第三节、烫发化妆品
烫发化妆品（Permpreperation）是改变头发弯曲度、美化发型的一类化妆品。美化头发是一种重要的化妆艺术，有的人希望将直发改变形状使之成为波浪形——卷发；而有的人头发本来是曲卷的则希望改变发型成直发飘逸形——直发。所以烫发化妆品的完善概念应包括卷发和直发两大类型。
烫发是改变头发形态的一种手段，应用机械能、热能、化学能使头发的结构发生变化后而达到相对持久的卷曲。使头发卷曲过去采用加热的方法，故称之为烫发。烫发时所使用的化学药剂称为烫发剂。
一、冷烫发的原理
头发的主要成分是角蛋白，约占95%，角蛋白由氨基酸组成，其中胱氨酸占14%，这些氨基酸在头发中按长轴方向以酰胺健结合，形成肽链，而肽链彼此之间又通过胱氨酸中的二硫键、离子键和氢键形成键桥固定，使头发呈一定的形状。
烫发就是打开键桥，重新排列、固定发型、再构成新的键桥，使头发保持固定的波纹卷曲的发型。利用加热并辅以碱液的方法打开二硫键，称为热烫；利用化学药物在常温下打开二硫键的方法称为冷烫，所使用的化学药物称为冷烫剂。热烫对头发的损伤较大，现已不太使用。目前市场上流行的是冷烫法，其作用过程如下。
（一）头发的软化过程
对头发形状起决定作用的是多肽链间的三种键力，当这三种键力发生改变后，头发就能软化、拉伸、弯曲，并可被整成各种形状。
1．水对头发软化的作用
头发在水中可被软化、拉伸或弯曲，这主要是由于水切断了头发中的氢键。因此，当头发由于某种物理作用而暂时变形时，可通过润湿或热敷使之回复原状。同理，烫发时，如单用水，则只能起到暂时的卷发作用，当润湿后，头发会自动回复到原来的形状。
2．pH值改变对头发软化的作用
强酸或碱可以切断头发中的离子键，使头发变得柔软易于弯曲或拉直，但当中和或用水冲洗使头发恢复原有的pH值（pH=4～7）后，头发即可恢复原状，因此单纯改变pH值还不能有效地形成耐久性卷发或直发。
3．还原剂对头发软化的作用
由胱氨酸形成的二硫键比较稳定，常温下不受水或碱的影响，因此是形成耐久性卷发或直发的关键。还原剂如亚硫酸钠、硫代硫酸钠等可和头发中的二硫键发生反应，切断二硫键，使头发变得柔软易于弯曲，其反应式如下：
R－S－S一R’＋Na2SO3R－S－SO3Na＋R’－SNa
但此反应在室温时进行得很慢，在碱性介质和在加热（大于65℃）条件下，可加快反应速度，缩短烫发时间，因此较后的烫发液均加入了亚硫酸钠、硫代硫酸钠。
含巯基的化合物可在较低的温度下和二硫键反应，其反应式如下：
R－S－S－R’＋R”－SHR—SH＋R’－SH＋R”—S－S－R”
在碱性条件下，可加快反应速度，因此是较为理想的切断二硫键的方法。目前的冷烫剂主要是采用此类化合物作为烫发的成分。
水可使氢键断裂，碱可使离子键断裂，而含巯基化合物（或亚硫酸钠）可使二硫键断裂并在碱的存在下而加快，所以这三者是烫发剂不可缺少的组成。
（二）头发的卷曲和拉直过程
由于上述作用使头发中的氢键、离子键、二硫键均发生断裂，使头发变得柔软易于弯曲或拉直成型。此时可用卷发器将头发卷曲成各种需要的形状或用直发器将头发拉直。
（三）头发的定型过程
当卷曲或拉直成型后，这些键如不修复，发型就难以固定下来。同时由于键的断裂，头发的强度降低，易断。因此在卷曲或拉直成型后，还必须修复被破坏的键，使卷曲或拉直后的发型固定下来，形成持久的卷发或直发。
在卷发或直发的全过程中，干燥可使氢键复原，调整pH4～7可使离子键复原，二硫键的修复（在卷棒上）是通过氧化反应来完成的，其反应式如下：
R一SH＋R’－SH[O]R－S一S－R’
此氧化反应若在空气中进行，大约需要5小时。过氧化氢、溴酸钾或其他化学氧化剂可使反应速度加快。但事实上这一过程比较复杂，除了两个巯基被氧化成二硫键外，巯基也可能被氧化成磺酸基RSO3－，这种产物不能再还原成巯基，因而磺酸基的形成会相应地减弱头发的强度。鉴于这一原因，不宜选用过强的氧化剂，同时氧化剂的浓度也不宜过高，避免磺酸基的生成，使之有利于形成二硫键。
综上所述，烫发的基本过程可概述为：首先用烫发剂将头发中的二硫键切断，此时头发即变得柔软易弯曲成各种形状，当头发弯曲或拉直成型后，再涂上氧化剂（固定液），将已打开的二硫键在新的位置上重新接上，使已经弯曲或拉直的发型固定下来，形成持久的卷发或直发，此即化学烫发的基本原理。
二、冷烫液的组成
现今，市售的烫发剂一般为两剂型：包括头发软化剂（Hairsofteninglotions）和中和剂（Neutralizers）。有的是三剂型，除了卷发剂和中和剂外，还配备护发素。
（一）头发软化剂
1．原料及作用
头发软化剂的作用是使头发软化，以切断毛发中胱氨酸交联的还原剂为主成分，通常为使其发挥效果更佳还含有碱剂、稳定剂、表面活性剂、润湿剂、油分等。
