探索丨牙膏的主要组成部分

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每天早晚，几乎所有人都会挤出一段牙膏，在牙刷刷毛上搓出泡沫，完成一次口腔清洁。绝大多数人只关心牙膏的味道、美白防蛀的宣传标签，很少仔细阅读牙膏管尾部印刷的成分表。一支普通的商用牙膏，是一套精密的化学配方体系，不同物质各司其职，共同塑造出牙膏的形态、触感、清洁能力与使用体验。

图源：AI生成

┃牙膏的基础骨架：构成膏体的常规组分

牙膏的基础组分可以划分为摩擦剂、保湿剂、发泡表面活性剂、增稠稳定剂、溶剂水，以及调味、防腐类辅助原料，这几大类物质组合在一起，搭建起牙膏的完整物理骨架。

摩擦剂是牙膏内部占比最高的固体原料，在配方体系中质量占比普遍处于20%-60%区间，是实现物理清洁的核心载体。人类早期的洁牙物料，就已经在使用各类硬质粉末，古埃及人烧制蛋壳研磨成粉，古代中国使用煅烧后的草木灰、骨粉混合盐粒擦拭牙齿，本质上都是依靠矿物颗粒的机械摩擦刮除牙面附着物。现代牙膏诞生之后，碳酸钙、磷酸氢钙、焦磷酸钙、氢氧化铝、水合二氧化硅成为主流摩擦剂品种，不同矿物的莫氏硬度、颗粒形貌、粒径分布直接决定清洁效率与牙釉质磨损风险。碳酸钙来源广泛、生产成本低廉，颗粒棱角分明，去污能力强，大量应用于平价大众牙膏，但尖锐的结晶颗粒长期高频使用，会对牙釉质产生不可逆的微量磨耗，牙本质敏感人群使用后容易出现冷热刺痛的反应。磷酸氢钙摩擦值相对温和，兼容性较好，但原料成本偏高，储存环境湿度变化时膏体容易出现返粗结块现象。氢氧化铝化学性质稳定，抛光效果优秀，缺点是密度偏大，配方调配不当容易出现固液分层。水合二氧化硅也就是成分表标注的水合硅石，颗粒呈现球形团聚结构，摩擦强度可控，既可以去除茶渍烟渍等外源性色素沉积，又不会过度切削牙釉质，同时可以和氟化物稳定共存，不会发生化学反应消耗有效成分，也是透明牙膏能够实现通透外观的关键原料，如今已经成为中高端牙膏的首选摩擦剂。

保湿剂是牙膏的液态核心组分，常见种类包含甘油、山梨糖醇、丙二醇、聚乙二醇等多元醇类物质，在牙膏配方中占比约15%-30%。如果牙膏配方不添加保湿物质，牙膏管口接触空气之后，水分会快速挥发，膏体迅速变硬结块，软管内剩余牙膏会干裂固化，再也无法挤出使用。多元醇拥有大量羟基结构，具备极强的锁水能力，可以束缚膏体内部游离水分子，维持膏体柔软顺滑，保障牙膏经过两年保质期存放之后，依旧可以顺畅挤出。除此之外，保湿剂还可以轻微改善牙膏入口口感，带来淡淡的甜感，调节膏体冰点，低温环境存放时避免膏体结冰变质。

发泡剂在行业内被称作表面活性剂，大众直观感受就是刷牙产生的泡沫，代表性原料为月桂醇硫酸酯钠，也叫十二烷基硫酸钠，还有月桂酰肌氨酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱等温和型品种，添加量通常介于1%-3%。很多消费者误以为泡沫越多清洁力越强，实际上泡沫本身没有直接磨洗牙齿的能力，它的核心作用是降低液体表面张力，乳化口腔内部食物油脂，把松动的牙菌斑、食物碎屑分散悬浮在泡沫当中，随着漱口被带出口腔。

增稠稳定剂负责调和固体粉末与液体溶剂，让粉末均匀悬浮，防止牙膏出现水料分离出水、沉淀分层。主流原料有羧甲基纤维素钠、黄原胶、羟乙基纤维素、瓜尔胶等胶体物质。摩擦剂全部是固体粉末，如果没有胶体网络束缚，存放一段时间后重的矿物颗粒会沉降到软管底部，上层析出清水，牙膏直接报废。

