在当前的香薰市场中,无火香薰凭借其独特的魅力,逐渐成为消费者营造舒适生活氛围的首选。随着2025 年的到来,无火香薰行业呈现出蓬勃发展的态势,市场规模持续扩大,消费者对于无火香薰的品质和使用体验也提出了更高的要求。其中,溶剂作为无火香薰的关键组成部分,其挥发性能对产品的香气散发和稳定性起着决定性作用。深入探究不同溶剂在无火香薰液中的挥发性能,对于提升无火香薰产品的品质、满足消费者需求具有重要意义。
无火香薰主要由溶剂和香精组成,溶剂在其中占据较高比例,且体系复杂。目前,无火香薰溶剂主要分为醇醚类、醇类、异构烷烃类三大类。
醇醚类溶剂如甲氧基甲基丁醇(MMB)、丙酮缩甘油(ACM)、甲氧基异丙醇(PM)等,具有醚键或羟基,能溶解憎水化合物与水溶性化合物,具备低气味、溶解能力强等特性。例如,丙酮缩甘油无毒无味,清洁环保且互溶性好,可作为香精载体替代传统醇醚类溶剂;MMB 因突出的溶解能力、兼容性等优点受到青睐;丙二醇醚系列也因其低毒性和环保性被广泛应用。
醇类溶剂以乙醇为主,挥发速度较快,常用于香水产品。在无火香薰中,若使用乙醇作为溶剂,其快速挥发的特性可能会对整体香气散发产生影响。
异构烷烃类通常指支链烷烃,范围涵盖沸点较低挥发性的异构 C5 到低挥发性的 C14 异构烷烃溶剂。这类溶剂具有良好的挥发性和低气味优点,在香薰产品中具有成本优势,但长链烷烃非极性大,可能与部分溶剂、香精不相容,且烃类对人体存在健康风险。
基于这三大类溶剂,可配置多组分溶剂体系,该体系能调节挥发速率,具备良好的综合带香性能,受到香氛市场青睐。不过,多组分溶剂的挥发量不能简单将纯溶剂挥发量叠加计算,其情况较为复杂。从动力学理论角度,溶剂挥发速率与风速、湿度、温度、气压、散发面积等因素相关;从溶剂底材模型来看,不同材料表面挥发速率也存在差异。
《2025-2030年全球及中国无火香薰行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出,实验选用了多种溶剂,包括 DPMA、DPM、MMB、ACM、95% 乙醇、IP CLEAN LX(C10 - 13 异构烷烃)、TKM(C12 - 16 异构烷烃)、TL(C11 - 13 异构烷烃)、TM(C13 - 17 异构烷烃)等。同时准备了挥发棒(涤纶弹力丝 18 cm×3 cm)、ME3002E/0 型电子分析天平、GCMS - QP2010 型气相色谱质谱联用仪以及 USB 型温湿记录仪等仪器。
溶剂挥发性测定:配制样品,搅拌均匀并陈化 1 天后,分别转移到挥发性试验专用玻璃瓶和相同挥发面积(三根挥发棒表面积之和)的容器中,放置于恒温恒湿实验室,固定时间称重,依据前后重量变化计算挥发重量。
溶剂含量变化测定:配制 30 g 样品,经搅拌、陈化后转移到挥发性试验专用玻璃瓶,取 1 ml 放入密封小瓶,余下插入三根相同挥发棒,放置于恒温恒湿实验室,固定时间取样 1 ml,用气相色谱测定每个时间段样品的组分含量。
无火香薰香气差异测定:依据 GB/T 12311 - 2014《感观分析方法 三点检验》规定,对无火香薰挥发前后样品进行差异检验。具体操作是配制无火香薰 80 g,取 15 g 挥发前样品密封保存记为 A,余下 50 g 插入三根挥发棒挥发 4 天后,取 15 g 挥发后样品放入玻璃瓶密封保存记为 B。按照规定进行样品编号与分组,让 24 位测试者进行感观挑选,记录答案,根据 GB/T 12311 - 2014 表 A.1 或表 A.2 正解数判断挥发前后样品间有无差异。
在三根挥发棒作用下,对 9 种纯溶剂的每日挥发量进行测定。结果显示,在溶剂足量情况下,9 种溶剂每日挥发量均趋于固定值。例如,IP CLEAN LX 与乙醇挥发速度过快,若溶剂不足量,当溶剂重量小于挥发量时,一天内将剩余重量全部挥发。如 95% 乙醇每日挥发量在不同时间分别为 33.44 g・d -1、33.08 g・d -1、6.98 g・d -1、0 g・d -1;IP CLEAN LX 每日挥发量在不同时间分别为 19.87 g・d -1、20.19 g・d -1、19.73 g・d -1、13.71 g・d -1 。这表明在无火香薰中,单组分溶剂的挥发量在一定条件下具有稳定性,但溶剂的量会影响其挥发的持续性。
双组分溶剂挥发性:双组分溶剂在挥发过程中,由于不同溶剂挥发速度不同,会出现溶剂组成变化,进而影响香气表现。根据亨利定律和拉乌尔定律,在理想状态下可得到理论计算模型公式。选取互溶的两个溶剂,按质量比 1∶1 配置 15 组双组分溶剂进行每日挥发量测定。结果发现,不同体系挥发量曲线差异大。如在图 2(a)中四组溶剂实际值与理论值接近,实际值表现与单一溶剂相似;图 2(b)中 DPM/IP CLEAN LX、MMB/IP CLEAN LX 在 4 d 后实际仅剩余 2.8 g、1.9 g,DPM/TL、MMB/TL 实际值偏高于理论值,表现为促挥发;图 2(c)中醇醚类与乙醇复配,DPMA / 乙醇、DPM / 乙醇、ACM / 乙醇实际值缓慢减少并趋于稳定,MMB / 乙醇第 3 天挥发仅剩 3.4 g,可推出 MMB 前两天挥发量大于 11.6 g,大于纯溶剂时挥发量,说明乙醇对 MMB 可能有促挥发作用;图 2(d)中异构烷烃类溶剂复配,TM/TL、IP CLEAN LX/TKM 每日挥发量缓慢减少并趋于稳定,TKM/TL 每日挥发量呈线性减少趋势,挥发较慢于理论值,表现为抑挥发,可能是分子间作用力导致。
