染发化妆品配方设计

来源:用户上传      作者: 肖子英

　　
　　笔者在高校长期从事化妆品的教学和科研工作。多年来理论联系实际，在对清洁类、护肤类、发用类、美容类和特殊用途化妆品等各大类化妆品普遍研究的基础上，特别注重染发化妆品的研究和开发工作，并在染发化妆品的研究方面取得了较大的进展。在白发染黑方面，首先设计出了30分钟黑发霜（单剂型、双剂型）和5分钟快速油黑发霜，随后设计出了深黑、自然黑、微蓝黑、咖啡黑等黑系列新产品。当今彩色染发剂别具一格，是国内外市场上唯一的亮点产品。在彩色染发方面，专门为亚洲人设计出了40色漂染同步油发彩，48色先漂后染油发彩等国际先进水平的新产品。鉴于苯胺类染发剂长期使用对人尚有潜在的致癌危险性，因此研制出了绿色环保型天然植物黑发霜。根据多年的研究实践，在饱尝无数次失败的教训中总结出了染发化妆品配方设计原则和存在问题。
　　
　　1．配方设计原则
　　染发化妆品配方设计原则主要包括安全性设计、稳定性设计、功效性设计和损伤性设计。此外，还应包括产品包装艺术性设计、工艺操作可行性设计和成本效益经济性设计等。
　　
　　1.1安全性设计
　　安全性应放在染发剂配方设计的首位。染发剂产品的安全性应是越高越好。为了保证染发剂的安全性，工程技术人员在设计染发剂产品配方时，禁用物质绝不使用，限用物质绝不超标，在保证染发产品质量和染发效果的前提下尽量降低限用物质的使用浓度。同时还应特别注意添加适量的抗过敏剂，以期降低其过敏性，保证其安全性。
　　
　　1.1.1禁用物质绝不使用
　　《中国化妆品卫生标准》（以下简称《标准》）规定，化妆品组分中禁止使用物质359种，1999年12月1日以后增至493。这些禁用物质均属于慎用物质和剧毒物质，因此工程技术人员在设计染发剂产品配方时绝对不准使用这些禁用物质。例如，苦氨酸和2-萘酚皆可使毛发氧化着色，虽可将白发染成桔红或浅红，但由于其毒性较大而被列为禁用物质，故不得用于染发剂；过氧化氢酶对过氧化氢的分解虽有催化作用，虽能加快染发产品的染发速度，但由于它是化妆品组分中的禁用物质故而不得使用。
　　
　　1.1.2限用物质绝不超标
　　《标准》规定，化妆品组分中的限量使用物质226种，1999年12月1日以后减至211种（其中，限用物质67种，暂用着色剂67种，限用防腐剂55种，限用防晒剂22种）。这些法定限用物质大多具有某种不良副作用，如腐蚀性、刺激性、致敏性或其他毒性等。因此，《标准》对这些限用物质都规定了最大允许使用浓度、使用范围、限制条件和必要的说明等。工程技术人员在设计染发剂产品配方时必须严格遵照执行，绝不得超标。例如，对苯二胺可用于染发着色，其最大允许使用浓度是6%；间苯二酚、对苯二酚可作染色偶合剂或修正剂，其最大允许使用浓度分别为5%和2%；过氧化氢可用于染发显色剂，其最大允许使用浓度为7%。
　　
　　1.1.3添加适量抗过敏剂
　　现代医学研究表明，以苯胺类为主剂的永久性染发剂是一种强致敏物，其过敏率为十万分之四。苯胺类染料能与很多化学物质发生交叉反应，严格地说它对皮肤和毛发具有一定的毒性。我国有一家中美合资染发品生产企业，在1993年9月28日《今晚报》产品广告中说：一梳黑，无过敏，并由中国人民保险公司保险。保险规定，染发过敏造成损失，依法赔偿5000元以下经济损失。显然，无过敏的说法是不科学的。事实上就在产品广告发布的第6天该报又刊出了该产品《眼红脸肿变妍为》染发过敏的报导。因此工程技术人员在设计染发剂产品配方时，为降低其致敏性，首先应添加适量的抗过敏剂，如多酚类化合物、甘草提取物、芦荟提取物等，以策安全。
　　有关染发剂的致癌问题，人们已进行了50多年的研究，但至今尚未发现对苯二胺对人致畸、致癌、致突变的案例。国此美国CTFA\专家组的结论是：对苯二胺按目前使用浓度作染发剂成分是安全的。染发剂是当今消费品市场上研究最多最深透的产品之一。
