染發及護發對人發結構特性的影響研究

劉 雙，汪 靜，遲建衛，曲 冰

（大連海洋大學 理學院，遼寧 大連116023）

1 引 言

毛發的微觀結構存在著種間差異［1］，根據毛發鱗片表面形態結構，可將其分為鱗狀、波狀、芽狀和指狀4類，人發屬于鱗狀結構［2］.20世紀30年代至40年代，毛的微觀結構研究逐漸應用于毛紡行業等多個方面［3］.20世紀70年代至80年代后，電子顯微鏡被廣泛地應用于毛發的微觀結構研究中，人們可以更加清晰準確地觀察到人發的微觀結構［4］.

人發主要由3部分組成：在纖維外部的鱗片層、組成人發實體主要部分的皮質層和處于纖維中心不透明的髓質層［5］.人發發質的好壞取決于人發結構與組分的完整性，即與其外部形貌、表面結構、內部組分都是密不可分的.染發過程實際上是先把人發中的連接鏈打斷，然后按需要將已經被破壞的鍵重建，從而使染發后的顏色改變.染發時通過使用強堿性溶液打開鱗片，使染發劑穿過鱗片到達毛皮質內［6］.人發的主要成分是蛋白質，與其他蛋白質相比，人發蛋白質的性質比較不活潑［7］.但人發對沸水、酸、堿、氧化劑與還原劑比較敏感.在染發時使用的是強堿性的化學試劑，并在此過程中人發將長時間接觸高溫，因此，在染發的過程中，除身體會受到損害［8］，人發也會受到損傷［9］.而經過適當pH值的養護產品的保養，將有助于修護受損的堿性人發，使之回歸較正常的健康狀態.本文研究了染發及護發對人發形態結構、直徑、彈性模量、斷裂力、pH值等參量的影響.

2 實驗材料與方法

2.1 實驗儀器與材料

2.1.1 實驗儀器

搭建了毛發彈性模量測量裝置，克服了彈性模量測定儀砝碼過重及無法進行較短毛發測定等困難，如圖1所示.此裝置包括水平儀、測量架、望遠鏡、標尺、光杠桿、移測顯微鏡（JCD3型，浙江光學儀器制造有限公司生產）、光學顯微鏡（E-clipse 80i型，Nikon Instruments inc.生產）、鈉光燈（GP20Na低壓鈉光燈源，浙江光學儀器廠生產），筆試pH／電導率／TDS／鹽度計（EC500防水型，上海三信儀表廠生產）、真空干燥箱（DZF-6020型，上海精宏實驗設備有限公司生產）、電子式拉力試驗機（LD-5型，長春科新試驗儀器有限公司生產）.

圖1 毛發彈性模量測量裝置

2.1.2 實驗材料

某品牌pH值為10.15的染發劑，某品牌pH值為5.30的洗發水，某品牌pH值為4.30的護發素，某品牌pH值為4.36的修護精華乳以及從同一身體健康的漢族女青年處取得的未經任何染燙處理的45根人發.從未經任何處理的人發中抽取15根記為A組；取30根人發涂抹染發劑并放于70℃真空干燥箱中加熱0.5h后清洗、干燥，從中隨機抽取15根記為B組，將余下15根人發平均每3天用普通洗發水清洗1次并涂抹護發素及修護精華乳后干燥，連續處理2個月后記為C組.

2.2 實驗方法

實驗利用劈尖干涉法測量毛發的直徑，利用光杠桿法測量人發形變的微小伸長量，利用逐差法來處理測定的數據，采用拉伸法測量毛發的彈性模量.

通過電子式拉力試驗機進行毛發的斷裂力的測定.將人發兩端分別夾入移動橫梁的上下2個夾頭中，通過控制面板上的按鍵，使上夾頭均勻向上移動，注意觀察顯示器中拉力的實時數值，當頭發斷裂時記錄瞬間拉力的最大值，即為頭發的斷裂力.

分別取A，B，C 3組人發，對其進行直徑、彈性模量、斷裂力及pH值的測定.

3 實驗結果與討論

3.1 染發及護發對人發表面微觀結構的影響

利用光學顯微鏡觀察在400倍的放大倍率下染發及養護前后人發的表面微觀結構的變化，如圖2所示.

