊密克司機械有限公司。

1.2 性能測試及表征

閃點：按GB/T21615-2008測試閉口閃點；相對密度：按GB/T 4472-2011于25℃測試；運動黏度：按GB/T10247-2008于25℃測試；折射率：按GB/T 6488-2022于25℃測試；揮發(fā)速率：在恒溫恒濕環(huán)境(24~26℃、相對濕度40%~60%)中精確稱量1g備選原料置于廣口鋁杯中，間隔一定時間精確稱量鋁杯中液體質(zhì)量，并計算相對初始時刻的剩余質(zhì)量分數(shù)；表面張力：采用芬蘭Kibron EZ-Pi Plus便攜式動態(tài)表面張力儀，在25℃恒溫條件下，使用一次性探針浸入液面，通過Wilhelmy板法原理實時記錄力值并換算為表面張力值。儀器自動完成校準與測量，每個樣品重復測量3次取平均值，測量精度±0.1 mN/m。該儀器亦可記錄表面張力隨時間的變化，本實驗取平衡后的靜態(tài)表面張力值；鋪展性：在恒溫恒濕環(huán)境中，用移液槍精確量取0.1mL備選原料，轉(zhuǎn)至印有0.5cm×0.5cm格紋的A4紙上，計時2min并即刻畫出備選原料的鋪展輪廓，并計算鋪展面積；粉體助分散性：將TiO? CR-50粉體與備選原料按質(zhì)量比0.45:0.55攪拌混合均勻，脫泡后制得色漿，測試色漿25℃時的動力黏度，黏度越低表明粉體助分散性越好；兼容性：分別將個人護理品常用化合物與備選原料按質(zhì)量比1:1攪拌混合均勻，脫泡后觀察混合物外觀，如果完全均一透明則判定為兼容并標記為"S"，否則判定為不兼容并標記為"I"；配方穩(wěn)定性：選取典型配方W/O護膚霜(備選原料質(zhì)量分數(shù)10%)制作待測料體，采用全功能穩(wěn)定性分析儀測試2000r/min、25℃、8000s條件下的不穩(wěn)定指數(shù)；膚感：選取典型配方O/W防曬乳(備選原料質(zhì)量分數(shù)5%)，W/O粉底液(備選原料質(zhì)量分數(shù)10%)制作待測料體，邀請經(jīng)過培訓的志愿者在恒溫恒濕環(huán)境中，清潔手臂內(nèi)側(cè)皮膚，平衡20min后在手臂內(nèi)側(cè)皮膚區(qū)域畫出13.85cm2待測區(qū)域，精確稱量50mg待測料體，手指打圈涂抹20圈，根據(jù)各項指標評分(分值越高，代表該項表現(xiàn)越好，滿分為5分，選取10組有效數(shù)據(jù)取平均值作為結(jié)果，下同)；手感：選取典型配方油分散護發(fā)精油(備選原料質(zhì)量分數(shù)25%)制作待測料體，邀請經(jīng)過培訓的志愿者在恒溫恒濕環(huán)境中，用移液槍精確量取0.05mL待測料體，均勻涂抹于25cm、5g標準測試發(fā)片上，根據(jù)各項指標評分。

2 結(jié)果與討論

2.1 閃點

易燃液體按閃點不同可分為1~4類，數(shù)字越小，閉口閃點越低，易燃危險度越高。本實驗中6種原料(D?及5種備選原料)的閉口閃點見表2。從表2可知，IDD閃點最低，僅為45℃，為3類易燃液體。其余5種原料閃點均高于60℃，為4類易燃液體，在生產(chǎn)運輸和貯存時安全性更高。

2.2 相對密度

油相與水相的相對密度差是影響乳化體系穩(wěn)定性的重要因素。從液滴運動和乳液黏度的角度揭示了油相黏度和密度對乳液動力學穩(wěn)定性的影響，并討論了不穩(wěn)定機制。相對密度差越大，在重力作用下油水相的分離傾向越明顯，隨著貯存時間的延長乳液會發(fā)生更加嚴重的絮凝和聚集現(xiàn)象。原料的相對密度見表3。

從表3可知，IDD相對密度最低，僅為0.75，與水的密度差最大。其余5種原料與水的密度差更小，即在其他條件相同的情況下其余5種原料制備的乳化體系會更穩(wěn)定。此外，在表面活性劑含量較低的雙相產(chǎn)品中(如雙相卸妝水、油水分層型精華)，油相與水相的相對密度差異越大，產(chǎn)品搖晃靜置后的分層速率越快，這會在一定程度上影響產(chǎn)品的使用體驗。

2.3 黏度

6種原料25℃的運動黏度見表4。從表4可知，6種原料的運動黏度總體相近。其中，DM1.5的黏度最低，約為1.5mm2/s；D?的黏度最高，約為4.1mm2/s。

2.4 折射率

6種原料25℃下的折射率見表5。從表5可知，6種原料的折射率總體相近。其中，DM1.5、DM2、DM2 PLUS的折射率最低，為1.39；IDD的折射率最高，為1.42。