　　
　　1.2稳定性设计
　　目前在世界范围内二剂型永久性染发剂基本上都处于不稳定状态或亚稳定状态。原因是两剂基质都处于亚稳定状态，两剂主剂都处于亚稳定状态，此外在生产和储存过程中因两剂有可能被污染或保存不当而导致的不稳定问题。因此为保证二剂型永久性染发剂产品的稳定性，工程技术人员必须科学合理设计两剂基质，并在两剂中分别添加适量的抗氧化剂和防腐剂，以期稳定。
　　
　　1.2.1科学合理设计基质
　　众所周知，二剂型永久性染发霜为膏体类产品。膏体产品不稳定主要表现为析水、析油、破乳分层和充气胀管等方面的质量问题。产品出现不稳定的主要原因大都是其配方设计不合理，因此 染发剂产品稳定性是配方设计的重点内容。
　　二剂型永久性染发霜产品，其基质多是O/W型乳化体，个别为W/O型乳化体，不管是O/W型乳化体，还是W/O型乳化体，两者均是热力学上的不稳定体系。但只要是乳化体配方设计得科学合理，它们在保质期内则都具有相对的稳定性。为了保证二剂型染发霜产品的稳定性，工程技术人员必须根据O/W型或W/O型乳化体基质配方设计原理进行产品设计，特别要控制油水两相比例、乳化剂选择及用量、加热温度、乳化加料方式等因素，通过HLB值的计算设计出科学合理的产品基质配方。1997年我国有人作了染发剂乳膏稳定性的研究，已制出W/O/W型染发乳膏，据说该乳膏有较好的稳定性。
　　
　　1.2.2添加适量抗氧化剂
　　二剂型永久性染发霜产品，第一剂称为染色剂，第二剂称为显色剂。第一剂中染色主剂和偶合剂均为苯胺类染料中间体和苯酚类等，它们在生产和储存过程中，在加热、水介质、暴露空气中极易氧化，变质失效。因此在设计产品配方时，必须添加适量的抗氧化剂，如亚硫酸钠等，以防止其氧化。第二剂中显色主剂为过氧化氢。过氧化氢是一种极易氧化的过氧化物，且只有在微酸性介质中才呈现出相对的稳定性。过氧化氢在O/W型乳化体系中或高温条件下更容易分解放氧（产气胀管无法保存），造成染发效果不佳，或白发无法染黑等一系列产品质量问题。因此工程技术人员在设计第二剂配方时必须添加适量的抗氧化剂，如乙酰苯胺等，防止其氧化，使其保持相对的稳定性。
　　
　　1.2.3添加适量防腐剂
　　二剂型永久性染发霜产品除含有一定量的油脂和大量水分外，往往还添加维生素原B5、丝蛋白、角蛋白、貂油、海藻、首乌提取物、灵芝提取物等多种毛发营养剂。然而，这些添加到染发霜产品中的营养性物质，正是各种微生物或致病菌赖以生存和繁殖的良好基础。为杀灭或抑制染发霜产品的各种微生物，为防止在生产、储存或使用过程中遭微生物或致病菌的污染，为保证产品的稳定性，工程技术人员在设计染发霜产品配方时必须注意选择添加适量的高效低毒防腐剂。
　　
　　1.3功效性设计
　　现代染发剂是一种能够改变头发颜色的化妆品。其功效主要表现为在指定的使用条件下能将白发或黑发染成比较理想的颜色。染发理论与染发实践揭示，其功效性除与配方设计、原料纯度有关外，还与染浴的PH值、染浴的粘度、染浴温度、毛发粗细、染发方法等因素有关。但染发效果，主要还是取决于染发剂的内在质量。为了提高染发剂的内在质量，保证其具有卓越的染发效果，工程技术人员在设计染发剂功效性时，必须注意以下三点。
　　
　　1.3.1主剂原料越纯越好
　　根据优质原料可以生产出功效性好优质高档产品的原则，笔者建议一些染发品生产企业，要想生产出优质高档染产品，最好选用国产优质原料或进口原料，而且应注意到特别是染发主剂越纯越好。因为染发主剂原料越纯，两者浸入毛发后化学反应越灵敏，其功效性越好，染发效果则越好。染发主剂是指第一剂染色剂主要原料和第二剂显色剂主要原料，前者是由苯胺类染料中间体偶合剂或修正剂组成，后者是由过氧化氢组成。国产染发主剂，其纯度级别可分为优级纯、分析纯、化学纯、实验纯4个等级。国内普通的染发品生产企业常用的工业纯，最优者相当于化学纯，一般皆为实验纯。使用国产工业纯的染发主剂生产的染发品，其包装再精美，宣传再到位，说的再好听，但也改变不了中低档染发产品的本质。然而，竟有个别的染发品生产企业让工程技术人员使用国产工业纯的染发主剂生产的中低档染发产品，在染发功能效果上还要赶上市场上的优质高档名牌染发品，或与之媲美，这是违反科学规律的。
