Propylène glycol : humectant, solvant et vecteur en formulation

Votre fiche de formulation mentionne le propylène glycol à trois reprises : une fois comme humectant, une fois comme solvant véhiculant le conservateur et le parfum, et une fois comme stabilisant de congélation-décongélation. Le service achats voit une seule ligne et un seul numéro CAS, 57-55-6, et l’évalue au prix. La molécule est identique dans les trois rôles. La qualité derrière ce CAS ne l’est pas, et c’est dans l’écart entre un CAS correct et un lot adapté à l’usage que naissent la plupart des erreurs de spécification du propylène glycol.

Ce guide s’adresse au formulateur et à l’acheteur qui spécifient le propylène glycol dans les formulations de cosmétique, alimentaires, pharmaceutiques et industrielles. Il couvre le rôle de la molécule dans une formule, fonction par fonction, la façon dont les qualités divergent sous un même CAS, quelles propriétés physiques déterminent la manipulation, et comment rédiger un bon de commande et un appel d’offres en vrac qu’un façonnier acceptera.

La version courte. Le propylène glycol (CAS 57-55-6, propylène glycol, PubChem CID 1030) est un diol multifonctionnel : un humectant (fonction hygroscopique de liaison de l’eau), un solvant et co-solvant, un vecteur d’actifs et de parfum, un abaisseur de point de congélation et modificateur de viscosité, et un réducteur d’activité de l’eau qui soutient un système de conservation. Ces mêmes fonctions le placent dans les formulations de cosmétique, alimentaires, pharmaceutiques, d’antigel et de dégivrage, de résine polyester insaturée et de e-liquide. Une seule molécule les sert toutes ; la qualité (USP/EP, FCC ou industrielle) détermine à quelles applications un lot est éligible. Spécifiez la qualité et la monographie sur le certificat d’analyse (CoA), pas seulement le CAS.

Ce qu’est le propylène glycol

Le propylène glycol est le propylène glycol : formule moléculaire C3H8O2, masse molaire 76,09 g/mol, PubChem CID 1030. Deux groupes hydroxyle sont fixés sur une chaîne à trois carbones. Cette faible masse molaire et la paire de groupes hydroxyle polaires sont ce qui rend la molécule à la fois hygroscopique et un solvant puissant, ce qui constitue la raison structurelle pour laquelle un seul matériau peut accomplir tant de tâches dans une même formule. Chaque qualité que vous pouvez acheter partage cette identité et le CAS 57-55-6 auquel votre formule fait référence.

Les propriétés physiques ci-dessous proviennent de la fiche PubChem pour le CID 1030 (valeurs expérimentales, avec années de référence citées) et décrivent la molécule de base indépendamment de la qualité.

Trois de ces chiffres déterminent la manipulation et la logistique. La miscibilité à l’eau est la raison pour laquelle le propylène glycol fonctionne comme vecteur et humectant dans les systèmes aqueux. Le point d’éclair de 99 C (210 F) se situe au-dessus du seuil des liquides inflammables, de sorte que le matériau est expédié et stocké comme un liquide combustible plutôt qu’inflammable, ce qui simplifie l’entreposage et la classification de fret. La densité de 1,04 à 20 C est le chiffre que les équipes de commande et d’entrepôt utilisent pour rapprocher une cotation au kilogramme d’une cotation au gallon, et pour fixer le poids rempli d’un fût ou d’un conteneur.

Les fonctions de formulation du propylène glycol

Le propylène glycol est rarement dans une formule pour une seule raison. Ci-dessous, chaque fonction est décrite comme une fonction accompagnée de la propriété physique qui la sous-tend.

Fonction humectante (liaison de l’eau). Le propylène glycol est hygroscopique : il se lie par liaison hydrogène à l’eau et la retient dans la matrice environnante. Dans une formule, cette propriété physique régit l’équilibre hydrique du système, aidant une émulsion, un gel, une pâte ou une matrice alimentaire à retenir l’eau et à conserver sa texture pendant la durée de conservation. La fonction est la liaison de l’eau ; les taux d’emploi sont fixés en laboratoire en fonction de la matrice plutôt que par défaut.

