特殊用途化妆品的染发化妆品知识
作者:admin 日期:2012-05-13 浏览

  第二节  染发化妆品


  染发化妆品(Hair colorants)是用来改变头发的颜色,达到美化毛发之目的的一类化妆品,按染发的功能不同可分为:①染发剂——以增加色素来改变头发色彩,如把白色或红色的头发染成黑色;②头发漂白剂——以减少色素来改变头发的色彩,如将黑色头发漂白脱色;③头发脱染剂——将染成的头发变成另一种染色。但需要最多的是黑色染发剂。按染发色泽的持续时间长短,染发用品可分为暂时性、半持久性和持久性三类。暂时性、半持久性染发剂色泽牢固性差,不耐洗,多为临时性的头发表面修饰之用。持久性染发用品染料能有效地渗入头发毛髓内部,发生化学反应使其着色,染色后耐洗涤,耐日晒,色泽持久时间长,是普遍使用的一类染发剂。

  理想的染发剂应具备如下特性:在头发上有足够的物理和化学稳定性,所产生的颜色应对空气、光、摩擦和出汗等稳定;不受其他头发化妆品(烫发剂、香波、头发定型剂)的影响而变色;不会在头皮上染上颜色;染发所需时间应短,使用方便;应有较长的货架寿命;安全无毒无害;原料来源丰富。染发的基础知识之漂白剂和染发剂配方

  一、毛发与染发


  人的头发是由角蛋白质组成,其中含有十几种氨基酸。这些氨基酸分子中存在有羧基(-COOH)和氨基(-NH2),因此能和含有极性基团的碱性或酸性染料形成离子键、氢键等,增加了染色的稳定性。如果染料分子小,能渗透到头发内部,则可形成更为持久的染色。但是单靠这种离子键和氢键是不够的,经过多次洗涤这些色素会被溶出而褪色。含有疏水性基团的染料较含有亲水性基团的染料耐洗涤,高分子染料较低分子染料为佳。但是由于染发时温度不能太高,大分子染料就很难渗入,因此染发用的染料必须是小分子化合物。

  二、持久性染发剂


  持久性染发剂(Permanent hair dyes)又称为氧化型染发剂,是目前市场上最为流行的染发用品。这类染发剂所用的是低分子量的染料中间体,如对苯二胺、对氨基苯酚等,这些染料中间体本身是无色的,但经氧化后则生成有色大分子化合物。它们色调范围广,染后耐光、耐汗、耐洗,一般能保持40~50天以上,即使用发油、喷发胶等化妆品也不会导致变色或溶出,且具有使用方便、作用迅速、色泽自然、不损伤头发等特点。

  (一)在头发上颜色形成的机理


  氧化染发剂的具体染发机理目前还不很清楚,但其过程可简单概括为:小分子的染料中间体先渗入头发,然后经氧化剂氧化生成锁闭在头发内部的大分子不溶色素而达到染发目的。根据所用染料中间体和分子缩合的大小不同,其颜色可自灰黄色至黑色。

  对苯二胺是目前最广泛使用的染料,能将头发染成黑色,其氧化过程如下:

对苯二胺-对苯二亚胺-缩合物

  对苯二胺  对苯二亚胺                 缩合物

  以过氧化氢氧化,此反应过程进行的不是很快,室温时需10~15min。因此有足够时间使部分氧化染料小分子渗透到头发内部,然后氧化成锁闭在头发上的黑色大分子。采用对苯二胺能使染后头发有良好的光泽和自然的光彩。研究和实验表明对苯二胺是目前最好的染发用染料中间体。为提高对苯二胺类的染色效果,可在染发剂配方中少量添加间苯二酚、邻苯二酚、连苯二酚等多元酚,可使着色牢固,染色光亮。

  对氨基酚也是使用最广泛的染料中间体之一,能将头发染成褐色,将对甲苯二胺和2,4-二氨基甲氧基苯并用能将头发染成金色、暗红色。

  有许多因素影响染发的色调和染色力,如染料的品种、染料的浓度、染料基质、pH值、显色时间长短、头发的状态等。用异丙醇作溶剂,制成1%的染料溶液,加入等量的6%过氧化氢溶液,调节pH值至9.7染白色头发,经过45min后水洗,各种染料中间体的显色如表11-3所示。
11-3  染发用染料中间体

