季铵盐-18 膨润土

季铵盐-18 膨润土 (Quaternium-18 Bentonite) 专业科学评估报告

1. 基础信息 & 来源

INCI名称

Quaternium-18 Bentonite (国际化妆品原料命名)

原料来源与加工

• 天然来源: 膨润土矿（主要成分为蒙脱石粘土），经开采、提纯、干燥粉碎
• 化学改性: 通过离子交换反应将膨润土层间阳离子（Na⁺/Ca²⁺）置换为季铵盐-18阳离子（二氢化牛脂基二甲基氯化铵）(工艺参考：USPTO专利US3862034)
• 形态特征: 白色至灰白色细粉末，具有典型层状硅酸盐结构

原料功能定位

主要作为流变调节剂、悬浮稳定剂和粘度增强剂应用于化妆品配方(来源：国际化妆品原料词典)

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
流变控制与增稠	季铵盐基团扩大粘土层间距，形成"卡屋结构"（Card House Structure），通过边缘-面氢键网络锁住液相	★★★★☆ (充分证实)	流变学研究表明剪切稀变行为显著（屈服值＞200 Pa）(Colloids and Surfaces A, 2018)	0.5-5% w/w
悬浮稳定	三维网络结构提供屈服应力，防止颗粒沉降（斯托克斯定律对抗）	★★★★☆ (充分证实)	在含锌氧化物配方中保持＞6个月稳定性(J. Soc. Cosmet. Chem, 2015)	1-3% w/w
肤感改良	降低配方的粘腻感，提升铺展性（通过剪切变稀行为）	★★★☆☆ (多项人体评估)	在防晒产品中降低粘腻感评分35%(厂商临床评估报告)	0.8-2% w/w
"毛孔吸附清洁"	理论推测：阳离子特性可能增强对皮脂吸附	★☆☆☆☆ (推测性)	注：缺乏直接皮肤吸附证据，体外实验显示油脂吸附量＜膨润土原土	N/A

3. 核心化学成分剖析

化合物类别	代表物质/结构	基本性质
硅酸盐骨架	蒙脱石 (Si8Al3.2Mg0.8O20(OH)4)n-	层状结构，层间距≈1.2nm（改性前）
有机阳离子	季铵盐-18 [R2N+(CH3)2]Cl- (R=牛脂基)	C链长度C14-C18，阳离子交换容量(CEC) 80-100 meq/100g
改性结构	层间插入季铵盐（倾斜双层排列）	层间距扩大至≈2.8-3.2nm，接触角＞90°（疏水性）
杂质控制	游离季铵盐含量 < 1%，铅含量 < 5ppm	需符合ICH Q3D元素杂质要求(USP <232>)

4. 配方应用与协同效应

主要应用类型

• 彩妆: 睫毛膏（抗沉降）、粉底液（悬浮颜料）
• 防晒: 高SPF乳液（稳定二氧化钛/氧化锌）
• 护发: 洗发水（增稠/减少SLS刺激性）
• 止汗剂: 悬浮铝盐复合物

增效协同组合

• 与极性油协同: 在异十二烷中粘度提升200% vs. 矿物油(流变学数据)
• 阴离子表面活性剂: 与SLES形成"静电复合物"，减少刺激同时维持粘度
• 多元醇辅助分散: 丙二醇/甘油（＞10%）提升分散效率

工艺要点

需高剪切分散（＞2000rpm），建议预分散于油相，最佳活化温度60-70℃

5. 安全性与适用性

安全评估结论

• CIR评估: 安全浓度≤5%（作为驻留型产品成分）(CIR Report 2018)
• 致敏性: 豚鼠最大化试验（GPMT）阴性，但含游离季铵盐时可能致敏
• 眼刺激性: 兔眼试验显示可逆轻微刺激（主要因粉末物理特性）

使用限制与警示

• 避免与强阴离子成分：可能发生絮凝（如高浓度柠檬酸、焦磷酸盐）
• pH适应性：稳定范围pH 4-10（强酸环境层结构破坏）
• 特殊人群：受损皮肤慎用（物理摩擦风险）

毒理学数据摘要

• LD50（大鼠经口）＞5000 mg/kg
• 致突变性（Ames试验）：阴性
• 光毒性：无报告

6. 市场定位与消费者认知

市场定位

• 替代品比较: 相比传统膨润土，提供更优的电解质耐受性
• 价格区间: 高端流变调节剂（$25-40/kg vs. 普通膨润土$5-10/kg）
• 宣称趋势: 多标榜"天然来源"+"科技改性"双重概念

消费者认知误区

• 误解1: "吸附毒素"功效 - 无临床证据支持皮肤排毒
• 误解2: "控油"主功效 - 实际控油效果弱于水杨酸/黏土面膜
• 成分表标注: 常被误读为"化学防腐剂"（因Quaternium前缀）

7. 总结与展望

技术优势总结

• 无可替代的悬浮能力：特别适用于高密度无机防晒剂配方
• 工艺兼容性：在无水/低水体系中表现优异
• 触感优化价值：解决高粘度配方粘腻痛点

局限性

• 阳离子特性限制其在强阴离子体系的应用
• 高添加量可能导致配方光泽度下降
• 原料批次稳定性挑战（受蒙脱石矿床变异影响）

研究前沿展望

• 药物载体潜力：层间空间可负载维A酸等活性物(初步体外研究)
• 绿色改性工艺：开发生物源季铵盐替代牛脂基
• 响应型凝胶：开发pH/温度双响应型智能体系

专家使用建议

作为配方架构型成分，建议在开发早期加入流变体系设计，重点关注其与电解质的兼容性及分散工艺参数优化。