　　
　　1.3.2PH值调得越准越好
　　《中国染发剂行业标准》（QB/T 1978-94）对二剂型永久性染发霜产品PH值的要求是：第一剂染色剂PH值为8～11，第二剂PH值为2～5。对此工程技术人员在设计染发品配方时，应严格遵照执行，否则国家技术监督部门或消费者协会等有关部门一经查出则被视为不合格产品。例如，1998年8月广州市消协在市场上抽查出了18种染发品，其中有一种黑发霜的染色剂PH值为7.9，虽只有0.1之差，则被划定为该项技术指标不合格。
　　一般来说，染色剂、显色剂PH值是保证染发剂染发效果的重要指标之一，低于或超过PH值技术指标，很难将白发染成黑色或其它理想的颜色。另外，严重超标因碱剂过多，毛发和头皮则无法承受，极易造成脱发或毁容。因此，为保证染发效果及其它全性和稳定性，工程技术人员在设计产品配方和实际生产时，对两剂的PH值应予以足够的重视，且两剂的PH值调得越准越好。
　　
　　1.4损伤性设计
　　毛发的主要成分是蛋白质纤维和水分等，纤维与纤维束之间存在着一些空隙，在这些空隙里布满了NMF（天然保湿因子），若毛发内的NMF越多，毛发中的水分越充足，毛发越柔软，越富有光泽。染发的过程，除使毛发改变成理想的颜色外，同时也使毛发受到碱伤害、氧化伤害、热伤害等损伤。
　　染发剂的碱性成分，会破坏毛发蛋白质纤维，导致毛发的蛋白质流失，蛋白质纤维流失后，毛发将会出现多孔而无弹性的症状。染发剂中的过氧化氢，遇第一剂中的碱性成分能释放出氧，氧与毛发内的二硫键作用，使部分二硫键因氧化而受损或断裂，从而使毛发结构松弛或分叉。另外冬季染发有时需要加热，黑发漂染更需要加热，故染发过程中对毛发还伴有热伤害。热伤害的不良表现是毛发干枯、失去弹性，而且极易折断。总之频繁染发，容易使秀发干枯、开叉、脆弱、易断、失去弹性和光泽。因此，工程技术人员在设计染发剂配方时，在保证染发效果的前提下使碱剂、染色剂、过氧化氢的含量尽量低些，使之性质温和无副作用，使毛发损伤程度越小越好。此外为了护发，防止因光、热、紫外线辐射而使毛发受损，在染发剂配方设计时最好添加适量的护发剂、营养剂和紫外线吸收剂等。
　　
　　2．配方设计存在问题
　　目前在染发剂配方设计方面，尚存在着诸多不能解决的问题。如天然植物染剂染发效果不佳的问题；彩色染发剂色谱少的问题；彩色染发剂不加热不行的问题；彩色染发剂对花白发不能染成同一颜色的问题等。
　　
　　2.1天然染发剂效果问题
　　1883年法国巴黎的梦内脱（Monnet）公司首创对苯二胺类氧化染发剂，并取得了专利，从此奠定了氧化染发剂的技术基础，且一直沿用至今。含有对苯二胺的化学合成染发剂，着色持久，耐洗耐晒耐磨，染发着色效果好。因此，世界毛发学首席权威专家菲利普・金斯利（Philip Kingsley）说：“无对苯二胺也就无所谓有染发剂”，将对苯二胺类化学合成染发剂作出了最高最精辟的评价。然而，用纯天然植物染料，如用散沫花、番红花、五倍子、核桃皮、黑桑椹、苏木精、栀子提取物、枫树黑色素等开发的各种颜色的天然植物染发剂，尽管在配方设计方面添加了媒染剂、渗透剂等，但其着色仍不持久，耐洗耐晒耐磨性差，染发着色效果不理想。这是因为天然植物染发剂的整个染发过程，植物染料并未浸入发髓，而仅仅涉及毛发表皮及其皮质层的表面染色，即所谓环染状态。但天然染发剂最大特点是天然安全，毒副作用小。因此尽快研究开发出天然安全、高效低毒的天然染发剂则是当今染发化妆品科研工作者的重要课题之一。
　　
　　2.2彩色染发剂色谱问题
