摘要：選擇了3種不同黏度的聚二甲基矽氧烷、聚二甲基矽氧烷(和)C11-13異鏈烷烴、異十二烷作為個人護理品中十甲基環五矽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、揮發速率、表麵張力、鋪展性、粉體助分散性、兼容性、配方穩定性、膚感和手感。結果表明，黏度2.5mm²/s的聚二甲基矽氧烷、聚二甲基矽氧烷(和)C11-13異鏈烷烴是個人護理品中十甲基環五矽氧烷的優選替代方案。

十甲基環五矽氧烷(D₅)是一種無色無味、易揮發的液體，因其具有良好的鋪展性、適宜的揮發性、較強的兼容性和特殊的膚感，在過去數十年中被廣泛應用於個人護理品中。近年來，隨著研究的深入，由於D₅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注物質，其應用也逐步受到歐盟REACH法規的監管：2020年1月31日起，D₅添加質量分數不低於0.1%的淋洗型化妝品不得進入歐盟市場；2027年6月6日起，D₅添加質量分數不低於0.1%的駐留型化妝品不得進入歐盟市場。市場對此的反應迅速，Mintel全球新產品數據庫(GNPD)顯示，自2018年起全球新上市的化妝品中仍含D₅的單品數量呈逐年下降趨勢，如表1所示。

為了符合法規和迎合市場變化趨勢，個人護理品領域技術人員一直努力從配方中去除D₅並持續研發具有相近性能的替代配方。目前，D₅的替代主要有2條路徑：一是選擇非環狀低黏度(1.5、2mm²/s)的聚二甲基矽氧烷和甲基三(三甲基矽氧烷基)矽烷等，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，但這些非矽類原料表麵張力較高、鋪展性較弱。

本實驗在前期研究基礎上選擇了5種備選原料，並與D₅的多項性能進行了對比，以期篩選出有潛力的D₅替代方案，為個人護理品領域的配方設計提供參考。

1 實驗

1.1 主要原料及儀器設備

十甲基環五矽氧烷、聚二甲基矽氧烷[DM1.5、DM2、DM2 PLUS，黏度(25℃，下同)分別為1.5、2、2.5mm²/s]、聚二甲基矽氧烷(和)C11-13異鏈烷烴(黏度3.6mm²/s、DM3 PLUS)：江西藍星星火有機矽有限公司；異十二烷(IDD)：朗盛特殊化學品公司；二氧化鈦(和)氫氧化鋁(和)三乙氧基辛基矽烷(TiO₂ CR-50)：K.S.PEARL公司。

微量連續閉口閃點儀：FPCC-420A，杭州仰儀科技有限公司；高精度不鏽鋼比重杯：50mL，上海祈工儀器設備有限公司；石油產品運動黏度測定器：SYD-265C，上海昌吉地質儀器有限公司；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便攜式動態撸撸社软件下载免费版（基於改進Wilhelmy探針法，可同時測量靜態與動態表麵張力，配備高精度微天平與溫控平台）；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於25℃測試；運動黏度：按GB/T10247-2008於25℃測試；折射率：按GB/T 6488-2022於25℃測試；揮發速率：在恒溫恒濕環境(24~26℃、相對濕度40%~60%)中精確稱量1g備選原料置於廣口鋁杯中，間隔一定時間精確稱量鋁杯中液體質量，並計算相對初始時刻的剩餘質量分數；表麵張力：采用芬蘭Kibron EZ-Pi Plus便攜式動態撸撸社软件下载免费版，在25℃恒溫條件下，使用一次性探針浸入液麵，通過Wilhelmy板法原理實時記錄力值並換算為表麵張力值。儀器自動完成校準與測量，每個樣品重複測量3次取平均值，測量精度±0.1 mN/m。該儀器亦可記錄表麵張力隨時間的變化，本實驗取平衡後的靜態表麵張力值；鋪展性：在恒溫恒濕環境中，用移液槍精確量取0.1mL備選原料，轉至印有0.5cm×0.5cm格紋的A4紙上，計時2min並即刻畫出備選原料的鋪展輪廓，並計算鋪展麵積；粉體助分散性：將TiO₂ CR-50粉體與備選原料按質量比0.45:0.55攪拌混合均勻，脫泡後製得色漿，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量比1:1攪拌混合均勻，脫泡後觀察混合物外觀，如果完全均一透明則判定為兼容並標記為"S"，否則判定為不兼容並標記為"I"；配方穩定性：選取典型配方W/O護膚霜(備選原料質量分數10%)製作待測料體，采用全功能穩定性分析儀測試2000r/min、25℃、8000s條件下的不穩定指數；膚感：選取典型配方O/W防曬乳(備選原料質量分數5%)，W/O粉底液(備選原料質量分數10%)製作待測料體，邀請經過培訓的誌願者在恒溫恒濕環境中，清潔手臂內側皮膚，平衡20min後在手臂內側皮膚區域畫出13.85cm²待測區域，精確稱量50mg待測料體，手指打圈塗抹20圈，根據各項指標評分(分值越高，代表該項表現越好，滿分為5分，選取10組有效數據取平均值作為結果，下同)；手感：選取典型配方油分散護發精油(備選原料質量分數25%)製作待測料體，邀請經過培訓的誌願者在恒溫恒濕環境中，用移液槍精確量取0.05mL待測料體，均勻塗抹於25cm、5g標準測試發片上，根據各項指標評分。

2 結果與討論

2.1 閃點

易燃液體按閃點不同可分為1~4類，數字越小，閉口閃點越低，易燃危險度越高。本實驗中6種原料(D₅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。其餘5種原料閃點均高於60℃，為4類易燃液體，在生產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係穩定性的重要因素。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定性的影響，並討論了不穩定機製。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生更加嚴重的絮凝和聚集現象。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。其餘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餘5種原料製備的乳化體係會更穩定。此外，在表麵活性劑含量較低的雙相產品中(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，產品搖晃靜置後的分層速率越快，這會在一定程度上影響產品的使用體驗。

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；D₅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。