由光學顯微鏡照片可見，處理前的人發表面［圖2（a）］鱗片輪廓明顯，排列整齊，相互致密，幾乎無翹起現象.染后的人發［圖2（b）］鱗片輪廓模糊，排列相比之前不夠緊密，多處呈現鱗片翹起現象，且有鱗片脫落導致的疤痕存在.養護后的人發［圖2（c）］鱗片雖仍有翹起現象，但情況相比新染后的人發明顯減少很多，鱗片之間的貼合較之前也更加緊密.

圖2 人發表面微觀結構（400×）

3.2 染發及護發對人發直徑的影響

利用劈尖干涉法測量染發及養護發前后人發直徑的實驗結果如表1所示.

表1 染發及養護前后人發直徑

結果表明，染后人發直徑明顯大于染前直徑，而經過一段時間的養護處理后人發直徑略微變小，但相比未經任何處理時仍然偏大.由于強堿性的染發劑會對人發造成一定的腐蝕，這會使人發毛鱗片受損產生翹起，而加熱更有利于毛鱗片張開，毛鱗片的大量翹起使得人發的直徑變大，而染發劑通過張開的毛鱗片進入內部所產生的化學反應使人發內部連接鍵重新排列，這一過程可能會導致人發直徑的進一步變大.偏酸性的護發產品有利于毛鱗片的閉合，會使人發直徑略微變小，但始終無法恢復到未經處理的自然狀態.

3.3 染發及護發對人發拉伸性能的影響

通過光桿桿法測量人發彈性模量相關數據比較繁多，每組實驗通過1根人發進行參量列舉，如表2～3，其中F為人發所受拉力，d為人發的長度，x為光杠桿足尖距，H為鏡面到標尺的距離，D為人發的直徑，ni為增重時標尺讀數，nj為減重時標尺讀數，為2次測量的平均值.

表2 人發彈性模量的測量

通過實驗得到的相關數據，利用逐差法測定染發及護發前后人發彈性模量的實驗結果，如表4所示.

表3 人發加減負荷后的標尺讀數

表4 染發及養護前后人發彈性模量

實驗結果表明，染后人發的彈性模量明顯變小，而經過養護的人發彈性模量有所增大.彈性模量越大，說明材料的剛性越強，當彈性模量變大說明人發剛性增強，柔韌性變低，當彈性模量變小說明人發剛性減弱，柔韌性變大.新染的人發由于使用了化學試劑造成其內部鏈接的改變，使其暫時柔韌性變大，由于養護作用，染發劑對人發的破壞影響日益減小，但始終無法達到未處理前同等水平.

染發及護發前后人發斷裂力的實驗結果如表5所示.

測量結果表明，新染的人發同染發前人發的斷裂力相差不明顯，但經過一段時間養護的人發斷裂力卻明顯減小.染發會使人發內部鏈接改變，造成內部損壞，造成發質疏松，同時長期毛鱗片張開會導致人發流失必要的水分，干枯易碎，即使經過養護依然無法從根本上改變染發對人發造成的傷害.

表5 染發及養護前后人發斷裂力

3.4 染發及護發對人發pH值的影響

染發及護發前后人發pH值的實驗結果如表6所示.

表6 染發及養護前后人發pH值

由表6可知以染前人發為對照組，使用pH值為10.15的堿性染發劑染發后人發pH值明顯增高，經過一段時間養護人發pH值略有下降，接近對照組pH值.人發pH值的最佳酸堿度為4.50～5.50，由于受外界條件影響及個體差異等因素，本實驗中自然狀態下人發的pH值為5.70，當使用強堿性的染發劑對人發進行處理后，會使人發的pH值偏離正常的范圍，而通過使用pH值接近人發自然狀態pH值的護發產品，會使人發的pH值逐漸地回歸到正常，減小染發對人發的傷害.

4 結束語

本文研究了染發及護發對人發表面微觀結構、pH值、直徑、彈性模量、斷裂力的影響.結果表明堿性染發劑染發會使人發pH增高，直徑變大，拉伸性能減弱，而養護會使人發得到一定的改善，使其pH值降低、直徑減小，但由于染發劑對人發的損傷已經深入人發內部，即使經過養護人發各項指標依舊無法恢復至未經處理的自然狀態.因此要盡量減少人發同強酸和強堿的接觸，而且在各種化學試劑處理后需要徹底清洗，并使用接近于人發自然狀態下pH值的洗發和護發產品對人發進行養護.

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