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(gè)人護(hù)理品中十甲基環(huán)五硅氧烷的備選替代原料，對(duì)比了這6種原料的閃點(diǎn)、相對(duì)密度、運(yùn)動(dòng)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(gè)人護(hù)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(wú)色無(wú)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(qiáng)的兼容性和特殊的膚感，在過(guò)去數(shù)十年中被廣泛應(yīng)用于個(gè)人護(hù)理品中。近年來(lái)，隨著研究的深入，由于D?具有高持久性和生物累積性的風(fēng)險(xiǎn)，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?jǐn)?shù)不低于0.1%的淋洗型化妝品不得進(jìn)入歐盟市場(chǎng)；2027年6月6日起，D?添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于0.1%的駐留型化妝品不得進(jìn)入歐盟市場(chǎng)。市場(chǎng)對(duì)此的反應(yīng)迅速，Mintel全球新產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)(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(shì)，如表1所示。

為了符合法規(guī)和迎合市場(chǎng)變化趨勢(shì)，個(gè)人護(hù)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(jià)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(shí)驗(yàn)在前期研究基礎(chǔ)上選擇了5種備選原料，并與D?的多項(xiàng)性能進(jìn)行了對(duì)比，以期篩選出有潛力的D?替代方案，為個(gè)人護(hù)理品領(lǐng)域的配方設(shè)計(jì)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

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(lán)星星火有機(jī)硅有限公司；異十二烷(IDD)：朗盛特殊化學(xué)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定器：SYD-265C，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；全自動(dòng)折光儀：RX-5000a，愛(ài)拓中國(guó)分公司；電子天平：XPR204/AC，梅特勒托利多國(guó)際公司；芬蘭Kibron EZ-Pi Plus便攜式動(dòng)態(tài)表面張力儀（基于改進(jìn)Wilhelmy探針?lè)ǎ赏瑫r(shí)測(cè)量靜態(tài)與動(dòng)態(tài)表面張力，配備高精度微天平與溫控平臺(tái)）；計(jì)時(shí)器：PS-390，追日科技有限公司；觸屏黏度計(jì)：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(jī)：HOMOGENIZING MIXER MARKII Model2.5，上海譜萊密克司機(jī)械有限公司。

1.2 性能測(cè)試及表征

閃點(diǎn)：按GB/T21615-2008測(cè)試閉口閃點(diǎn)；相對(duì)密度：按GB/T 4472-2011于25℃測(cè)試；運(yùn)動(dòng)黏度：按GB/T10247-2008于25℃測(cè)試；折射率：按GB/T 6488-2022于25℃測(cè)試；揮發(fā)速率：在恒溫恒濕環(huán)境(24~26℃、相對(duì)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(shí)間精確稱量鋁杯中液體質(zhì)量，并計(jì)算相對(duì)初始時(shí)刻的剩余質(zhì)量分?jǐn)?shù)；表面張力：采用芬蘭Kibron EZ-Pi Plus便攜式動(dòng)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(guò)Wilhelmy板法原理實(shí)時(shí)記錄力值并換算為表面張力值。儀器自動(dòng)完成校準(zhǔn)與測(cè)量，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次取平均值，測(cè)量精度±0.1 mN/m。該儀器亦可記錄表面張力隨時(shí)間的變化，本實(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)2min并即刻畫出備選原料的鋪展輪廓，并計(jì)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(cè)試色漿25℃時(shí)的動(dòng)力黏度，黏度越低表明粉體助分散性越好；兼容性：分別將個(gè)人護(hù)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(biāo)記為"S"，否則判定為不兼容并標(biāo)記為"I"；配方穩(wěn)定性：選取典型配方W/O護(hù)膚霜(備選原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%)制作待測(cè)料體，采用全功能穩(wěn)定性分析儀測(cè)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?jǐn)?shù)5%)，W/O粉底液(備選原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%)制作待測(cè)料體，邀請(qǐng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)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(cè)區(qū)域，精確稱量50mg待測(cè)料體，手指打圈涂抹20圈，根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分(分值越高，代表該項(xiàng)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(hù)發(fā)精油(備選原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%)制作待測(cè)料體，邀請(qǐng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)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(cè)料體，均勻涂抹于25cm、5g標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試發(fā)片上，根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分。

2 結(jié)果與討論

2.1 閃點(diǎn)

易燃液體按閃點(diǎn)不同可分為1~4類，數(shù)字越小，閉口閃點(diǎn)越低，易燃危險(xiǎn)度越高。本實(shí)驗(yàn)中6種原料(D?及5種備選原料)的閉口閃點(diǎn)見表2。從表2可知，IDD閃點(diǎn)最低，僅為45℃，為3類易燃液體。其余5種原料閃點(diǎn)均高于60℃，為4類易燃液體，在生產(chǎn)運(yùn)輸和貯存時(shí)安全性更高。

2.2 相對(duì)密度

油相與水相的相對(duì)密度差是影響乳化體系穩(wěn)定性的重要因素。從液滴運(yùn)動(dòng)和乳液黏度的角度揭示了油相黏度和密度對(duì)乳液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性的影響，并討論了不穩(wěn)定機(jī)制。相對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng)乳液會(huì)發(fā)生更加嚴(yán)重的絮凝和聚集現(xiàn)象。原料的相對(duì)密度見表3。

從表3可知，IDD相對(duì)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(huì)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(duì)密度差異越大，產(chǎn)品搖晃靜置后的分層速率越快，這會(huì)在一定程度上影響產(chǎn)品的使用體驗(yàn)。

2.3 黏度

6種原料25℃的運(yùn)動(dòng)黏度見表4。從表4可知，6種原料的運(yùn)動(dòng)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。