染料中间体

染后颜色

染料中间体

染后颜色

对苯二胺

氯代对苯二胺

2-氧基对苯二胺

邻苯二胺

4-氯代邻苯二胺

对甲苯二胺

34-甲苯胺

邻甲苯二胺

对氨基联苯胺

24-二氨基联苯胺

44-二氨基联苯胺

棕至黑色

红棕色

灰黄色

黄带金黄色

棕色带金黄

红棕色

亚麻色

金色带棕

棕黑色

紫棕色

红棕色

间苯二胺

对氨基酚

4-氨基-2-甲基酚

4-氨基-3-甲基酚

24-二氨基酚

对甲胺酚

邻氨基酚

25-二氨基茴香醇

4--2-氨基酚

25-二氨基酚

间氨基苯酚

紫色

淡茶褐色

金带棕色

淡灰棕色

淡红棕色

灰黄色

金黄色

棕色

灰黄色

红棕色

深灰色

  实际上,单独采用某种染料中间体是不够的,通常是采用几种染料中间体混合使用,再加入修正剂,使之显现出所喜爱的颜色。如在对苯二胺中加入修正剂,其色调变化如下:加入间苯二酚显绿褐色;加入邻苯二酚显灰褐色;加入对苯二酚显淡灰褐色。因此染料中间体的选择至关重要,选用不同的染料中间体配伍,就能得到不同的色泽。

  (二)持久性染发剂配方组成


  市售的氧化型染发剂有多种形式,如粉状、液状、膏状及染发香波等。最常见的是两瓶分装的染发剂,一瓶装含有染料的基质,另一瓶装含氧化剂的基质。使用时,将两剂等量混合,然后均匀地涂敷于头发上,过30~40min后用水冲洗干净,便可将白色或灰色头发染成黑色或其他色泽。

  1.染料基质的组成

  (1)染料基质组成

  氧化染发剂的染料基质由染料中间体、表面活性剂、增稠剂、溶剂和保湿剂、抗氧化剂、氧化减缓剂、螯合剂、调理剂、碱类、香精等组成。

  ①表面活性剂

  氧化染发剂中可采用非离子、阴离子或两性离子表面活性剂或者混合使用。表面活性剂在染发剂中具有多种功能,既可作为渗透剂、分散剂、偶合剂、发泡剂,也可作为染发香波中的清洁剂。常用的表面活性剂有高级脂肪醇硫酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯等,其中最适用的是壬基酚聚乙二醇醚。油酸、棕榈酸、硬脂酸、月桂酸、椰子油脂肪酸制成的铵皂,是染料中间体的一个较好的溶剂和分散剂,且它的抑制作用较低。

  ②增稠剂

  为使染发剂有一定的调度,易于粘附头发表面,可加入增稠剂。增调剂在染发剂中起增稠、增溶、稳定泡沫等作用。常用的增稠剂有油醇、十六醇、乙氧基化脂肪醇、烷醇酰胺及羧甲基纤维素等。

  ③溶剂和保湿剂

  低碳醇可作为染料中间体和水不溶性物质的溶剂,如乙二醇、异丙醇、甘油、丙二醇、二甘油-乙醚等。但如用量过多,对头发染色效果有减弱的作用。另外甘油、乙二醇、丙二醇是保湿剂,可避免染发时,因水分蒸发过快而使染料干燥,影响染色的效果。

  ④抗氧化剂

  氧化染发剂所用染料中间体在空气中易发生氧化反应,即使是部分染料被氧化,也将影响染发的效果。为防止氧化反应发生,除在制造及贮存过程中尽量减少与空气接触的机会(如制造和灌装时填充惰性气体,灌装制品时应尽量装满容器等)外,通常是在染发基质中加入一些抗氧化剂。广泛使用的抗氧化剂是亚硫酸碱金属盐类、BHT或BHA。最常使用的是亚硫酸钠,用量一般不超过0.5%。其他可选用的抗氧化剂有硫代乙醇酸、抗坏血酸(维生素C)、2,3-羟基苯酚等。