溶剂水是牙膏配方里必不可少的基础原料，普通牙膏中水的质量占比大约20%-40%，所有水溶性原料，甜味剂、防腐剂、氟化物活性物质都依靠水完成溶解混合。牙膏生产对水质要求很高，不能直接使用自来水，必须经过反渗透纯化处理，降低钙镁离子、重金属杂质，避免杂质和配方组分发生反应，造成膏体变色、异味、功效成分失效。

调味与防腐辅助组分，虽然添加剂量很小，却直接决定产品的使用感受与保质期。香精赋予牙膏薄荷、留兰香、水果、草本等不同风味，掩盖原料本身的化学异味，刷牙之后实现清新口气。牙膏香精有专门行业标准管控，不能随意使用普通日化香水香料，必须兼顾口腔接触安全性与高温储存稳定性。甜味剂常用糖精钠、木糖醇，它们几乎不产生热量，不会造成蛀牙，用来中和部分原料苦涩味道，改善入口体验。酸碱调节剂用来微调牙膏pH值，维持整个配方体系稳定，同时保障氟化物、抗敏成分处于最佳活性区间。

基础组分完成牙膏的形态搭建，但是实现防蛀、抗敏、减轻牙龈炎症等差异化效果，则依靠额外添加的功能活性物质。含氟牙膏里的氟化钠、单氟磷酸钠、氟化亚锡，释放氟离子，和牙釉质羟基磷灰石结合生成抗酸性能更强的氟磷灰石，修复早期牙釉质脱矿，抑制致龋细菌代谢产酸，是全世界公认预防龋齿最有效的成分。

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┃牙膏级二氧化硅的理化特性与配方价值

在众多摩擦剂品类当中，二氧化硅也就是水合硅石，是现代牙膏工业发展进程中里程碑式的原料。打开超市货架上数十元价位的牙膏，绝大多数产品配料表前几位都能看到水合硅石，透明牙膏几乎全部选用二氧化硅作为摩擦主体，它的普及，不只是一次原料替换，更是口腔护理产品向着温和、多功能方向升级的缩影。

牙膏使用的二氧化硅并非自然界的石英砂直接粉碎得到，石英砂结晶硬度很高，直接研磨的颗粒棱角锋利，完全不能用于口腔接触。牙膏级二氧化硅属于无定形水合沉淀二氧化硅，工业上通过硅酸钠溶液和酸性物质发生复分解沉淀反应，经过老化、过滤洗涤、喷雾干燥、气流粉碎整套工艺制备而成，微观结构是大量微小初级粒子团聚形成多孔球状聚集体，摩氏硬度维持在4.5-5.5之间，低于人体牙釉质5-6的莫氏硬度，这是它可以安全用于牙膏的关键物理基础。但颗粒形貌差异巨大，碳酸钙多为棱角尖锐的结晶碎片，刷牙时如同细小砂纸，会对牙釉质产生切削式磨损；沉淀二氧化硅团聚颗粒是球形，接触牙面时以滚动摩擦为主，刮擦损伤大幅降低，同时多孔结构可以吸附牙面色素、菌斑生物膜，清洁效率并不会因为硬度下降而减弱。行业专门设置摩擦值检测标准GB/T35832-2025，用来定量衡量摩擦剂对牙釉质的磨损程度，牙膏配方工程师通过调整二氧化硅粒径、孔隙结构，定制高摩擦值美白型二氧化硅，或是低摩擦值抗敏专用二氧化硅，适配不同产品定位，这是碳酸钙很难实现的灵活调控能力。

化学稳定性是二氧化硅另一大核心优势，除了强碱性环境，它几乎不和牙膏内部其他原料发生化学反应。含氟牙膏普及过程中，工程师曾经遇到棘手难题，碳酸钙会和游离氟离子发生化学反应，消耗氟，降低防蛀功效。碳酸钙体系牙膏想要添加氟化物，需要复杂工艺做隔离处理，配方难度极大。二氧化硅化学惰性极强，和氟化钠、单氟磷酸钠、氟化亚锡各类氟化物都可以稳定共存，不会损耗活性氟，这也是高端含氟美白牙膏普遍选择二氧化硅的重要原因。同时二氧化硅折射率可以通过工艺微调，调整到和牙膏液相基体接近，膏体就可以实现完全透明，催生透明啫喱牙膏这一大品类，给消费者带来全新视觉体验，碳酸钙、磷酸氢钙因为折射率固定，无法制作通透牙膏。

