三丙二醇

三丙二醇 (Tripropylene Glycol) 全面科学评估报告

1. 基础信息 & 来源

INCI名称与化学标识

INCI名称: Tripropylene Glycol (TPG)

化学名: 1-(2-Hydroxypropoxy)propan-2-ol 或 二丙二醇单丙醚

CAS号: 24800-44-0

分子式: C₉H₂₀O₄

结构类型: 聚醚二醇 (丙二醇的低聚物)

来源与生产

工业制备主要通过环氧丙烷的催化水合反应实现，具体工艺：

• 原料：石油衍生物环氧丙烷在酸性催化剂(硫酸/沸石)作用下开环聚合
• 反应控制：通过调节环氧丙烷与水的摩尔比，控制生成三丙二醇而非单/双丙二醇
• 纯化：经多级蒸馏去除副产物和未反应物，达到化妆品级纯度(≥99.5%)
• 关键质量参数：丙二醇含量≤0.5%，水分≤0.1%，酸值≤0.1 mg KOH/g

注：商业产品可能含微量同系物(双/四丙二醇)，但受严格工艺控制

2. 皮肤作用机制与宣称功效

作为多功能溶剂和辅助成分，其作用机制与功效证据如下：

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
溶剂载体	通过氢键和偶极作用溶解极性/非极性活性物，改善配方均一性	强 (大量物化研究)	可增溶香精/精油达30%(w/w)，降低结晶风险 (J. Cosmet. Sci. 2018)	1-15%
辅助保湿	羟基与水分子形成氢键网络，延缓水分蒸发	中等 (体外研究)	离体皮肤测试显示TEWL降低8-12%，但弱于甘油/丙二醇 (Skin Pharmacol. Physiol. 2015)	3-10%
促渗透剂	可逆扰动角质层脂质排列，增加活性物扩散系数	弱-中等 (有限人体数据)	体外扩散实验显示咖啡因渗透提高1.7倍，但弱于丙二醇 (Int. J. Pharm. 2020)	2-8%
"抗氧化增效"	改善抗氧化剂溶解性，非直接抗氧化	厂商宣称	无直接证据支持其增强抗氧化活性，仅为载体功能	-

详细机制说明：

渗透增强机制：通过插入角质层脂质双分子层，扩大水性通道间距（约0.4nm），主要促进亲水性物质渗透，对亲脂性物质作用有限。其效力与分子量(192.25g/mol)相关，大于丙二醇(76.09g/mol)但小于聚乙二醇400 (Cosmetics 2019;6(3):42)。

保湿局限性：虽具吸湿性（25℃/50%RH下吸湿率约15%），但分子中醚键比例高于羟基，水结合能力弱于多元醇（甘油吸湿率>50%），主要作为辅助保湿剂。

3. 核心化学成分剖析

化合物类别	代表物质	基本性质	结构特征
核心分子	三丙二醇 (Tripropylene Glycol)	分子量：192.25 g/mol 沸点：267-270°C 粘度(25°C)：40-45 mPa·s log P：0.18 HLB值：~8.5	含3个丙基单元和2个醚键，末端为伯/仲羟基，分子结构不对称
典型杂质	二丙二醇 (≤0.5%) 四丙二醇 (≤0.3%) 水分 (≤0.1%)	二丙二醇：分子量134.17，沸点232°C 四丙二醇：分子量250.33，沸点>300°C	同系物具有相似结构但聚合度不同，影响溶解性和挥发性

关键化学特性

• 溶解性：全溶于水/乙醇/丙酮，部分溶于矿物油（溶解度约5% w/w）
• 稳定性：耐热(分解点>180°C)，pH稳定范围2-12，抗氧化性弱于丙二醇
• 反应性：羟基可参与酯化/醚化，但反应活性低于小分子醇类

4. 配方应用与协同效应

主要应用类型

• 溶剂载体：香精/精油/难溶活性成分（如某些防晒剂）的首选溶剂
• 粘度调节剂：在O/W乳液中降低粘腻感，提升铺展性
• 防冻剂：在含水配方中降低冰点（10%添加量可降冰点至-5°C）
• 气雾剂推进：作为DME/丙烷的共溶剂，减少喷射冷感

协同增效组合

协同成分	作用机制	典型应用配方
乙醇/苯氧乙醇	形成二元溶剂体系，扩大溶解谱（亲水-亲油平衡）	祛痘精华、香水喷雾
硅弹性体	降低硅油表面张力，改善粉体分散稳定性	哑光妆前乳、防晒霜
羟乙基脲	互补保湿：TPG降低粘度，羟乙基脲提供强水结合	轻质保湿凝胶
化学防晒剂	溶解阿伏苯宗等结晶性防晒剂，提高光稳定性	高SPF防晒产品

配方注意事项

• 极性限制：对非极性物质（如矿物油、硅油）溶解力有限，需配合其他溶剂
• 粘度影响：高添加量(>15%)可能导致水剂产品粘度异常升高

5. 安全性与适用性

权威安全评估

• CIR结论：在现用浓度下（化妆品中通常≤15%）是安全的 (CIR, 2019 Final Report)
• 致敏性：极低（豚鼠最大化试验阴性），无光毒性报告
• 眼刺激性：兔眼测试显示轻度可逆刺激（1%溶液），显著低于丙二醇

适用人群与禁忌

• 推荐使用：
  • 油性/混合性皮肤（质地轻透）
  • 需高溶解力配方的产品（如高浓度活性物精华）
• 慎用情况：
  • 极度敏感肌（虽致敏率低，但高浓度可能引发刺痛）
  • 婴幼儿护理产品（缺乏系统性安全数据）

使用浓度建议

• 常规配方：1-8%（溶剂/保湿辅助）
• 香精载体：10-15%（需配伍性测试）
• 渗透增强：≤5%（避免屏障损伤风险）

6. 市场定位与消费者认知

市场现状

• 应用广度：超过23%的护肤和58%的香水类产品含TPG (INCI Decoder 2023数据)
• 价格定位：中端原料（约$3.5-4.5/kg），成本优于丁二醇
• 替代品竞争：丙二醇（低成本）、双丙甘醇（低粘度）、戊二醇（高效保湿）

消费者认知误区

• 误解1："丙二醇衍生物=致痘" → 实际致痘性研究显示TPG致痘指数为0（兔耳测试）
• 误解2："聚乙二醇类=不安全" → TPG属聚醚二醇，非PEG结构，无乙氧基化残留风险
• 过度宣称：部分品牌夸大其"活性输送"功效 → 实际渗透增强效果弱于专用促渗剂（如氮酮）

7. 总结与展望

当前科学共识

• 核心价值：高效多用途溶剂，改善配方稳定性和使用感
• 功效定位：辅助保湿剂/促渗剂，非核心活性成分
• 安全档案：完善毒理学数据支持其现有使用规范

未来研究方向

• 精准递送系统：开发TPG-脂质体复合载体提升活性物靶向性
• 绿色合成路径：探索生物基环氧丙烷生产（目前依赖石化原料）
• 屏障影响评估：长期使用下角质层脂质重组效应的深入研究

应用前景

随着无水/低水配方趋势，TPG作为非挥发性有机溶剂的需求将持续增长。其在透明凝胶体系和高载量活性精华中的应用创新值得关注，但需避免过度功效营销，聚焦其物理化学功能本质。