  ⑤氧化减缓剂

  如果氧化作用太快,染料中间体还未充分渗入到发髓之内,就被氧化成大分子色素,会造成染色不均匀而降低染色效果。因此,为了有足够的时间使染料小分子渗透到头发内部,然后再发生氧化反应形成锁闭在头发上的大分子化合物而显色,在染发剂的配方中,通常加入氧化减缓剂,以减慢氧化速度。可加入l-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮及其类似物。另外上述的抗氧化剂也有一定的减缓氧化的作用。

  ⑥螫合剂

  过氧化氢作为显色剂用于氧化染料,与含染料的基质混合时,由于染料及其基质中含有微量重金属,促使过氧化氢分解,从而加速染料中间体的自动氧化,影响染发的效果。通常是加入金属离子整合剂来控制上述影响,常用乙二胺四醋酸钠(EDTA),其用量为0.2~0.5%。

  ⑦碱类

  碱性条件能使头发柔软和膨胀,有利于染料中间体渗入发髓,并且能提高氧化剂的氧化力。因此,氧化染发剂呈碱性,其pH值可达9~10.5。最常用的碱是氨水,一些有机胺如乙醇胺、烷基酚胺等也可采用或部分代替氨水。

  ⑧头发调理剂

  前述很多原料如脂肪酸、某些表面活性剂、多元醇等对头发有一定的调理作用,其他还有羊毛脂及其衍生物、蛋白质、氨基酸、聚乙烯吡咯烷酮等也可用作头发调理剂。

  (2)染料基质配方实例

11-4  持久性染发剂染料基质配方实例

A:染料中间体      1      2      3      4

B:基质              1     2     3     4

对苯二胺           4     0.8     0.11    0.15

间苯二酚                 1.6     1.2     1.0

2,4-二氨基苯甲醚   1.25                  0.01

邻氨基苯酚                1      0.1    0.2

对氨基苯酚               0.2     0.2     0.2

l,5-二羟基萘      0.1

对氨基二苯基胺    0.07

4-硝基邻苯二胺    0.1

油酸                 20    20    14    20

油醇                 15    15    17    15

聚氧乙烯烷基酚醚                 2.5

聚氧乙烯(5)羊毛醇醚   3     3           3

丙二醇               12    12          12

二乙醇二乙醚                    2.5

异丙醇               10    10    14    10

EDTA                0.5   0.5    0.4   0.5

氨水(28%)               (适量)

亚硫酸钠             0.5   0.5    0.4   0.5

去离子水                 (加至100

  注:1为黑色,2为棕黑色,3为棕色,4为金色。

 

  制作方法:将油酸、油醇、表面活性剂等一起混合均匀;另将EDTA、亚硫酸钠溶解于丙二醇、水、氨水混合液中。分别加热至65~70℃,混合搅拌均匀,冷却至50℃时加入染料中间体,搅拌至室温时,用适量氨水调节pH值至9~10.5即为染料基质。

 

  2.氧化剂基质

 

  (1)氧化剂基质组成

 

  氧化剂基质是持久性染发剂的另一主要组成,其主要成分是过氧化氢,可以配成水溶液,也可配成膏状基质。

 

  氧化染发剂使用的氧化剂通常为过氧化氢,使用浓度6%,使用量与含染料中间体的基质等量,两瓶分装,使用前混合。过氧化氢易分解,而在酸性条件下则比较稳定。故在配制过氧化氢溶液时应适当控制氧化剂的pH值。一般控制其pH值在3~4之间。pH值过低,与染料基质混合后减低了染发剂的游离碱含量,会影响染发的效果。但光靠控制pH值来稳定氧化剂是不够的,还需加入稳定剂,常用的稳定剂是非那西丁、磷酸氢钠等,加入量为0.05%。

 