Solvant et co-solvant. Le propylène glycol dissout des matières que l’eau seule ne peut véhiculer, notamment de nombreux conservateurs, colorants, composés aromatiques et parfumants, et extraits botaniques ou actifs. Sa faible masse molaire et sa structure diol polaire placent son pouvoir solvant entre celui de l’eau et celui des glycols et alcools plus lourds. Les formulateurs l’utilisent comme co-solvant qui met en solution un actif faiblement soluble dans l’eau et le maintient dans la phase aqueuse. Une association courante se fait avec le glycérol, ce qui répartit la charge d’humectant et de solvant afin qu’aucun composant ne fonctionne à un niveau unique élevé. Le choix du système émulsifiant qui accompagne ces humectants est une décision distincte ; consultez notre guide sur l’utilisation du système HLB pour choisir un émulsifiant.

Vecteur pour actifs et parfum. Le rôle de vecteur découle du pouvoir solvant. Une fois qu’un actif ou un parfum est dissous dans le propylène glycol, le glycol le répartit uniformément dans le lot et le transporte dans la matrice finie. C’est pourquoi il sert de vecteur d’administration pour les systèmes aromatiques dans l’alimentation et pour les actifs dans les formulations pharmaceutiques topiques et orales. Le propylène glycol transporte les actifs et apporte du glissant, mais ce n’est pas un émollient ; pour la décision concernant le sensoriel et le glissant de la phase huileuse, consultez notre guide de sélection des esters émollients cosmétiques.

Contrôle du point de congélation et de la viscosité. Le propylène glycol abaisse le point de congélation des systèmes aqueux ; son propre point de congélation est d’environ -60 C (-76 F) (PubChem CID 1030). Cette fonction d’abaissement du point de congélation est à la base des antigels, des fluides de dégivrage et de transfert de chaleur, et elle protège aussi les formulations aqueuses lors des cycles de gel-dégel pendant le transport et le stockage. En tant que liquide visqueux, il apporte aussi du corps et ralentit la perte d’eau, offrant au formulateur un levier de contrôle de la viscosité en plus du rôle d’humectant.

Soutien à l’activité de l’eau et à la conservation. À plus forte concentration, le propylène glycol abaisse l’activité de l’eau (aw) d’une formule, une fonction physique qui rend le système moins propice à la croissance microbienne et soutient un système de conservation. Il présente une activité antimicrobienne documentée à fortes concentrations, ce qui explique pourquoi il apparaît comme adjuvant de conservation dans certains systèmes. Aux niveaux de quelques pour cent utilisés pour l’humectation ou le pouvoir solvant, il ne rend pas un produit auto-conservateur. Dimensionnez un système de conservation validé pour l’ensemble de la formule, confirmez-le par des tests de challenge, et considérez toute contribution à l’activité de l’eau comme un soutien plutôt qu’un substitut.

Où le propylène glycol est utilisé, par fonction

Les cinq mêmes fonctions expliquent pourquoi un seul numéro CAS se retrouve dans des industries qui n’ont autrement rien en commun. Dans la fabrication industrielle il est un agent abaisseur du point de congélation dans les fluides de travail et un synthon diol dans les résines ; en soins personnels et alimentaires, c’est un humectant, un solvant et un vecteur.

De quelle qualité de propylène glycol avez-vous besoin ?

Une recherche du propylène glycol par son nom renvoie une seule molécule et une douzaine de produits incompatibles. La même usine qui fabrique le propylène glycol de qualité USP fabrique aussi la qualité technique pour l’antigel, le fluide de dégivrage et les systèmes de résine. Le flux technique peut contenir plus d’eau et de résidus, ainsi qu’une charge plus élevée de dipropylène glycol, un coproduit ayant sa propre identité (CAS 25265-71-8). Un contrôle à réception qui s’arrête au numéro CAS ne peut rien voir de tout cela ; un contrôle par rapport à une monographie pharmacopéiale ou alimentaire le peut.

La règle pratique est brève. Pour un produit qui touche la peau ou qui est ingéré, spécifiez USP, EP-NF ou FCC et vérifiez-le par rapport à la monographie sur le CoA. L’écart de prix entre le grade technique et le grade USP est réel, mais il est faible face au coût d’un lot de production rejeté ou d’un lot hors spécification atteignant une cuve de mélange. Une distinction supplémentaire mérite de figurer sur la spécification : « grade cosmétique » n’est pas un terme de pharmacopée. Si un fournisseur propose du « propylène glycol de grade cosmétique », demandez à quelle monographie il répond ; une réponse précise renvoie aux limites USP, EP ou FCC, et une réponse vague est une raison de continuer à poser des questions. Les monographies régionales (USP, EP, JP) sont étroitement harmonisées mais pas identiques, de sorte qu’une marque vendant dans l’UE devrait confirmer spécifiquement la conformité EP.

