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从二甲基硅油出发:解析日化硅油的结构、性能与配方选型

1 硅油的核心价值:调节表面和界面行为

 

        在日化配方中,硅油常用于护肤、护发、防晒、彩妆和洗护产品,主要用于改善铺展、润滑、柔滑、抗水、光泽和调理等使用表现。这些效果是来自硅油对表面和界面行为的调节。这里的表面和界面,主要包括皮肤表面、头发表面、粉体表面、油水界面以及空气-液体界面。结构决定表面/界面行为,表面/界面行为决定使用效果,使用目标决定产品选型。

 

        二甲基硅油的英文常用名Dimethicone,化学本质通常为聚二甲基硅氧烷,Polydimethylsiloxane,简称 PDMS。它是基础、典型、应用广泛的硅油类型,也是理解水溶性或水分散性硅油、氨基硅油、高黏度硅油和硅油乳液的原型。普通二甲基硅油的作用概括为以下四个方面:

 

底层作用

使用表现

较低表面张力和较高铺展倾向

有助于降低涂抹阻力,使产品更容易推开和分布

降低表面摩擦

皮肤更顺滑,头发更易梳理

形成低表面能薄层

改善抗水性、抗毛躁和不黏腻感

通过黏度和结构改性调节性能

从轻薄铺展到持久调理,从油溶到水分散

 

2 二甲基硅油:日化硅油的基础原型

 

2.1 二甲基硅油是典型的基础硅油

        日化中常见的硅油类原料包括二甲基硅油、氨端聚二甲基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅油、羟基封端聚二甲基硅氧烷、环状甲基硅氧烷和硅油乳液等。它们在名称、外观形态和应用方向上有所不同,但都与硅氧烷结构密切相关。其中,二甲基硅油是理解链状硅油、改性硅油和硅油乳液的重要基础原型。

 

        二甲基硅油通常为无色透明液体,黏度范围较宽,可从低黏度、易流动的液体,到高黏度、流动性较低的硅油产品。黏度不同,铺展性、润滑感、膜感和停留感也会发生变化。

 

        低黏度二甲基硅油通常具有轻薄、易铺展、低厚重感等特点,适用于需要改善延展性和清爽触感的配方;中高黏度二甲基硅油通常具有较明显的润滑感、柔滑感和表面停留感,适用于需要加强顺滑、调理和持久触感的产品。

 

2.2 二甲基硅油不同于普通油脂

二甲基硅油与植物油、矿物油、酯类油脂并不相同。普通油脂多以碳链结构为主体,而二甲基硅油以硅氧烷链为主体,典型结构为:

        柔性的 Si–O–Si 硅氧烷主链 + 外侧排列的甲基基团

 

3 二甲基硅油的结构

 

3.1 Si–O–Si 主链带来柔性和铺展性

二甲基硅油的主链由 Si–O–Si 键重复连接形成。硅氧烷链具有较好的柔顺性,分子链段容易运动。当二甲基硅油接触皮肤、头发或粉体表面时,更容易铺展成薄层。

 

        这种铺展能力是二甲基硅油改善涂抹感的重要原因。护肤乳、妆前乳、防晒和彩妆中使用二甲基硅油,常见目的就是降低涂抹阻力,使产品更容易推开,并帮助配方在皮肤或粉体表面分布更均匀。

 

3.2 甲基侧基带来低表面能和疏水性

        二甲基硅油分子外侧的甲基基团使其表面偏非极性,水对其形成的硅氧烷薄层润湿性较低。当它分布在皮肤、头发或配方膜层表面时,可降低这些表面被水润湿的程度,从而帮助减少湿气引起的毛躁,并提升配方膜层的疏水表现:

 

结构来源

影响

日化表现

甲基侧基外露

降低表面能

触感柔滑,不易发涩

甲基侧基形成非极性表面

降低水对表面的润湿

帮助形成疏水性表面薄层,减少湿气引起的毛躁和膜层被水破坏

较低分子间作用力

降低摩擦

改善顺滑、易梳理和减少拉扯

 

        二甲基硅油的“顺滑感”是低表面能和低摩擦薄层共同作用的结果。

 