（1）还原剂
前几年，应用比较广泛的还原剂是巯基乙酸及其盐类（如铵盐、钠盐、钾盐或有机胺盐）。巯基乙酸还原作用比较强，在实验室中将头发浸入过量的碱性冷烫液中5min，头发中约有85％的胱氨酸（二硫键）被还原。但在实际烫发时，在烫发剂浓度下，10min内约有25％左右的二硫键被还原。巯基乙酸的用量将直接影响卷发的效果，通常情况下以巯基乙酸铵计，其用量为5～14％。但巯基乙酸及其盐不稳定，易氧化，用制成的冷烫液，在贮存过程中，常常会产生分离、变色、pH值下降和巯基乙酸浓度降低等情况，影响其使用效果，生产中必须引起注意。
硫代硫酸钠是近年来使用比较多的还原剂，还原作用与巯基乙酸及其盐类相当，当比巯基乙酸及其盐类稳定得多，而且有价格优势，很受化妆品企业的要求，有取代巯基乙酸类还原剂的趋势。
半胱氨酸也是可在常温下使用的还原剂，但稳定性较差，可加入少量（0.3%）巯基乙酸作为稳定剂。
（2）碱类
还原剂在碱性条件下，其还原作用均显着增加，这主要是由于碱的存在使头发角蛋白膨胀，有利于烫发有效成分的渗入，从而提高了卷曲的效果，缩短了烫发的操作时间。在相同巯基乙酸铵含量的情况下，如果溶液的pH值及游离氨含量不高，其卷发效果也不一样。pH值和游离氨含量越高，卷发效果越好，但是卷发的速度和效果不能依靠无限地增加pH值和巯基乙酸盐的含量来达到，当pH值高于9.5，而没有挥发性碱存在时，巯基乙酸可能发生脱除毛发的危险。因此以巯基乙酸为还原剂的冷烫液，其pH值一般控制在8.5～9.5之间，游离氨含量控制在＞0.8％。
可用于冷烫液的碱类有氨水、一乙醇胺、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、NaOH、KOH等。过量使用NaOH等不挥发性碱，会大大损伤头发，因此其添加量一般应限制在巯基乙酸的相应用量以下。氨水的作用温和，易于渗透，卷发效果好，而且更重要的是在于氨水的挥发性。在烫发时，由于氨的挥发而降低溶液的pH值，相对减少了碱性对头发的过度损伤，因而在冷烫液中得以广泛应用。但也具有刺激性臭气等缺点。
乙醇胺中一般是用单乙醇胺。本品没有氨水那样的刺激性臭气，而且卷发能力较强，对头发、皮肤的渗透性良好，且不挥发，有时洗后也不能从头发上完全除去。与氨水相比，大多数制品的pH值较高（9.0～9.4左右），对皮肤的刺激性较大。
碳酸氢铵、磷酸氢二铵等与前两者相比，臭味及对皮肤的刺激性较小，pH值呈中性，为7.0～7.5左右。而且对头发的膨润度较低，不必担忧其在头发上残留物的处理问题。但是由于pH值低，不易作出强度大的波纹，当一部分中性盐解离后，pH值会稍有升高，同时产生氨的刺激臭味。
实际中也可采用两种或两种以上的碱混合，以克服各自的缺点，产生更好的卷发效果。
（3）渗透剂
表面活性剂的加入有助于冷烫液在头发表面的铺展，促进头发软化膨胀，有利于冷烫液有效成分渗透到发质，强化卷发效果。同时加入表面活性剂，可起到乳化和分散作用，有助于水不溶性物质在水中分散或将制品制成乳状液。此外加入表面活性剂还能改善卷发持久性和梳理性，赋予烫后头发柔软、光泽。可采用的表面活性剂有阴离子型、阳离子型和非离子型，它们可单独使用，也可复配使用。
（4）增稠剂
为了增加冷烫液的稠度，避免在卷发操作时流失、污染皮肤和衣服，可加入羧甲基纤维素、高分子量的聚乙二醇等。
（5）护发调理剂
为防止或减轻头发由于化学处理所引起的损伤，可添加油性成分、润湿剂等，如甘油、脂肪醇、羊毛脂、矿物油等。现代产品多使用能修复损伤头发的氨基酸类，如半胱氨酸盐酸盐、水解胶原等。
（6）螯合稳定剂
含巯基化合物，特别是巯基乙酸的还原能力强，因而易被氧化，铁、铜等金属离子和碱的存在可促进氧化反应的发生。即使是少量的巯基乙酸被氧化，也会降低其卷发的效果，所以除在选料时尽可能选择纯度高，不含铁、铜等金属离子外（如采用去离子水），通常加入络合剂如EDTA、柠檬酸等和抗氧化剂亚硫酸钠等。
另外，在冷烫液中加入尿素，可加速头发的膨胀，从而可减少溶液中巯基乙酸的含量。合成树脂类也可加入配方中，以提高其卷发的效果。
烫发失败的五种情况及原因分析。
2．参考配方
（1）含巯基乙酸的头发软化剂
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表11-11 含巯基乙酸的头发软化剂配方实例
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组成
1 2 3
4
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组成
1 2 3
4
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75%巯基乙酸 7.5 7
