摘要：选择了3种不同黏度的聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷(和)C11-13异链烷烃、异十二烷作为个人护理品中十甲基环五硅氧烷的备选替代原料，对比了这6种原料的闪点、相对密度、运动黏度、折射率、挥发速率、表面张力、铺展性、粉体助分散性、兼容性、配方稳定性、肤感和手感。结果表明，黏度2.5mm²/s的聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷(和)C11-13异链烷烃是个人护理品中十甲基环五硅氧烷的优选替代方案。

十甲基环五硅氧烷(D₅)是一种无色无味、易挥发的液体，因其具有良好的铺展性、适宜的挥发性、较强的兼容性和特殊的肤感，在过去数十年中被广泛应用于个人护理品中。近年来，随着研究的深入，由于D₅具有高持久性和生物累积性的风险，2018年被欧盟确定为高度关注物质，其应用也逐步受到欧盟REACH法规的监管：2020年1月31日起，D₅添加质量分数不低于0.1%的淋洗型化妆品不得进入欧盟市场；2027年6月6日起，D₅添加质量分数不低于0.1%的驻留型化妆品不得进入欧盟市场。市场对此的反应迅速，Mintel全球新产品数据库(GNPD)显示，自2018年起全球新上市的化妆品中仍含D₅的单品数量呈逐年下降趋势，如表1所示。

为了符合法规和迎合市场变化趋势，个人护理品领域技术人员一直努力从配方中去除D₅并持续研发具有相近性能的替代配方。目前，D₅的替代主要有2条路径：一是选择非环状低黏度(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，但售价通常较高；二是选择低黏度烷烃或酯，如异十二烷、碳酸二辛酯、椰油醇-辛酸酯等，但这些非硅类原料表面张力较高、铺展性较弱。

本实验在前期研究基础上选择了5种备选原料，并与D₅的多项性能进行了对比，以期筛选出有潜力的D₅替代方案，为个人护理品领域的配方设计提供参考。

1 实验

1.1 主要原料及仪器设备

十甲基环五硅氧烷、聚二甲基硅氧烷[DM1.5、DM2、DM2 PLUS，黏度(25℃，下同)分别为1.5、2、2.5mm²/s]、聚二甲基硅氧烷(和)C11-13异链烷烃(黏度3.6mm²/s、DM3 PLUS)：江西蓝星星火有机硅有限公司；异十二烷(IDD)：朗盛特殊化学品公司；二氧化钛(和)氢氧化铝(和)三乙氧基辛基硅烷(TiO₂ CR-50)：K.S.PEARL公司。

微量连续闭口闪点仪：FPCC-420A，杭州仰仪科技有限公司；高精度不锈钢比重杯：50mL，上海祈工仪器设备有限公司；石油产品运动黏度测定器：SYD-265C，上海昌吉地质仪器有限公司；全自动折光仪：RX-5000a，爱拓中国分公司；电子天平：XPR204/AC，梅特勒托利多国际公司；芬兰Kibron EZ-Pi Plus便携式动态表面张力仪（基于改进Wilhelmy探针法，可同时测量静态与动态表面张力，配备高精度微天平与温控平台）；计时器：PS-390，追日科技有限公司；触屏黏度计：DV2T，阿美特克-博勒飞公司；全功能稳定性分析仪：LUM公司；高速乳化分散机：HOMOGENIZING MIXER MARKII Model2.5，上海谱莱密克司机械有限公司。