Ce qu’il faut vérifier sur le certificat d’analyse

Deux lignes du CoA séparent un lot de pharmacopée ou alimentaire d’un lot industriel : le dipropylène glycol et l’eau. Les grades de pharmacopée et alimentaires plafonnent strictement le dipropylène glycol ; les grades techniques n’y sont pas tenus, de sorte qu’une valeur élevée est le signe le plus clair qu’un lot a été conçu pour un marché de fluides fonctionnels. La teneur en eau importe pour une seconde raison. Le propylène glycol est hygroscopique et attire l’humidité de l’air, de sorte qu’un fût ouvert à plusieurs reprises sur un sol humide gagne de l’eau au fil du temps, ce qui abaisse le dosage et modifie les performances humectantes et solvantes autour desquelles vous avez formulé.

Spécifier la monographie par son nom inscrit au contrat les limites de dipropylène glycol, d’eau et de résidu, de sorte qu’un acheteur ne négocie pas les tolérances d’impuretés lot par lot. La discipline de stockage protège le dosage que vous avez payé : gardez les fûts et les cuves scellés entre les utilisations, stockez à l’écart des oxydants forts et de la chaleur prolongée près du point d’éclair de 99 C (210 F), et appliquez une rotation premier entré, premier sorti avec une revérification périodique du dosage sur les stocks conservés longtemps.

Statut réglementaire et documentation

Pour les dossiers d’approvisionnement, les faits réglementaires vérifiables importent plus que toute caractérisation générale. La FDA affirme que le propylène glycol est GRAS (généralement reconnu comme sûr) pour un usage comme substance alimentaire directe polyvalente selon 21 CFR 184.1666, et il figure sur la liste des statuts des additifs alimentairesde l’agence. Il est enregistré REACH dans l’UE sous le numéro EC 200-338-0 et ne figure pas sur la liste des candidats SVHC. En soins personnels, le nom INCI est PROPYLENE GLYCOL. Le propylène glycol figure également sur les panels standard de tests épicutanés d’allergènes de contact (l’American Contact Dermatitis Society l’a désigné Allergène de l’année 2018), ce qui constitue une considération d’étiquetage et de niveau d’utilisation à traiter à la paillasse de formulation pour les soins personnels sans rinçage. Le détail complet des dangers physiques et de la toxicologie figure sur la fiche PubChem pour CID 1030; confirmez la classification et l’adéquation à votre application et à votre juridiction, et consultez la SDS actuelle avant toute manipulation.

Approvisionnement en propylène glycol en vrac

Un bon de commande de propylène glycol clair nomme le grade, la norme et les documents que vous attendez avec le lot. Utilisez la liste de contrôle ci-dessous comme langage de spécification.

• Indiquez explicitement le grade : USP, EP-NF, FCC ou industriel / technique. Ne laissez pas « grade cosmétique » figurer seul.
• Exigez un CoA par lot indiquant le dosage ainsi que les limites de dipropylène glycol, d’eau et de résidu à la calcination fixées par la monographie.
• Exigez une SDS actuelle et une fiche technique (TDS) correspondant au grade indiqué sur le CoA.
• Confirmez CAS 57-55-6 sur chaque document, puis confirmez le grade séparément ; traitez-les comme deux vérifications, pas une seule.
• Définissez un déclencheur de test à réception : au minimum identité et dosage sur le premier lot de tout nouveau fabricant.
• Confirmez une manutention du fret cohérente avec le point d’éclair de 99 C (210 F) (combustible, non inflammable), et l’intégrité de l’emballage à la réception.

RawSource propose du propylène glycol en grades USP-NF, EP, FCC et industriel / technique à partir de stock national américain, en fûts, cuves et vrac, avec un CoA sur chaque lot que vous pouvez vérifier ligne par ligne par rapport à la monographie. Indiquez-nous la fonction que le grade doit remplir, l’industrie et toute exigence de monographie ou INCI, ainsi que le volume et la cadence dont vous avez besoin, puis demandez un devis ou un échantillon pour qualifier le lot sur votre propre système.

Foire aux questions

Quelles fonctions le propylène glycol remplit-il dans une formulation ?