巯基乙酸铵 5.5 5.5
亚硫酸钠 1.5
28%氨水 2 9 2 5
碳酸氢铵 6.5
碳酸铵 1
尿素 1.5
1.5 1
|
甘油
3
油醇醚-30 0.1
0.5
壬基酚聚氧乙烯醚 3
十六烷基三甲基氯化铵 3
EDTA 0.1 0.1 0.1
0.1
去离子水
余量 余量 余量 余量
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制作方法：巯基乙酸先以适当的碱中和然后冲淡，或者它的铵盐直接溶解于蒸馏水中，加入其他辅料，搅拌使其溶解均匀，然后进一步加碱调整冷烫液的pH值达到需要的值。每批产品都应测定其巯基乙酸的含量、游离碱和pH值。
（2）含硫代硫酸钠的头发软化剂
表11-12 含硫代硫酸钠的头发软化剂配方实例
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组成 1 2 3 4 5
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十六十八醇 6.5 3
IPP 3
0.5
单甘酯
2
0.5
二甲基硅油
0.5
白矿油
1
水溶性羊毛脂 1.5
脂肪醇聚氧乙烯(6)醚 2
2
脂肪醇聚氧乙烯(25)醚 2
2
Tween 60
1
十六烷基三甲基氯化铵
1
硫代硫酸钠 7.5 6.5 7 9 7
单乙醇胺 8.9
9.2 8 10.5 8
碳酸氢铵
6
甘油 8
2
M550 1
5
DC-193
1
CAB-35 2
羟乙基纤维素 1.8 1.2
香精、防腐剂 适量 适量 适量 适量 适量
去离子水
余量 余量 余量 余量 余量
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配方一和配方五为膏霜和乳液状，制备方法可参考膏霜和乳液的制备。配方二、配方三、配方四为液状，按配方将所有物质混合溶解即可
（二）中和剂
经过卷发处理以后，需用中和剂使头发的化学结构在卷曲成形后回复到原有状态，从而使卷发形状能够固定下来，另外还有去除残留烫发剂的作用。在卷发过程中，烫发液起的是还原作用，而中和剂则是起的氧化作用，所以又称为氧化剂。
1．原料和作用
表11-13 冷烫液用中和剂配方组成
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成分
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主要功能
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代表性物质
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用量w/%
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氧化剂
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使被破坏的二硫键重新形成
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过氧化氢（按100%计）、过硼酸钠
溴酸钠
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＜2.5
6~10
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pH值调节剂
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保持pH值
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柠檬酸、乙酸、乳酸、酒石酸、磷酸
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PH2.5~4.5
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稳定剂
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防止过氧化氢分解
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六偏硫酸钠、锡酸钠
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适量