1.2 性能测试及表征

闪点：按GB/T21615-2008测试闭口闪点；相对密度：按GB/T 4472-2011于25℃测试；运动黏度：按GB/T10247-2008于25℃测试；折射率：按GB/T 6488-2022于25℃测试；挥发速率：在恒温恒湿环境(24~26℃、相对湿度40%~60%)中精确称量1g备选原料置于广口铝杯中，间隔一定时间精确称量铝杯中液体质量，并计算相对初始时刻的剩余质量分数；表面张力：采用芬兰Kibron EZ-Pi Plus便携式动态表面张力仪，在25℃恒温条件下，使用一次性探针浸入液面，通过Wilhelmy板法原理实时记录力值并换算为表面张力值。仪器自动完成校准与测量，每个样品重复测量3次取平均值，测量精度±0.1 mN/m。该仪器亦可记录表面张力随时间的变化，本实验取平衡后的静态表面张力值；铺展性：在恒温恒湿环境中，用移液枪精确量取0.1mL备选原料，转至印有0.5cm×0.5cm格纹的A4纸上，计时2min并即刻画出备选原料的铺展轮廓，并计算铺展面积；粉体助分散性：将TiO₂ CR-50粉体与备选原料按质量比0.45:0.55搅拌混合均匀，脱泡后制得色浆，测试色浆25℃时的动力黏度，黏度越低表明粉体助分散性越好；兼容性：分别将个人护理品常用化合物与备选原料按质量比1:1搅拌混合均匀，脱泡后观察混合物外观，如果完全均一透明则判定为兼容并标记为"S"，否则判定为不兼容并标记为"I"；配方稳定性：选取典型配方W/O护肤霜(备选原料质量分数10%)制作待测料体，采用全功能稳定性分析仪测试2000r/min、25℃、8000s条件下的不稳定指数；肤感：选取典型配方O/W防晒乳(备选原料质量分数5%)，W/O粉底液(备选原料质量分数10%)制作待测料体，邀请经过培训的志愿者在恒温恒湿环境中，清洁手臂内侧皮肤，平衡20min后在手臂内侧皮肤区域画出13.85cm²待测区域，精确称量50mg待测料体，手指打圈涂抹20圈，根据各项指标评分(分值越高，代表该项表现越好，满分为5分，选取10组有效数据取平均值作为结果，下同)；手感：选取典型配方油分散护发精油(备选原料质量分数25%)制作待测料体，邀请经过培训的志愿者在恒温恒湿环境中，用移液枪精确量取0.05mL待测料体，均匀涂抹于25cm、5g标准测试发片上，根据各项指标评分。

2 结果与讨论

2.1 闪点

易燃液体按闪点不同可分为1~4类，数字越小，闭口闪点越低，易燃危险度越高。本实验中6种原料(D₅及5种备选原料)的闭口闪点见表2。从表2可知，IDD闪点最低，仅为45℃，为3类易燃液体。其余5种原料闪点均高于60℃，为4类易燃液体，在生产运输和贮存时安全性更高。

2.2 相对密度

油相与水相的相对密度差是影响乳化体系稳定性的重要因素。从液滴运动和乳液黏度的角度揭示了油相黏度和密度对乳液动力学稳定性的影响，并讨论了不稳定机制。相对密度差越大，在重力作用下油水相的分离倾向越明显，随着贮存时间的延长乳液会发生更加严重的絮凝和聚集现象。原料的相对密度见表3。

从表3可知，IDD相对密度最低，仅为0.75，与水的密度差最大。其余5种原料与水的密度差更小，即在其他条件相同的情况下其余5种原料制备的乳化体系会更稳定。此外，在表面活性剂含量较低的双相产品中(如双相卸妆水、油水分层型精华)，油相与水相的相对密度差异越大，产品摇晃静置后的分层速率越快，这会在一定程度上影响产品的使用体验。

2.3 黏度

6种原料25℃的运动黏度见表4。从表4可知，6种原料的运动黏度总体相近。其中，DM1.5的黏度最低，约为1.5mm²/s；D₅的黏度最高，约为4.1mm²/s。

2.4 折射率

6种原料25℃下的折射率见表5。从表5可知，6种原料的折射率总体相近。其中，DM1.5、DM2、DM2 PLUS的折射率最低，为1.39；IDD的折射率最高，为1.42。