　　目前欧美、日本等工业发达国家彩色染发剂所用氧化染料品种比较多。例如，美国CTFA下设的化妆品成分评审专家组推荐使用的彩色染发剂原料有59种。染发剂生产企业只要想使用，打个电话原料商即可随时送到。目前我国彩色染发剂氧化染料不足30种，且无专门供应商。笔者多年在大江南北共采集到国产彩色染发剂氧化染料20多种，其中苯胺类7种、氨基酚类4种、硝基酚类4种和酚类5种等。目前在中国最缺乏的是红色系彩色染发剂的氧化染料。

　　法国欧莱雅公司是目前世界上最大的生产染发品的专业公司。1907年首创天然无毒染发剂，1925年又相继推出了各种颜色的氧化染发剂产品。90年代欧莱雅公司生产的彩色染发剂花色品种有91种之多。据法国欧莱雅公司驻中国代表邝明照先生介绍，该公司生产的彩色染发剂共有近百种颜色，产品行销世界各地，能适合不同气候、不同肤色、不同人种染发的需要。1995-2000年笔者在国内市场上采集了33个品牌的国产彩色染发剂品种。
　　总之，彩色染发剂在中国起步较晚，但其发展很快。在中国彩色染发剂的氧化染料品种甚少，产品花色品种尚不能满足市场日益发展的需要。因此积极研究生产彩色染发剂所用的氧化染料品种，尽快研究开发适销对路的各种色调的彩色染发剂，已成为各个染发剂生产企业的当务之急。中国加入WTO，进口氧化染料品种将会增多，彩色染发剂色谱总是有望缓解。
　　
　　2.3彩色染发剂加热问题
　　目前二剂型永久性染发霜在常温下基本上能将白发染黑，这已是染发界公认的事实。然而对于彩色染发剂来说，温度低于25℃，特别是冬季进行彩色染发，不加热是无法获得理想的颜色的。本来染发操作最好是在常温下进行的，因为这样很少伤害头发的发质；但是由于冬季气温较低，加上中国人头发色度较深，彩色染发很难染成理想的颜色，因此只能采取加热（使用油机或带电热帽）的手段，提高染浴的温度，促进并缩短染发化学反应过程，从而染成比较理想的颜色。这一点是属于彩色染发剂在使用方面，染浴温度的局限性。因此，无需加热的彩色染发剂将成为染发化妆品科研工作者的重要课题之一。
　　
　　2.4花白发进行彩染问题
　　最初，在中国只是少女、少妇和少男进行彩色染发，近年很多中年妇女也要求彩色染发。中年妇女的头发出现花白发，即有黑发和少许白发。然而，花白发的妇女要求染发剂生产企业生产的彩色染发剂，能将她们的花白发染成同一颜色，应该说就目前染发理论和技术水平都是不好做到的。中国人的头发都是黑色或棕黑色的，黑色或棕黑色的头发经漂浅，通常是按下列颜色变化过程进行：黑色、棕黑色→红棕色→茶褐色→淡茶褐色→灰红色→金灰色→浅灰色，长时间极度漂浅成为白色。显然，黑发和白发是毛发两种截然不同的颜色，其反差极大。因此目前染发剂生产企业生产的黑色染发剂，能将花白发染成理想的黑色，但使用彩色染发剂则不能将花白发一次染成理想的同一彩色。关于这一点，很多染发剂生产企业在产品说明书中都已说明。例如，厦门生产的侬丝染发剂在其说明书上对染葡萄红色、染玫瑰红色都已注明：有白发者不能使用，其意是只能用在黑发上，这两种彩色染发剂对花白发者不能使用。在此敬告一些花白消费者，请去美发厅让理发师先将黑发或少数白发略加处理，然后能染成比较接近的同一种彩色。这一点是属于彩色染发剂在使用方面，染发剂本身的局限性。
　　当今欧、美、日本等工业发达国家，从忙碌的年青父母到时髦的少年，越来越多的女人和男人开始购买一盒盒染发剂。目前有数百个国产或进口品牌染发剂在中国市场上大放异彩。全球染发剂市场需求强劲，每年的销售额达70亿美元，且每年仍以10%的速度增长。1998年英国染发剂资深专家史密斯（Smith）说，染发剂市场是唯一一个在世界范围内将拥有巨大发展的市场。因此染发理论和染发剂配方设计的探讨与研究，在现在和未来都将具有极其重要的实际意义。

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