3.3 分子量和黏度影响轻重感、膜感和持久性

        同为二甲基硅油,不同产品的使用感可能存在明显差异。主要原因在于分子量和黏度不同;部分极低黏度线性硅氧烷或环状硅氧烷还可能具有挥发性。同时,使用感也受到添加量、配方体系和复配方式影响。

 

黏度特征

使用表现

适用方向

低黏度

流动性好,铺展较快,触感较轻薄

护肤、妆前、防晒、彩妆肤感调节

中黏度

润滑性、柔滑感和表面停留感较平衡

乳霜、护发素、身体护理

高黏度

表面停留感较强,柔滑感和调理持久性较明显

护发、发膜、持久顺滑类产品

 

        低黏度二甲基硅油通常有利于提升铺展性和降低厚重感,适合需要轻薄、顺滑、易涂抹触感的配方。中高黏度二甲基硅油或高分子聚硅氧烷通常具有较强的表面停留感,可用于需要加强润滑、柔滑、光泽和调理持久性的产品。

 

        判断二甲基硅油的应用价值应结合分子量、黏度、挥发性、添加量、分散状态、配方体系和目标使用效果综合判断。

 

3.4 结构改性带来不同功能

        二甲基硅油的基础结构可以进一步改性。常见方式包括引入聚醚链段、氨基基团、羟基端基,或制成乳液分散体。改性后,硅油的亲水性、分散性、沉积性和成膜性都会发生变化。

 

改性方向

结构改变

性能变化

聚醚改性

引入 PEG 或 PPG 亲水链段

提高水相相容性、润湿性、乳化性

氨基改性

引入氨基功能基团

增强护发表面调理适配性

羟基封端或高分子量化

改变端基结构,或提高分子量/黏度

增强表面停留感、膜感、光泽和持久柔滑;羟基封端还可提供一定端基反应性

乳化分散

将油性硅油分散到水中

便于加入水相或洗护产品

 

4 从结构到作用:铺展、润滑、疏水和调理如何产生

 

4.1 低表面张力带来更好的铺展

        产品涂抹时,能否快速铺展,取决于产品与皮肤、头发或粉体表面之间的润湿和铺展能力。二甲基硅油通常具有较低表面张力和较高铺展倾向,有助于降低涂抹阻力,并帮助配方在皮肤、头发或粉体表面形成更均匀的分布。

 

        在护肤和防晒产品中,这种作用表现为:涂抹更顺畅;延展性更好;膏体拖拽感降低;粉体分散和妆效均匀性改善。

 

4.2 低摩擦薄层带来顺滑和易梳理

        皮肤粗糙感、头发打结、梳理阻力大,本质上都与表面摩擦有关。二甲基硅油能够在表面形成低摩擦薄层,从而减少表面之间的阻力。

 

        硅油主要改善的是头发表面的摩擦、排列和触感,不等同于真正修复头发内部结构。受损头发表面毛鳞片翘起、孔隙增加时,硅油可以通过表面覆盖和润滑改善梳理性与柔顺感,这属于表面调理。

 

4.3 低表面能薄层改善抗水和抗毛躁表现

        二甲基硅油外侧甲基基团使其偏疏水。它在皮肤或头发表面形成连续或不完全连续的低表面能薄层后,可以降低水对表面的润湿。在不同产品中,这种作用表现不同:

 

产品类型

作用表现

防晒、彩妆

改善铺展、膜层均匀性和膜层疏水性,并可辅助提升抗水表现

护发产品

降低湿气对发丝表面状态的影响,减少毛躁

护肤产品

减少黏腻感,形成柔滑表面保护感

身体护理

改善涂后触感和表面润滑性

 

        疏水并不等于完全封闭。二甲基硅油形成的是柔性、低摩擦、疏水性的表面薄层。薄层强弱取决于硅油黏度、添加量、配方结构,以及是否与其他成膜剂复配。

 

5 为什么会有水溶性或水分散性硅油

 

5.1 普通二甲基硅油通常不溶于水

        普通二甲基硅油以非极性的甲基侧基为主要外表面,整体呈疏水特征,通常不溶于水。它可以通过乳化剂和乳化工艺分散到水中,但这种状态属于乳化或分散,并不等同于分子层面的水溶。