双组分溶剂组分变化:根据双组分溶剂理论挥发模型计算每日挥发量,进而得到溶剂剩余量和理论质量分数。如配方 1 - 4(DPMA/MMB、DPM/MMB、DPM/ACM、ACM/MMB)质量分数变化均小于 0.01%,图 3(b)中对比发现实际与理论值变化差距大,结合图 2(a)中挥发量稳定似单一溶剂,推测可能形成共沸。配方 5 - 6(TM/TL、IP CLEAN LX/TKM)质量分数变化小于 1%,而理论值变化超过 20%,可能受分子间作用力影响。配方 7 - 9(DPM/IP CLEAN LX、DPMA / 乙醇、ACM / 乙醇)中,DPM/IP CLEAN LX 理论与实际质量分数变化均较小,但实际挥发量高于理论值,可推测出挥发过程中 IP CLEAN LX 促进 DPM 的挥发;对 DPMA / 乙醇、ACM / 乙醇结合挥发性分析,4 d 后计算得到 DPMA 与 ACM 平均每日挥发量均大于纯溶剂时每日挥发量,说明乙醇对 ACM、DPMA 可能有促挥发作用,与 MMB / 乙醇的挥发测试结论相同。
组分 1:1 溶剂:对 DPMA / 乙醇比例为 1∶1 的 5# 组溶剂每日组分变化进行色谱分析。第 1 - 4 天,实际乙醇比例缓慢减少,而理论比例第 1 天快速减少 33%,而后缓慢减少。结合挥发性分析,DPMA 第 1 天实际挥发量为 2.84 g/d,乙醇挥发量 4.2 g/d,随后每天 DPMA 和乙醇的挥发量都随时间发生变化。这表明当比例为 1∶1 时,乙醇挥发受 DPMA 影响而缓慢减少,DPMA 挥发量因乙醇存在而增加,且随着挥发导致的组分比例变化,二者挥发量也随之改变。在无火香薰产品中,若采用该比例的 DPMA / 乙醇溶剂,其香气散发会随着时间呈现出特定的变化规律。
改变比例:DPMA / 乙醇溶剂改变比例后,重量随时间变化结果显示,在比例为 9∶1、8∶2 时,减少趋势呈线性,每日挥发量稳定,且 9∶1 时实际值小于理论值,说明少量乙醇可促进挥发且保持稳定。随着乙醇比例升高,乙醇与 DPMA 互相影响,总体挥发低于理论值,当乙醇比例大于 70% 时,总体挥发量超过理论值。计算第 1 天 DPMA / 乙醇挥发量随比例变化趋势,理想状态下理论值呈稳定增加趋势,实际挥发过程中挥发量呈指数增加趋势,但在 3∶7 时有波动。在 8∶2 - 9∶1 的比例间,实际挥发量均小于理论值,所以总体挥发量超过理论值可能是因为挥发过程中 DPMA / 乙醇比例大于 9∶1 或小于 8∶2。这为无火香薰产品调配 DPMA / 乙醇溶剂比例提供了重要参考,不同比例对产品挥发性能和香气散发效果差异显著。
双组分溶剂在挥发过程中,溶剂比例变化情况不同,如 DPM/IP CLEAN LX 会导致溶剂比例变化,而 DPM/MMB 挥发前后比例变化很小。溶剂组分变化可能导致香气出现差异性。选用色泽稳定的香精,在不同复配溶剂中配制无火香薰产品进行三点检验法测试。结果显示,P1 正解数 22,在 99.9% 置信水平上 P1 挥发前后样品香气差异高度显著;P2 正解数 3,在 99% 置信水平上 P2 挥发前后香气无差异。这表明在无火香薰中,溶剂比例的变化会造成香气变化,前后比例变化小的溶剂体系香气变化小,前后比例变化大的溶剂体系香气差异大。这对于无火香薰产品的配方设计和品质控制具有关键指导意义,生产厂家应根据对香气稳定性的要求选择合适的溶剂体系。
综上所述,本研究通过对不同溶剂、复配溶剂等多种体系样品随使用时间挥发性能的变化进行探究,得出以下结论:在溶剂足量、环境条件不变且有挥发棒作用的理想条件下,单一溶剂每日挥发量为定值,挥发棒对溶剂挥发至关重要。双组分溶剂挥发性复杂,不同体系挥发量曲线差异显著,其挥发受分子间作用力等多种因素影响。例如,醇醚类与异构烷烃类复配可能促进挥发,部分醇醚类溶剂复配可能存在共沸现象,异构烷烃类复配后挥发量减少,乙醇与醇醚类溶剂在合适比例下可促进醇醚类溶剂挥发。在无火香薰中,若使用复配溶剂体系,挥发前后组分变化大的溶剂体系会导致前后香气不一致,影响消费者感观体验。因此,在2025年及未来的无火香薰行业发展中,深入了解溶剂挥发性能,合理选择和调配溶剂体系,对于提升无火香薰产品品质、满足消费者对持久稳定香气的需求具有重要的推动作用,有助于企业在激烈的市场竞争中脱颖而出,促进整个无火香薰行业的健康发展。
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