  除过氧化氢外,其他氧化剂有过硫酸钾、过硼酸钠、重铬酸盐等。

11-5  氧化剂基质配方组成

成分

主要功能

代表性物质

用量范围 w/%

氧化剂

氧化作用

双氧水

一水合过硼酸钠

1320

912

赋形剂

基质

十六十八醇、十六醇

28

乳化剂

乳化作用

十六十八醇醚-25、十六十八醇醚-6

36

稳定剂

稳定作用

8-羟基喹啉硫酸盐

0.10.3

酸度调节剂

调节pH

磷酸

pH3.6±0.1

螯合剂

螯喝金属离子

EDTA

0.10.3

精制水

溶剂

去离子水

适量

2)氧化剂基质参考配方

11-6  氧化剂基质配方实例

成分                                        配方一         配方二         配方三

十六十八醇醚-7                                6.5            3.25

壬基酚聚氧乙烯醚-7                                                           5

8-羟基喹啉硫酸盐                              0.1            0.1            0.1

过氧化氢(35%)                                 17             17             17

去离子水                                      余量           余量           余量

  制作方法:将配方用量一半的去离子水加热至89~90℃,在不断搅拌下将十六十八醇醚-7和壬基酚聚氧乙烯醚-7加入,保温10~15min,然后冷却到40℃,为A组分。在另一容器中,将余下的去离子水加热至40℃,将8-羟基喹啉硫酸盐加入,搅拌至完全溶解,为B组分。将B组分加入A组分中,继续搅拌,冷却至30~35℃,慢慢加入过氧化氢,继续搅拌20min,用磷酸将pH值调节至3.6±0.1,即可灌装。

 

  上述三个配方为不同粘度的配方,配方一为高粘度,配方二为中等粘度,配方三是低粘度乳液。

 

  (三)持久性染发剂的安全性

 

  染发剂中的染料中间体有一些是有一定毒性的,操作人员要特别引起重视,在生产制备时应注意防护,皮肤有破损者应尽量避免接触染料中间体的粉末和蒸气,平时操作制备时应注意避免从呼吸道吸入染料中间体的粉末和蒸气。

 

  氧化染发剂对某些过敏性的皮肤不安全,因此初次使用氧化染发剂的人,使用之前应做皮肤接触试验,其方法是:按照调配染发剂的方法调配好少量染发剂溶液,在耳后的皮肤上涂上小块染发剂(注意不能被擦掉),经过24小时后仔细观察,如发现被涂部分有红肿、水泡、疹块等症状,表明此人对这种染发剂有过敏反应,不能使用。另外头皮有破损或有皮炎者,不可使用此类氧化染发剂。

 

  烫发者,则应先烫发后再染发,因为烫发剂的碱性能使氧化染料变成红棕色而影响染发的效果。

 

  三、半持久性染发剂

 

  半持久性染发剂(Semi-permanent hair colorants)所用染料分子小,能渗入发髓而产生所需的色调,所以能保持较长时间(3~4周)的染色。由于此类染发剂不用氧化剂,对于不适宜使用氧化染发剂染发的人是最合适的染发制品。

 

  (一)配方组成

 

  市场上,半持久性染发剂的剂型有染发香波、染发固发液、染发摩丝、染发凝胶、染发润丝和护发素、染发膏和 局油等。不同剂型,其基质配方组成有区别。Casperson提出半持久性染发剂的典型组成如表11-7所示。

11-7  半持久性染发剂的典型配方组成

组分

功能

用量范围(w/%

分散染料、硝基苯二胺类

着色剂

0.13

椰油基酰胺,月桂基酰胺

表面活性剂

0.55

乙醇、二甘醇一乙醚、丁氧基乙醚

溶剂

16

羟乙基纤维素

增稠剂

0.22

油酸、柠檬酸

缓冲剂

适量

二乙醇胺、氨基甲基丙醇

碱化剂

pH8.510

非离子表面活性剂,如油醇醚-20

匀染剂

适量

半持久性染发剂一般使用对毛发角质亲和性好的低分子量染料,主要有:硝基对苯二胺、硝基氨基苯酚、氨基蒽醌及其衍生物、偶氮染料、萘醌染料等。这类染料在染发香波中应用较为普遍,使用时将染发香波涂于发上并揉搓,让泡沫在头发上停留一段时间,使染料分子有足够时间渗入头发,然后用水冲洗干净即可。

