功能性聚二甲基硅氧烷共聚醇的结构、性质及应用

高志红;裘炳毅

【摘 要】Structure, property and application of dimethicone copolyol in the personal care products are introduced.%介绍了聚二甲基硅氧烷共聚醇的结构、性质特点及其在个人护理品方面中的应用。 【期刊名称】《中国洗涤用品工业》 【年(卷),期】2016(000)010 【总页数】5页(P56-60)

【关键词】聚二甲基硅氧烷共聚醇;结构;性质;应用;个人护理品 【作 者】高志红;裘炳毅

【作者单位】华南师范大学实验中心，广东广州，510006;华南师范大学实验中心，广东广州，510006 【正文语种】中 文 【中图分类】TS03;TQ658

聚硅氧烷衍生物自20世纪90年代开始在化妆品洗涤用品和个人护理品配方中使用，至今已在香波、护发素、各类护发品和彩妆化妆品方面获得十分广泛的应用，它们独特的物理化学性质不仅非常有效地调理和保护了头发和皮肤，而且改善了产品的感观特性，同时使用时无毒无刺激[1-2]。

聚二甲基硅氧烷是二甲基硅氧烷重复单元组成的杂化无机-有机均聚物，即聚合物由每个硅原子带有二个甲基（-CH3）的一个无机硅氧烷骨架（-Si-O-）组成[3]，

其中硅原子可接受不同的取代基团，和硅氧烷骨架有不同的结构组合，从而衍生出有不同性质和功能的庞大的衍生物体系。聚氧乙烯/聚氧丙烯-n/m聚二甲基硅氧烷（PEG/PPG-n/m Dimethicone）就是这个体系中的一小部分[4]。

聚氧乙烯/聚氧丙烯-n/m聚二甲基硅氧烷（PEG/PPG-n/m Dimethicone）是含有聚氧乙烯聚氧丙烯基团的聚二甲基硅氧烷共聚醇（Dimethicone Copolyol，简称DMC），根据取代基团的位置，其化学结构（图1）可分为：支链型（或称梳型），ABA型和AB型。

从PEG/PPG-n/m聚二甲基硅氧烷的化学结构可看出，乙氧基-丙氧基（n/m）的位置和数目、a值（图2中D的数目）和b值（图2中D*的数目）比值、端基种类等都影响其性质，这也是构成此类化合物性质多样性的原因[5]。 2.1 结构式中a与b的比例与性质及应用相关性

PEG/PPG-n/m聚二甲基硅氧烷的水溶性由其分子结构中的a和b的比值决定。如果a与b的比值太小，尽管结构中含有EO（乙氧基）基团，其性质依然是不溶于水的。能够溶于水的b最小单位数用下式表示：b =（0.17）（a实际的单位数）+1，这也解释了为什么能够溶于水的、有用的PEG/PPG-n/m聚二甲基硅氧烷数量那么有限的原因。表1列出根据上述公式得出的a与b的比例与溶解性的关系。另外，其性质直接与分子量大小相关。低分子量的PEG/PPG-n/m聚二甲基硅氧烷倾向于润湿表面渗透入组织，具有优异的润湿性能，随着分子量提高，润湿性能逐渐消失，调理性能及乳化性能成为主导。

PEG/PPG-n/m聚二甲基硅氧烷另一有趣的功能是它们可将水带入油相。即使本身是水不溶性的，也具有这功能。实验时将2g受试DMC溶于100g异丙醇中，在不断搅拌情况下，慢慢地加入去离子水直至出现混浊，记录至浑浊时所需的水量，可获得PEG/PPG-n/m聚二甲基硅氧烷容忍的水量，图2示出几种DMC对水的容忍度实验结果，（其中D的数目代表图1中的a值，D*的数目代表b值，M代

表端基为三甲基硅氧烷）[5-6]。利用这性质可将少量水加入到含颜料的彩妆化妆品和唇膏中，改善产品的肤感。

2.2 结构式中m与n的数值与性质及应用的相关性

当结构单元b中只含有8mol的EO(n)，不含PO(m)时，被称为PEG-8聚二甲基硅氧烷，常用作发用及皮肤的调理剂。表2列出PEG-8聚二甲基硅氧烷系列中不同a/b单元与分子量、浊点、润湿性、临界胶束浓度（CMC）、表面张力、溶解性的关系。

PEG-n系列中常见的物质还有PEG-3聚二甲基硅氧烷（发用及皮肤调理剂）、PEG-6聚二甲基硅氧烷（润滑剂、增塑剂）、PEG-7聚二甲基硅氧烷（成膜剂）、及用作发用及皮肤调理剂的PEG-9、PEG-10、PEG-12、PEG-14、PEG-17聚二甲基硅氧烷。如PEG-12聚二甲基硅氧烷（PEG-12 Dimethicone）为半透明黄至棕色液体，浊点95～100℃，可做乳化剂、起泡剂、润湿剂、增塑剂、保湿剂、润肤剂，与大多数化妆品原料配伍，在体系中低用量就可降低表面张力，并能产生稠密稳定的泡沫，且赋予头发柔软润滑的感觉。又由于它溶于水、乙醇和水-醇系统，在水系统中十分稳定，也常用于发胶和其他免洗护发产品、香波、护肤乳液、剃须皂，也适用于系列汽车和家用清洁产品，玻璃清洁防雾剂等。

当结构中b单元只含有PO(m)，不含有EO(n)， 则被称为PPG-m聚二甲基硅氧烷，市场可见的有PPG-2、PPG-12、PPG-27聚二甲基硅氧烷，这类表面活性剂的极性和亲水性更强，用于化妆品配方中减弱亲脂性、有非离子调理剂的作用。如PPG-2聚二甲基硅氧烷（PPG-2 Dimethicone）为琥珀色液体，溶于乙醇和异丙醇。可做悬浮剂、润肤剂，用于彩妆、唇部化妆品、抑汗/祛臭制品，特别适用于洗发护发产品，赋予头发柔润的感觉，并且在染发产品中起着良好的固色作用。 2.3 与其他溶剂复配的性质及应用

PEG/PPG-n/m聚二甲基硅氧烷也可与其他聚二甲基硅氧烷或溶剂复配使用，起协

同作用。表3列出3种PEG/PPG-n/m聚二甲基硅氧烷产品及复配物的性质和应用。

目前市场上出现了宣称无需硅油的个人护理产品，但基于聚二甲基硅氧烷共聚醇的性质，其在个人护理品中的应用依然有广泛的目标市场需求。

【相关文献】

[1] Förster T. Cosmetic Lipids and the Skin Barrier [M].New York: Marcel Dekker. Inc., 2002:255-271.

[2] Sun J.Z，Parr J.W，Travagline D. Stable Conditioning Shampoos Containing High Molecular Weight Dimethicone[J]. C & T, 2002, 117(11): 41-46.

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