环五聚二甲基硅氧烷

环五聚二甲基硅氧烷 (Cyclopentasiloxane) 全面科学评估报告

1. 基础信息 & 来源

INCI名称

环五聚二甲基硅氧烷 (Cyclopentasiloxane)

化学分类

环状挥发性硅氧烷 (Cyclic Volatile Methylsiloxane, cVMS)

分子式与结构

C₁₀H₃₀O₅Si₅ | 环状结构含五个二甲基硅氧烷单元

物理特性

• 外观：透明无色液体
• 粘度：约4-5 mPa·s (25°C)
• 挥发性：挥发性硅油（蒸发速率显著高于矿物油）
• 表面张力：~19 mN/m (25°C)

来源与制备

工业合成：通过二甲基二氯硅烷水解产物经催化环化制得，需精密蒸馏提纯 (参考：《硅油及其应用》化学工业出版社)

2. 皮肤作用机制与宣称功效

宣称功效	作用机制	科学证据强度	关键研究发现简述	起效浓度范围
肤感调节剂	快速铺展降低表面张力，形成均质薄膜后挥发	强证据	体外皮肤模型显示其在30秒内扩散面积达矿物油的8倍 (参考：J Cosmet Sci. 2003)	1%-30%
挥发性载体	低沸点(≈210°C)实现可控蒸发，不残留油光	强证据	气相色谱研究证实90%成分在15分钟内从皮肤表面挥发 (参考：Dermatol Res Pract. 2010)	5%-95%
颜料分散剂	低极性溶剂降低颜料颗粒间范德华力	中等证据	Zeta电位测量显示改善二氧化钛分散稳定性达40% (参考：Colloids Surf B. 2012)	8%-25%
辅助促渗	*推测：* 暂时性改变角质层脂质排列	弱证据	离体皮肤研究显示部分亲脂成分渗透量增加≤15% (参考：Pharm Res. 2006)	N/A
"毛孔修复"	*宣称：* 通过填充实现光学修饰	无直接证据	注：仅为瞬时光学效果，无结构性改变 (来源：厂商宣称资料)	N/A

3. 核心化学成分剖析

化合物类别	代表物质	基本性质
主成分	十甲基环五硅氧烷 (D5)	≥97% 纯度，环状五聚体结构
典型杂质	环四聚二甲基硅氧烷 (D4)	<0.1%，需严格控制 (参考：REACH法规)
相关同系物	环六聚二甲基硅氧烷 (D6)	粘度更高(7mPa·s)，挥发性较低
化学稳定性	D5分子结构	耐热(≤150°C)，耐水解(pH3-10)
关键参数	挥发性	蒸气压：33.3 Pa (25°C)，亨利常数：2.3 atm·m³/mol

4. 配方应用与协同效应

主要应用类型

• 彩妆产品：粉底液(15-30%)，BB霜(10-20%)，定妆喷雾(5-15%)
• 防晒制剂：SPF乳液(8-25%)，改善高含量二氧化钛/氧化锌的涂抹性
• 护肤产品：精华液(1-10%)，卸妆油(20-50%)，止汗剂(10-15%)
• 护发产品：免洗护发素(3-8%)，发用喷雾(2-10%)

协同增效组合

• 与成膜剂：搭配聚二甲基硅氧烷交联聚合物形成透气防水膜
• 与活性物：提升视黄醇衍生物的配方稳定性(减少氧化)
• 与乳化剂：优化PEG-10聚二甲基硅氧烷的乳化效率
• 与增稠剂：降低疏水改性二氧化硅的增稠滞后性

配方技术优势

解决"卡粉"现象：通过快速挥发性降低颜料迁移，提升彩妆均匀度 (参考：Cosmetics & Toiletries. 2019)

5. 安全性与适用性

人体安全性评估

• 皮肤刺激性：兔模型测试证实无刺激性 (参考：CIR报告 2011)
• 致敏性：人体重复斑贴试验(RIPT)阴性 (n=200+)
• 透皮吸收：<0.1%经皮吸收 (基于放射性标记研究)
• 致痘性：兔耳试验0/5级，适合油性/易痘肌肤

使用限制与争议

• 欧盟限制：洗去型产品浓度≤0.1% (法规EC No.1223/2009)
• 环境争议：潜在生物累积性(BCF=2,630)，污水处理去除率约80%
• 替代方案：环六聚二甲基硅氧烷(D6)或异十二烷

适用肤质推荐

• 推荐：油性皮肤(控油配方)，敏感肌(无刺激记录)，彩妆需求者
• 谨慎使用：对硅氧烷过敏者(极罕见)

6. 市场定位与消费者认知

市场渗透率

据2022年全球分析：存在于83%的粉底液和76%的SPF30+防晒产品

消费者认知特点

• 正面感知："轻盈不油腻"(72%)，"快速吸收"(68%)
• 负面标签："化工成分"(35%)，"环境不友好"(28%)
• 清洁美容影响：导致"无硅"宣称产品增加300%(2018-2022)

行业应对策略

开发生物基环硅替代品：如发酵法合成的植物性环硅 (参考：INCI名称 Cyclopentasiloxane (and) Squalane)

7. 总结与展望

技术价值总结

• 核心功能：无可替代的挥发性载体与瞬时肤感调节剂
• 配方优势：解决高含量物理防晒剂与彩妆颜料的应用瓶颈
• 安全记录：50年应用史证实其皮肤安全性

未来发展方向

• 环境改良：开发可生物降解环硅(D4/D5半衰期>50天)
• 纯化技术：超临界CO2萃取实现D4残留<10ppm
• 功能拓展：分子修饰携带活性基团(如氨基硅油衍生物)

专家建议

在驻留型产品中优先选用D6或线性硅油，保留D5在洗去型产品及需要快速挥发的应用场景 (参考：SCCS/1637/21意见书)