为促进染料分子渗入发髓,提高染发效果,可采用多种方法:如当采用溶解染料制成染发香波时,应增加染料的用量;采用巯基乙酸或其他溶剂(如丁醇、N-代甲醇胺、苯氧基乙醇、烷基乙二醇醚等),改善头发的状态;或采用阴离子-阳离子络合物,即配方组成中使用偶氮型或酸性染料和阴离子表面活性剂之间形成络合物等。

(二)配方实例

11-8  半持久性染发剂配方实例

组成              染发液   染发霜   染发凝胶

组成             染发液   染发霜   染发凝胶

蜂蜡                         22  

硬脂酸                       13

单甘酯                       5

阿拉伯树胶                   3        27.5

硬脂酸钠                              15

异丙醇             35

甘油                       10         15

三乙醇胺                   7

甲酸               0.7

柠檬酸             1

染料               0.3     15         16

去离子水          余量   余量       余量

  四、暂时性染发剂

 

  暂时性染发剂(Temporary hair colorants)是一种使头发暂时着色,染色的牢固度很差,一次洗涤即脱色的染发剂。此类染发剂采用的是大分子染料,通常情况下不能渗入发髓,只粘附或沉淀在头发表面,不耐洗,适用于染发后新生头发的修饰或供演员化妆用等。

 

  暂时性染发剂的染料可用碱性染料、酸性染料、分散性染料等,如偶氮类、蒽醌类、三苯甲烷等。将染料与水或水-乙醇溶液混合在一起可制成液状产品,为了提高染发效果,可配入有机酸如酒石酸、柠檬酸等;将染料和油、脂、蜡混合可制成棒状、条状或膏状等,可直接涂敷于发上,或者用湿的刷子涂敷于发上;也可将染料溶于含高聚物的液体介质中,制成喷雾状产品等。

11-9  暂时性染发剂配方实例

暂时性液(质量分数/%

暂时性染发膏(质量分数/%

对氮蒽蓝(C.I.Acid Blue 20          1.81

辛基十二烷基吡啶溴化物             1.18

乙氧基化环烷烃表面活性剂           4.30

乳酸                               2.50

去离子水                           余量

硬脂酸                              15

三乙醇胺                            7.5

硬脂酸单甘酯                        4

蜂蜡                                46

白蜡                                10

微晶蜡                              10

椰油基二乙醇酰胺                    7.5

颜料                               适量

  五、其他类型的染发剂

 

  1.植物性染发剂

 

  这类染料是从植物中提取出来的,因为它毒性低、安全,虽然染发效果较差,但仍普遍受到重视。天然染料主要是指甲花、春黄菊和苏木等的提取物。指甲花的叶萃取物为橘红色染料。在酸性条件下显色最好,与槐蓝配合使用,根据比例不同可将头发染成红褐色到蓝黑色;若与春黄菊提取物配合,可将头发染成金黄、苏褐或栗色;指甲花液与苏枋、尖叶香泻树、鼠尾草、儿茶等提取物合用,可制成各种颜色的染发剂。此外它也可与丹宁酸、铜、铁等金属染料并用,将头发染成各种颜色。苏木精天然染料,可将头发染成黑色,效果持久。

 

  2.矿物性染发剂

 

  矿物性染发剂也是较早被采用的染发剂,这类染发原料为铅、铁、铜、钴等金属的盐类或氧化物,如醋酸铅[Pb(Ac)2·3H2O],硝酸银(AgNO3)、硫酸铜(CuSO4·5H2O)、氯化铁(FeCl3)、硫酸铁[Fe2(SO4)2]和柠檬酸铋[Bi(C6H8O7)·H2O]等。其中金属离子可与头发中角朊二硫键的硫发生还原反应而产生黑色。矿物性染发剂不是染料,一般是不能渗入发髓的,所以经过摩擦、梳洗后均会脱色,而且经金属盐染发后头发变硬、发脆。金属染料可使头发逐渐变深,适宜用作“乌发乳”类染发剂原料。这类染料多数都具有一定的毒性、特别是铅盐,直接干扰和破坏酶的正常生理活性,中国现已限量使用。

 

  六、头发漂白剂

 

  头发漂白剂(Hair bleaches)是一种使头发颜色漂白或变浅的制品,它有两方面的作用:一方面使头发的颜色比天然色调浅;另一方面为了改变头发的色调,先使头发颜色变浅,然后染上所需的色调。