 

        在透明水相产品、洗发水、沐浴露、喷雾、凝胶等体系中,普通二甲基硅油不能简单直接加入。直接加入可能导致体系浑浊、分层、漂油或稳定性下降。

 

5.2 聚醚改性是获得水相相容性或水分散性的常见路径

        获得水相相容性、水分散性或一定水溶性的常见方式,是在硅氧烷结构中引入亲水性的聚醚链段。聚醚链段可以是聚乙二醇链段,也可以是聚乙二醇/聚丙二醇复合链段。硅氧烷链段    主要提供柔滑、润滑、低表面张力和硅氧烷触感;聚醚链段主要提高亲水性、水相相容性、润湿性和乳化性。

 

分子部分

主要作用

硅氧烷链段

提供柔滑、润滑、低表面张力和硅氧烷触感

聚醚链段

提高亲水性、水相相容性、润湿性和乳化性

聚乙二醇链段

提高亲水性和水相相容性

聚乙二醇/聚丙二醇链段

调节亲水亲油平衡、相容性、润湿性和乳化性能

 

        这类结构使硅油不再只表现为传统油性硅油,而是有机会在水相、表面活性剂体系或部分透明/半透明体系中发挥作用;具体透明度和稳定性仍取决于聚醚比例、硅氧烷链长、用量和配方体系。

 

5.3 水溶性或水分散性硅油与油性硅油的区别

        水溶性或水分散性硅油与油性硅油没有绝对优劣,差异主要来自分子结构和应用体系。油性二甲基硅油以疏水性硅氧烷结构为主,主要用于提供铺展、润滑、柔滑、表面疏水性和持久薄层调理。水溶性或水分散性硅油在硅氧烷结构中引入亲水链段,主要用于改善水相相容性、润湿性、乳化辅助和轻调理效果。

 

类型

结构特点

主要作用

常见应用方向

油性二甲基硅油

以疏水性硅氧烷结构为主

铺展、润滑、柔滑、表面疏水性、薄层调理

乳霜、防晒、彩妆、护发素、发膜

水溶性或水分散性硅油

硅氧烷结构中引入亲水链段

水相相容、润湿、乳化辅助、轻调理

洗发水、沐浴露、凝胶、喷雾、透明或半透明体系

 

6 不同硅油的差异,本质是结构差异

 

        日化中常见硅油类原料的性能差异,主要来自硅氧烷结构、改性基团、分子量、黏度和分散形态的不同。判断硅油产品时应结合结构特点和应用体系进行区分。

 

类型

典型名称

结构特点

主要作用

油性二甲基硅油

二甲基硅油、聚二甲基硅氧烷

以未改性硅氧烷链为主体,侧基以甲基为主

铺展、润滑、柔滑、降低表面摩擦、形成疏水性表面薄层

水相相容型或水分散型硅油

聚醚改性二甲基硅油、PEG/PPG 改性二甲基硅油、二甲基硅氧烷共聚醇等

在硅氧烷链段中引入一定比例聚醚亲水链段

提高水相相容性或分散性,改善润湿、乳化辅助、泡沫手感和轻调理效果 

氨基硅油

氨端聚二甲基硅氧烷、氨基改性硅油

在硅氧烷链段中引入氨基功能基团

改善护发表面调理、湿梳、干梳、顺滑、光泽和抗毛躁表现

高分子硅油/羟基硅油

羟基封端聚二甲基硅氧烷、高分子聚二甲基硅氧烷

分子量较高,或以羟基封端硅氧烷结构为主

提供柔滑感、光泽感、表面成膜感和较持久的调理效果

硅油乳液

二甲基硅油乳液、氨基硅油乳液

将油性硅油以乳液形式分散在水相体系中

提高硅油在水相或洗护体系中的加入便利性和分散稳定性

 

7 如何根据产品需求判断选用

 

        硅油选型应围绕三个核心问题展开:配方体系能否相容、目标效果是否匹配、产品形态是否适合加入。

 

7.1 按配方体系判断

        不同硅油在水相、油相、乳化体系和表面活性剂体系中的相容性不同。普通二甲基硅油偏疏水,适合油相或乳化体系;聚醚改性硅油具有亲水链段,适合水相或表面活性剂体系;硅油乳液则便于在水相体系中分散。