Le propylène glycol agit comme humectant (une fonction hygroscopique de liaison de l’eau), comme solvant et co-solvant pour les matières que l’eau ne dissout pas, comme véhicule pour les actifs et le parfum, comme abaisseur de point de congélation et modificateur de viscosité, et comme réducteur d’activité de l’eau qui soutient un système de conservation. La plupart des formules utilisent plus d’une de ces fonctions à la fois sous un seul CAS, 57-55-6.

Quelle est la différence entre le propylène glycol de grade USP et de grade industriel ?

Les deux sont du propylène glycol, CAS 57-55-6, PubChem CID 1030. Ils diffèrent par leur charge en impuretés (dipropylène glycol, eau, résidus) et par leur qualification. Un grade USP, EP ou FCC est documenté par rapport à une monographie pharmacopéiale ou alimentaire pour un usage topique, oral ou alimentaire ; un lot industriel ou technique au même CAS est conçu pour les usages antigel, résine et fluide fonctionnel et n’est pas qualifié pour ces applications.

Quel grade de propylène glycol dois-je spécifier pour les soins personnels, l’alimentaire ou le pharmaceutique ?

Pour les produits de soins personnels et pharmaceutiques, spécifiez le grade USP ou EP-NF et confirmez-le par rapport à la monographie figurant sur le CoA. Pour les systèmes alimentaires et aromatiques, spécifiez le grade FCC (la FDA reconnaît le propylène glycol GRAS comme substance alimentaire directe au 21 CFR 184.1666). Pour les usages antigel, dégivrage, résine ou transfert de chaleur, le grade industriel / technique est le choix économiquement approprié. N’acceptez pas un lot technique pour une application topique, orale ou alimentaire même lorsque le CAS indique 57-55-6.

Le propylène glycol agit-il comme conservateur ?

Pas à lui seul aux niveaux d’utilisation en tant qu’humectant ou solvant. Le propylène glycol abaisse l’activité de l’eau et présente une activité antimicrobienne documentée à des concentrations élevées, il peut donc soutenir un système de conservation, mais les niveaux de quelques pour cent utilisés pour l’humectance ou la solvatation ne rendent pas un produit auto-conservateur. Conservez un ensemble de conservateurs validé dimensionné pour la formule complète et confirmez-le par des tests de challenge.

Quelle est la différence entre le propylène glycol et le dipropylène glycol ?

Ce sont des substances différentes. Le propylène glycol est le CAS 57-55-6 ; le dipropylène glycol est le CAS 25265-71-8, un coproduit qui peut apparaître comme impureté dans les grades inférieurs. Les grades pharmacopéiaux et alimentaires limitent la teneur en dipropylène glycol, ce qui est une raison pour laquelle la qualification du grade importe pour les lots de soins personnels, alimentaires et pharmaceutiques.

Puis-je m’approvisionner en propylène glycol en vrac ?

Oui. Le propylène glycol est fourni en fûts, conteneurs (totes) et en vrac dans les grades USP-NF, EP, FCC et industriel / technique. Spécifiez le grade et la monographie, exigez un CoA par lot, et confirmez le stock domestique et le délai de livraison sur la demande de devis. RawSource propose des devis depuis un stock domestique américain avec documentation sur chaque lot.

Note éditoriale. Cet article constitue une orientation technique générale destinée aux professionnels de la formulation et des achats dans les secteurs des soins personnels, de l’alimentaire, du pharmaceutique et de la fabrication industrielle. Il décrit les fonctions de formulation et les propriétés physiques du propylène glycol et ne constitue pas une allégation médicale, de santé, cosmétique ou de sécurité, ni un conseil sur l’efficacité du produit ou les résultats cutanés. L’adéquation du grade, les niveaux d’utilisation, la conservation et la performance dépendent de votre formulation spécifique et doivent être validés sur votre propre système ; le Certificat d’Analyse régit le grade que vous achetez. Le statut réglementaire (USP/EP/FCC, FDA GRAS, REACH) doit être confirmé pour votre application et votre juridiction, et la Fiche de Données de Sécurité (FDS) en vigueur doit être consultée avant toute manipulation. Les produits sont vendus pour un usage industriel et professionnel uniquement. RawSource ne donne aucune garantie, expresse ou implicite, et décline toute responsabilité quant à l’utilisation de ces informations.