 

  1.头发漂白过程的物理和化学变化

 

  对存在于头发皮质和髓质中的黑色素的形成机理前面已有讲述,头发的颜色是由于黑色素以分立深色质粒分布于头发皮质内形成的。头发的漂白过程就是利用氧化剂对头发黑色素进行氧化分解作用,黑色素在氧化剂作用下发生不可逆的物理化学变化,形成浅色化合物。氧化剂的浓度、头发和氧化剂接触的时间、漂染的次数等不同,可将头发缀成各种不同的色调。黑色或棕色头发经漂白通常按下列颜色变化:黑色(棕黑色)~红棕色~茶褐色~淡茶褐色~灰红色~金灰色~浅灰色。

 

  在脱色过程中,黑色素被氧化分解的同时,头发角蛋白内的眈胱氨酸结合等也会受到损伤,漂的时间越长,次数越多,这种损伤亦越严重,使头发强度下降,缺少光泽等。

 

  2.头发漂白剂的配方组成和实例

 

  市售头发漂白剂有水剂、乳液、膏剂和粉剂。水剂配方主要含有过氧化氢、稳定剂和酸度调节剂;乳液配方主要含有过氧化氢、稳定剂和赋形剂(如脂肪醇和乳化剂)。粉剂配方主要含有过硫酸盐、过硼酸钠、填充剂、增稠剂和表面活性剂。

 

  目前应用最多的头发漂白剂是过氧化氢,因为当它放出有效氧以后,留下来的除水以外没有其他物质,对人体无潜伏毒性。一般采用3%~4%的过氧化氢溶液,使用时在100ml溶液中加15~20滴氨水能增加漂白的活性,加较多的氨水,会使红的色调进一步漂白。根据不同比例的过氧化氢和氨水,以及头发和溶液接触的时间,可以漂成各种色度深浅不同的、美丽的头发。但重复的漂染会使头发受到严重的损伤而变成枯草状。

 

  采用过氧化氢最简单的漂染方法是将头发用香波洗净、干燥后,将头发全部浸入过氧化氢溶液中不断绞洗。在溶液中浸渍时间越长,漂白效果越好。用大量热水冲洗可中止漂白作用,不需再用香波洗发。

 

  除过氧化氢外,还有一些固体的过氧化物如过氧化尿素等。过氧化物易分解,特别是和铁、铜、镁等金属接触分解速度加快。因此,在配方中应加入非那西丁作稳定剂,加入EDTA作金属离子络合剂。

 

  由于液状产品易流失,使用不便,因而可制成奶液状、膏状等。

11-10  头发漂白剂配方实例

组成                    奶液状   膏状    液状

组成                 奶液状   膏状   液状

过氧化氢(35%          17.1     14.1     9

十六醇                    2.5      10

单甘酯                    2.5      2.5

季铵盐类阳离子表面活性剂                  1.5

聚氧乙烯(15)单甘酯      2       2

焦磷酸钠                              0.5

去离子水              75.9     71.4    89

10%磷酸               调节pH4

  七、染发剂的发展趋势


  20世纪90年代是中国染发剂生产呈现高速发展的时期,染发化妆品已成为了发用化妆品中发展最快的品种。目前中国的染发产品消费群有两大类:一类是中老年人为主,他们使用黑色染发剂将白发染成黑色,旨在返老还童;另一类是以年轻人为主的黑发消费群,他们将黑发染成咖啡色、棕色和金色等彩色,旨在突破传统。

  21世纪中国将进入老龄化社会,随着银发阶层人士的增多,染发化妆品市场需求日趋增大,英国染发专家史密斯经过多年的调查研究发现染发化妆品市场是唯一一个在世界范围内将拥有巨大发展的市场。同样,染发剂的生产和使用在中国也具有极大的潜在市场。全球染发剂工业取得了较大的发展,质量优良、使用方便的新型染发产品层出不穷,将来国内外的染发剂的发展趋势呈五大特点:天然染发剂、复合染发剂、彩色染发剂、快速染发剂、染发摩丝等将越来越受到消费者的青睐,值得业内人士的关注。