微观孔径结构还赋予二氧化硅额外附加价值，多孔结构可以吸附香精分子，缓慢释放香气，延长刷牙过程当中香气留存时间；也可以吸附部分液态功效组分，把液态活性物质固定在固体颗粒内部，避免活性物质在储存过程快速分解失活，拓展牙膏配方设计空间。按照产品功能划分，牙膏二氧化硅大致分为三大类别：高摩擦美白型，摩擦值较高，针对烟渍茶渍；标准通用型，兼顾清洁和护齿，适配绝大多数普通牙膏；低磨损抗敏型，颗粒更细，摩擦值控制很低，专门面向牙本质敏感人群。不同品类的差异，来自生产过程中对反应温度、pH、老化时间、反应物浓度的精密调控，反应条件微小改变，最终成品粒径、比表面积、吸油值、摩擦性能就会产生巨大区别，这也是牙膏级二氧化硅生产的技术门槛所在。

这里可以讲述一段行业尘封的小故事，上世纪70年代国外已经实现沉淀二氧化硅牙膏规模化生产，国内牙膏行业依旧以碳酸钙摩擦剂为主。1978年国内牙膏工厂尝试试制国产二氧化硅牙膏，但是国内没有成熟牙膏级二氧化硅原料，只能依靠少量进口样品仿制，受限于化工工艺，国产样品颗粒大小参差不齐，杂质控制差，做出来的牙膏膏体粗糙，储存之后容易变稀出水，摩擦性能不稳定，同样一款批次，有的磨损过高，有的清洁力度不足，这款国产早期硅基牙膏商业表现并不理想，短暂推向市场之后逐步淡出大众视野。在此之后很长一段时间，国内高端牙膏企业想要使用优质二氧化硅，只能高价采购海外进口原料，进口原料价格高昂，抬高国产牙膏生产成本，限制本土高端牙膏发展。一支牙膏的体验上限，很大程度被上游粉体原料卡住脖子，牙膏只是终端消费品，背后是精细化工材料产业的较量。直到2010年之后，国内一批硅材料企业持续工艺攻关，一步步攻克沉淀反应、杂质去除、粒度均一化全套技术壁垒，国产牙膏级二氧化硅才逐步实现大规模商业化应用，国内牙膏品牌才有底气大批量推出平价的透明牙膏、温和美白牙膏，普通消费者不用支付高昂溢价，就可以享受到高性能摩擦剂带来的口腔护理体验。

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┃我国牙膏用二氧化硅产业发展历程与全球产业地位

牙膏级沉淀二氧化硅，属于沉淀法白炭黑下面一个细分小众赛道，白炭黑也就是非晶态二氧化硅，广泛应用于轮胎橡胶、饲料载体、涂料、日化等诸多领域，牙膏用只是其中技术门槛最高的细分分支之一。在2000年之前，全球牙膏级二氧化硅市场被欧美、日本化工企业垄断，国内本土产能几乎空白，国内牙膏企业想要生产高品质硅基牙膏，只能依靠进口，进口原料价格长期居高不下，国内本土企业只能够生产橡胶、饲料通用级二氧化硅，在牙膏专用产品上，粒径控制、重金属杂质、摩擦值稳定性、批次一致性多项指标和海外头部厂商存在明显差距，无法满足口腔护理行业严苛标准。

回溯国内产业发展脉络，整个行业可以划分为三个阶段。第一阶段为技术空白期，上世纪90年代及更早，国内仅有少量实验室层面研究，没有工业化量产能力，少数试制产品性能波动大，无法大规模供给牙膏工厂，高端原料完全依赖海外进口。第二阶段为技术突破与小批量试产阶段，2000-2010年，国内部分硅化工企业开始瞄准日化赛道，改造沉淀法生产装置，针对牙膏产品要求优化工艺，解决重金属铅、砷杂质控制难题，严格管控颗粒团聚现象，逐步实现小批量供货，但整体产量有限，市场份额很低，大部分国内牙膏企业依旧优先选用进口原料。第三阶段为产业化崛起阶段，2010年之后，伴随国内口腔护理市场快速扩张，国产牙膏品牌向中高端升级，市场对牙膏级二氧化硅需求爆发，国内企业持续迭代沉淀反应、老化、过滤洗涤、喷雾干燥整套工艺，头部企业搭建专门牙膏级二氧化硅生产线，建立对应理化检测实验室，完整检测摩擦值、粒径分布、重金属、吸油值等全套指标，本土产品质量快速追赶国际水平，产能规模持续扩张，开始大规模替代进口，同时大量产品出口海外市场，彻底改变全球牙膏粉体原料供给格局。

