新型植物染發劑的制備及性能測評

張宏露　王倩玉　馬勝博　李華東 羅興平

摘? 要：研究表明化學染發劑含有苯胺及其衍生物等毒性物質，久用存在致癌風險，植物染發劑綠色健康，但著色不牢固。故低毒無毒安全化合物代替傳統胺類染料成為研究重點。該實驗采用核桃皮中的主要成分胡桃醌作為原材料進行巰基改性，合成新型植物染發劑并對其染發性能進行測評。

關鍵詞：胡桃醌;巰基改性;新型植物染發劑

1.引言

染發劑作為一種頭發美容化妝品，已經成為很多人日常生活的必需品。然而市面上已有的染發劑大多是化學染發劑，化學染發劑不易褪色，但其中含有苯胺及其衍生物等一些具有一定毒性和致過敏性的物質[1]，當該類染發劑接觸皮膚，且在染發的過程中還要加熱，使苯類的有機物質通過頭皮進入毛細血管，然后隨血液循環到達骨髓，長期反復作用于造血干細胞，導致造血干細胞的惡變，導致白血病的發生。而染發劑之所以會導致皮膚過敏、白血病等多種疾病，是因為染發劑中含有一種名叫對苯二胺的化學物質。專家稱，對苯二胺是染發劑中必須用到的一種著色劑，是國際公認的一種致癌物質，久用對人尚有潛在致癌危險性[1-4]。

當下人們的健康和環保意識越來越強，安全無毒、綠色健康的植物染發劑符合人們的需求。植物染發劑植物染發劑為純天然植物元素，對身體無危害，無毒、無刺激。但植物染發劑對于外在因素光線、溫度、pH等穩定性較差，天然染料對毛發有一定的親和力，使其直接沉積在毛發表面，并未滲透到皮層，導致著色牢固度不夠，相較于氧化性染發劑容易褪色等缺點[5]。

因此，以無毒或低毒化合物替代傳統胺類染料生產安全、優良的染發劑成為業內研究重點。江南大學羅玲玲等提出巰基改性D&C紅No.17進行染發[6]，但D&C紅No.17為低毒性物質，且所需原料中的環氧氯丙烷屬加工下游產品。在其基礎上利用廉價易得的草本植物原料進一步開發天然染發劑成為一種可能。

2.實驗部分

2.1 實驗儀器及材料

2.1.1實驗儀器：電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司），紅外光譜儀 （ FTLA2000， 江蘇天瑞儀器股份有限公司），機械攪拌棒，溫度計，滴液漏斗，回流冷凝管。

2.1.2實驗材料：胡桃醌（化學純，國藥化學試劑有限公司），環氧氯丙烷（分析純，上海中秦化學試劑公司），九水合硫化鈉（分析純，天津市凱信化學工業有限公司），鹽酸（分析純，白銀良友化學試劑有限公司），丙酮（分析純，鄭州市德眾化學試劑廠）。

2.2 實驗方法

醚化反應

在裝有攪拌器，溫度計，回流冷凝管及滴液漏斗的三口燒瓶中加入0.00013摩爾的胡桃醌和25?ml丙酮，加熱回流，加熱至完全溶解。40?℃下滴加1?ml環氧氯丙烷和8?ml丙酮的混合溶液，控制在二十分鐘左右滴加完畢，繼續升溫回流反應1 h。

巰基化反應稱取13.4 g（0.056 mol） 九水合硫化鈉，加入16 ml純化水，攪拌溶解，緩慢滴加0.056 mol鹽酸溶液，制備硫氫化鈉溶液。

將醚化產物加熱至70?℃，滴加NaSH溶液，繼續攪拌30分鐘，反應結束。除去丙酮，用30 ml去離子水轉移溶解燒瓶里的物質，抽濾除去不溶物，在濾液中加入稀鹽酸調節pH，洗出絮狀物，多次水洗得棕黑色產物。

3 結構測定與性能測評

3.1結構測定

使用紅外光譜儀對實驗所得產物進行結構測定，產物的紅外譜圖如圖1所示。

由產物的紅外譜圖觀察發現，該產物在3350-3200 cm-1?處有一強峰，該峰為醇羥基的特征峰;在3650-3580 cm-1處無峰，表明酚羥基被取代;在2600-2500 cm-1之間有一弱峰，該峰為巰基的特征峰，表明產物中含有巰基;與胡桃醌紅外光譜圖進行對比，發現在850-700 cm-1間沒有出現新的寬峰，表明產物中無C-Cl基團的殘留。通過紅外光譜圖分析可得產物即為我們的目標產物，巰基改性胡桃醌產物。

3.2 性能測評

3.2.1 測評原理

用 P-S-S-P 來表示頭發中的二硫鍵，其中 P 表示角蛋白，將實驗合成的巰基改性產物用RS –表示。巰基產物當作染料進行染發過程中，頭發中的二硫鍵斷裂成為單硫鍵，與相鄰的巰基改性產物制成的染料重新組合，使染料不單單只沉積在毛發表面，達到將染料長久連接至頭發上的目的，增加著色牢固度[7]。其中的化學反應可表示為：

P-S-S-P + RS- = P-S-S-R + PS-

3.2.2 染發劑配制與性能評估

首先將染發劑加入適量蓖麻油中，其中，配方1中的染色劑為胡桃醌，配方2中的染色劑為巰基改性胡桃醌產物，然后分別加入乳化劑（十二烷基磺酸鈉），分散劑（聚丙烯酸鈉），最后加入氨水，雙氧水以及水。攪拌均勻使之均勻，最終得到實驗所需染發劑乳液。具體配方見表 1 。

將實驗所需黑發整理成束，將黑發束進行清洗，清洗干凈后將發束自然晾干備用。染色劑配制完成后，用水濕潤頭發，吸去多余水分，使發束不滴水，然后使用配方1，2制成的染發劑對發束進行染色，用刷子將染發劑均勻涂抹在發束上，揉搓均勻，縛上保鮮膜，保持一定的時間和溫度后，取出發束，用香波反復沖洗頭發，待頭發干燥后，觀察頭發的上色情況以及用香波反復洗滌10次后的色變情況。實驗結果見表2

由表 2 染發性能比較表可以看出，兩種染色劑在適宜的溫度和時間下都可以對頭發進行染色，染發的溫度和時間越長，染色效果越顯著。在相同溫度和時間的條件下，改性后的染色劑染色效果更好。在多次洗滌之后，未改性染色劑褪色顯著，而巰基改性染色劑僅略變淺，著色十分牢固。

4 結論

胡桃醌作為原材料進行巰基改性用于染發劑效果良好，色澤自然，著色牢固度極佳。不僅使胡桃醌的主要來源核桃皮變廢為寶，解決原材料造成的環境污染問題;同時改性后的染料各方面均優于化學染發劑以及傳統植物染發劑，為染發劑的深入研究提供新的思路。但也存在反應復雜，反應條件不易控制，產物產率較低等問題，仍需進一步完善與研究。

參考文獻：

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[5]楊建召.新型染發劑的制備與應用[D].無錫：江南大學，2012：8.

[6]羅玲玲，曹光群，安震亞等.新型染發劑的制備與應用[J].江南大學學報，2007?，6（4）?：483?-?486.

[7]羅玲玲. 發用化妝品中含巰基活性成分的研究[D]. 江蘇： 江南大 學碩士學位論文，2006.

基金項目：2021年西北民族大學國家級大學生創新創業訓練計劃項目資助項目，項目編號：202110742041。