 

配方体系

选型方向

核心原因

油相或无水体系

二甲基硅油、低黏度硅油、挥发性硅油

与油相体系相容性较好,可改善铺展和柔滑感

乳霜、防晒、彩妆

二甲基硅油、羟基封端聚二甲基硅氧烷、硅弹体、成膜型硅氧烷

有助于改善铺展、粉体分散、柔滑感和膜层均匀性

洗发水、沐浴露

聚醚改性硅油、硅油乳液、氨基硅油乳液

有利于在表面活性剂体系中分散,并改善润湿、冲洗后顺滑和调理感

透明凝胶、喷雾

经验证适配的水相相容型或水分散型硅油

有利于提高水相相容性或分散稳定性,降低漂油或分层风险;透明体系需额外验证透明度和长期稳定性

护发素、发膜

二甲基硅油、氨基硅油、羟基封端聚二甲基硅氧烷、硅油乳液

有利于发丝表面润滑、顺滑、光泽和抗毛躁表现

 

7.2 按目标效果判断

        同样是“顺滑”或“轻薄”,背后的结构来源可能不同。低黏度硅油主要改善铺展和轻薄触感;高黏度或高分子硅氧烷主要增强表面停留感和持久柔滑;聚醚改性硅油主要解决水相相容和轻调理;氨基硅油主要用于护发表面调理。

 

目标效果

选型方向

作用重点

快速铺展、降低厚重感

低黏度二甲基硅油、挥发性硅油

降低涂抹阻力,改善延展性

柔滑、不黏腻肤感

低至中黏度二甲基硅油、硅弹体

降低表面摩擦,改善肤感

护发顺滑、减少打结

氨基硅油、二甲基硅油乳液、硅油乳液

在发丝表面形成调理薄层

光泽和持久调理

高黏度二甲基硅油、羟基封端聚二甲基硅氧烷

增强表面停留感、光泽和柔滑持久性

水相体系中引入柔滑触感

聚醚改性二甲基硅油

提高水相或表面活性剂体系相容性

透明、半透明或低残留洗护产品

经验证适配的聚醚改性硅油或水分散型硅油

改善水相相容性、润湿和轻调理表现 

 

7.3 选型时重点看五个指标

        判断硅油产品是否适合,应重点关注以下五个指标。

 

指标

判断意义

名称与结构类型

判断是基础二甲基硅油、聚醚改性硅油、氨基硅油、羟基硅油还是硅油乳液

黏度

判断铺展速度、轻重感、膜感和调理持久性

改性基团

判断水相相容性、护发调理适配性、润湿性和乳化辅助能力

外观形态

判断是油状液体、乳液、胶状物还是水分散产品,影响加入方式和分散稳定性

目标使用效果

判断需要解决的是铺展、柔滑、抗水、光泽、调理、低残留还是体系相容问题

 

8 与二甲基硅油相关的代表性硅氧烷产品分类表

 

表1. 基础二甲基硅氧烷与高分子硅油

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

羟基封端聚二甲基硅氧烷

70131-67-8

P433356

聚(二甲基硅氧烷),羟基末端(PDMS)

粘度3500 cSt

羟基封端高黏度聚硅氧烷;用于高分子硅油结构、端基反应、表面薄层、护发顺滑和持久调理研究

高黏度二甲基硅油

63148-62-9

S104754

二甲基硅油PMX-200

粘度~60000 mPa.s,neat(25 °C)

高黏度线性二甲基硅油;用于黏度对铺展、润滑、膜感、表面摩擦和护发调理影响研究

三甲基硅氧烷封端聚二甲基硅氧烷

9016-00-6

P195721

聚二甲基硅氧烷,三甲基硅氧烷封端

average M.W. 115,000

高分子量封端型聚二甲基硅氧烷;用于分子量、链段柔性、低摩擦薄层和持久柔滑性能研究

 

表2. 挥发性、环状、线性及改性硅氧烷

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

低分子线性硅氧烷

107-46-0

H105443

六甲基二硅氧烷(HMDSO)