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润湿剂
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使中和剂充分润湿头发
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脂肪醇醚、吐温、月桂醇硫酸酯铵
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1~4
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调理剂
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调理作用
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水解蛋白、脂肪醇、季铵盐、保湿剂
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适量
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螯合剂
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螯合重金属离子，提高稳定性
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EDTA
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0.1~0.5
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珠光剂
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赋予珠光效果
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聚丙烯酸酯、聚苯乙烯乳液
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适量
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常用的氧化剂有溴酸钾（或钠）、过氧化氢、过硼酸钠、过碳酸钠、过硫酸钾（或钠）等。
含有机酸如醋酸、酒石酸和柠檬酸等的过氧化氢溶液是最早被用来作为卷发后的中和氧化剂。过氧化氢的浓度一般约为3％，使用时可冲淡一倍。为保证过氧化氢的稳定性，一般加入少量N-乙酰苯胺作为稳定剂。
碱金属的溴酸或碘酸盐也被用来作为卷发后的中和氧化剂。主要是由于它们可制成粉状而包装方便，在使用时用水溶解成2～3％的溶液。加入少量的磷酸二氢钠使成微酸性的介质可避免溴的产生。碳酸盐有脱水作用，因而可防止溴酸盐的分解，从而防止溴的产生。为了避免燃烧的危险，溴酸盐不能和有机物在干燥状态下混合包装。
虽然溴酸盐有很好的稳定性和使用性能，但逐渐地被更经济和更少毒性的过硼酸钠所代替。带有一个结晶水的过硼酸钠较带有4个结晶水的过硼酸钠稳定。为了改善过硼酸钠在硬水中的溶解性，可加入六偏磷酸和四偏磷酸的钠盐或钾盐。过硼酸盐遇微量的重金属就会分解，因此在选择和包装中应予注意。
配方中加入表面活性剂，可改善氧化剂在头发上的铺展性能，改进其氧化性能。为了使烫后头发光亮和柔软，可加入阳离子表面活性剂等。
2．中和剂参考配方
表11-14 中和剂配方实例
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组成
1 2 3 4 5
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过氧化氢
6
锡酸钠
0.005
溴酸钠
8.5 8.5 8 8
瓜尔胶
0.2 0.1
柠檬酸
0.05 0.025
甘油
6 5
丙二醇 3
Tween 60 1 1
CAB-35
1 2 3
纤维素
0.8 0.8
M550 1.5 2
DC-193 1
水溶性羊毛脂 1
香精、防腐剂 适量 适量 适量 适量 适量
去离子水
余量 余量 余量 余量 余量
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以上配方均为液体产品，只要按配方将所有物质混合溶解即可。
有段时间，卷发不太流行，社会上正流行的是直发用烫发化妆品，即所谓的“负离子烫”。其实，直发用烫发化妆品和卷发用烫发化妆品的作用原理及组成并无区别，只是所用的烫发工具不同而已，同时也是商家一个概念的炒作。