从产业数据来看，根据行业统计，2025年我国牙膏级沉淀二氧化硅总产量达到15万吨，国内口腔护理细分市场规模12.8亿元，同比增长9.4%，行业总设计产能22.8万吨，实际产量19.3万吨，产能利用率84.6%，相比2023年不足70%的产能利用率，行业完成结构性优化，淘汰大量落后低效小产能，产业向头部企业集中。国内已经诞生多家行业龙头企业，部分本土企业牙膏用二氧化硅国内市场占有率位居行业首位，产品批量供给国内头部牙膏品牌，同时实现对外出口。

放眼全球市场，全球牙膏级二氧化硅市场亚太地区占比42%，是全球最大消费市场，中国是亚太地区核心生产与消费大国。中国国产牙膏二氧化硅出口量占到全球贸易量32%，产品出口东南亚、欧洲、拉美等世界各地，既供给海外本土牙膏工厂，也供给跨国日化企业的海外生产基地。经过十余年发展，我国已经成为全球最大的牙膏级沉淀二氧化硅生产国，具备完整全产业链，从硅酸钠基础原料制备，到沉淀合成、后处理加工、成品检测全部环节实现本土自主可控。过去国内牙膏企业想要开发一款新型美白牙膏，需要等待海外原料企业研发样品，沟通周期漫长；现在本土原料企业可以快速响应，根据牙膏厂家配方需求，定制调整摩擦值、吸油值，缩短新产品开发周期，带动国内口腔护理产业创新速度提升。

产业发展的背后，也藏着行业从业者的现实故事。早期国内研发人员开发牙膏二氧化硅时，最大难题就是杂质控制，硅酸钠原料里面携带铅、砷重金属，沉淀反应过程很难完全去除，而牙膏国标对铅的限值要求≤2mg/kg，一点点原料波动就会造成成品超标。早期小工厂生产的产品抽检超标率很高，2025年国内头部企业产品铅超标率已经降到0.8%，远优于行业平均水平，这背后是生产工艺、过滤洗涤设备、原料预处理整套体系的持续升级。很多人会觉得牙膏只是小日用品，材料没有太高技术含量，实际上口腔接触材料容错率极低，粉体每一项指标都直接关系亿万消费者牙齿健康，工艺参数微小偏移，就会造成成千上万吨产品报废。随着国内口腔清洁护理用品工业协会推动行业标准升级，QB/T2346-2015、GB/T35832-2025等标准落地实施，行业门槛提高，落后产能逐步出清，产业向着高质量方向转型。

对比国际竞争对手，我国产业拥有显著优势，第一是完整产业链优势，硅酸钠基础原料国内产能充足，电力化工配套完善，综合生产成本具备优势；第二是巨大本土市场红利，中国庞大人口基数带来巨大牙膏消费市场，本土原料企业可以和国内牙膏品牌紧密协同，同步迭代产品；第三是产能规模优势，国内头部企业可以实现万吨级牙膏专用二氧化硅稳定量产，保障大规模牙膏品牌稳定供货。我们同样客观看待现存短板：在超高精度改性产品、特殊低磨损高端产品领域，部分关键工艺细节积累时间不及海外百年化工企业，部分跨国高端牙膏品牌的顶级产品线依旧优先选用海外改性二氧化硅。但差距正在快速缩小，国内企业持续加大研发投入，开展表面改性工艺研究，针对美白、抗敏、透明牙膏开发差异化新品，不断抢占高端市场份额。

作者 | 几维鸟

毕业于新西兰林肯大学。对大众科普知识拥有浓厚兴趣，曾在多个科普期刊上发表过科普文章。关注事实，积极探索前沿科技。

初审 | 陈嘉琦、李书豪

复审 | 魏星华

终审 | 韩永林