≥99%

低分子线性硅氧烷;用于低黏度硅氧烷挥发性、表面润湿、硅氧烷结构单元和气相沉积相关研究

低分子线性硅氧烷

141-62-8

D470304

十甲基四硅氧烷

97%

线性甲基硅氧烷;用于低聚硅氧烷链长、挥发性、铺展性和轻质硅油结构对比研究

环状挥发性硅氧烷

556-67-2

O160041

八甲基环四硅氧烷 (D4)

≥98%(GC)

环状甲基硅氧烷;用于环硅氧烷结构、挥发性、残留检测、聚硅氧烷合成和质量分析研究

环状挥发性硅氧烷

541-02-6

D135850

十甲基环五硅氧烷

≥99%(GC)

环状甲基硅氧烷;用于轻质硅油、挥发性载体、铺展性、肤感调节和环硅氧烷检测研究

环状挥发性硅氧烷

540-97-6

D154405

十二甲基环己硅氧烷

≥97%(GC)

环状甲基硅氧烷;用于挥发性硅氧烷组成分析、低表面张力材料和硅油残留检测研究

环状硅氧烷混合物

69430-24-6

C194626

环聚二甲基硅氧烷

≥98%

环状聚二甲基硅氧烷混合物;用于轻质硅油体系、挥发性载体、铺展性和日化硅油配方研究

苯基改性硅氧烷

2116-84-9

H157206

1,1,1,5,5,5-六甲基-3-苯基-3-(三甲基硅氧基)三硅氧烷

≥97%

苯基取代支化硅氧烷;用于苯基改性对折光率、光泽、铺展性、护发光感和彩妆体系影响研究

烷基改性硅氧烷

17955-88-3

H694937

1,1,1,3,5,5,5-七甲基-3-辛基三硅氧烷

≥97%

辛基改性三硅氧烷;用于烷基改性硅氧烷的油相相容性、粉体润湿、轻质肤感和彩妆分散研究

支化甲基硅氧烷

17928-28-8

M305217

甲基三(三甲基硅氧基)硅烷

≥97%

支化甲基硅氧烷;用于低黏度硅油结构、快速铺展、挥发性载体、表面张力和轻质肤感研究

 

        注:以上为阿拉丁代表性科研、检测及配方研究相关产品,不等同于化妆品成品原料推荐。聚硅氧烷类原料的 CAS、命名和法规状态可能因结构、规格及应用地区不同而有所差异;其中 D4、D5、D6 及含环状硅氧烷的混合物涉及化妆品或出口应用时,应重点核查适用法规、残留限量、SDS 和 COA 信息。

 

参考文献

 

[1] Wacker Chemie AG. BELSIL® DM 5 Product Information. Dimethicone / Polydimethylsiloxane silicone fluid product data.

 

[2] Dow Inc. XIAMETER™ PMX-200 Silicone Fluid, 50–1,000 cSt Technical Data Sheet. Dimethicone / Polydimethylsiloxane fluid data.

 

[3] Momentive Performance Materials. Silsoft™ 860 Fluid Technical Data Sheet. Dimethicone copolyol product data.

 

[4] SpecialChem. PEG-12 Dimethicone INCI Ingredient Profile. Functions: surface tension depressant, hair conditioning agent, skin conditioning agent, wetting agent, emulsifier, foam builder.

 

[5] Cosmetic Ingredient Review Expert Panel. Amended Safety Assessment of Dimethicone, Methicone, and Substituted-Methicone Polymers as Used in Cosmetics. Cosmetic Ingredient Review, 2022.

 

[6] SpecialChem. Amodimethicone INCI Ingredient Profile. Hair conditioning, detangling, frizz reduction, shine and manageability applications.

 

[7] Dow Inc. DOWSIL™ 969 Emulsion Product Information. Amine functional silicone polymer emulsion for hair care applications.

 

[8] SpecialChem. Dimethiconol INCI Ingredient Profile. Skin conditioning, emollient and film-forming silicone ingredient data.

 

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产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《从二甲基硅油出发:解析日化硅油的结构、性能与配方选型》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年7月1日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/starting-from-dimethicone-an-analysis-of-the-structure.html
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