高分子與美發(fā)護(hù)發(fā)化妝品

提起高分子，人們可能馬上會(huì)想到日常生活中隨處可見的塑料、合成纖維、人造橡膠、粘合劑、涂料等等。其實(shí)，高分子與我們的頭發(fā)也有著密切的關(guān)系。且不說頭發(fā)本身就是由一種生物高分子（角質(zhì)蛋白）所構(gòu)成的；作為化妝品原料的高分子在美發(fā)護(hù)發(fā)產(chǎn)品中也可以說是無所不在、必不可少。用于美發(fā)護(hù)發(fā)品中的高分子可按其溶解性分為水溶性和非水溶性；根據(jù)所帶電荷的類型分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性型；以來源不同而分為天然高分子和合成高分子。這些高分子在各種產(chǎn)品中的用途各不相同。本文就簡要地介紹在幾類主要發(fā)用化妝品中常用高分子的功能以及作用原理。

1． 洗發(fā)產(chǎn)品中的高分子

以聚季銨鹽-10（圖1）為代表的陽離子高分子化合物經(jīng)常被用于香波，特別是兼有洗發(fā)和護(hù)發(fā)雙重功能的二合一香波中。聚季銨鹽-10是由天然的纖維素衍生而來的，它帶有正電荷，屬于陽離子型高分子。這類高分子有時(shí)被稱為調(diào)理高分子，除聚季銨鹽-10外，還有其它陽離子化的纖維素如聚季銨鹽-24以及陽離子瓜兒膠等。

上述陽離子高分子在香波中的作用主要有兩個(gè)方面：一是改善香波的使用手感；二是作為載體，幫助小顆粒的護(hù)發(fā)成分在沖洗過程中有效地存放在頭發(fā)或頭皮上。兩者都是通過與香波中的陰離子表面活性劑及水形成凝聚物而完成的（圖2）。這是一種由陽離子高分子和陰離子表面活性劑通過正負(fù)電荷相互吸引而形成的凝聚物。凝聚物中包含有水及小顆粒的護(hù)發(fā)成分如硅酮，或去屑有效成分如吡啶硫酮鋅(ZPT)等。凝聚物的作用就如同“籠子”一樣，將護(hù)發(fā)成分保護(hù)起來。當(dāng)沖洗到一定程度時(shí)，護(hù)發(fā)有效成分從它們的“籠子”中被釋放出來而存積在頭發(fā)或頭皮上（圖3）。另外，如果配制得當(dāng)，使其具有適當(dāng)?shù)恼硰椥?，則這種凝聚物還可以幫助香波提供一種滑順的使用手感。凝聚物的形成程度及性能與所用陰離子表面活性劑的類型以及陽離子高分子的分子量和電荷密度都有著密切的關(guān)系?，F(xiàn)在的原料生產(chǎn)廠家可以提供具有各種不同規(guī)格的分子量和電荷密度的陽離子高分子。在設(shè)計(jì)配方時(shí)，應(yīng)根據(jù)所用表面活性劑的體系來選擇合適的陽離子高分子，這樣才能達(dá)到最佳的效果。陽離子高分子在香波中的使用量一般不超過1%。

除上述陽離子高分子外，高分子增粘劑如丙烯酸聚合物和羥乙基纖維素等有時(shí)也在香波中使用。聚乙二醇等非離子高分子有時(shí)也會(huì)用于香波中以改善使用時(shí)的手感。另外，與護(hù)發(fā)產(chǎn)品相同，二合一香波中一般也使用硅酮類高分子作為護(hù)發(fā)有效成分。

2． 護(hù)發(fā)產(chǎn)品中的高分子

護(hù)發(fā)素中的主要有效護(hù)發(fā)成分之一是硅酮類高分子，如聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷共聚醇、環(huán)二甲基硅酮等等。硅酮又稱硅油，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了它具有很高的分子柔軟性和較弱的分子間吸引力，從而使它具有與其它高分子不同的許多特性。首先它的表面張力極低，一般在20mN/m左右，而聚乙烯和聚丙烯酸等其它常用的高分子則在30mN/m以上。其次，它的伸展性、防水性和潤滑性都很好。這些特性使得硅酮可以均勻覆蓋在頭發(fā)表面，并形成一層薄薄的疏水性保護(hù)層（圖4），使頭發(fā)表面變得平整光滑（圖5），減少頭發(fā)之間的摩擦力。而變得平整光滑、排列整齊的頭發(fā)可以更好地反射光線，從而比未經(jīng)護(hù)理的頭發(fā)顯得更有光澤（圖6）。

在護(hù)發(fā)產(chǎn)品中，除上述聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷共聚醇類外，常用的硅酮類高分子還有功能化的N-氨乙基胺丙基聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯（丙烯）聚二甲基硅氧烷共聚物等等。其中N-氨乙基胺丙基聚二甲基硅氧烷因帶有正電荷，可以通過與頭發(fā)表面的負(fù)電荷相互吸引而更加容易地吸附在頭發(fā)上，所以對因漂染而受損傷的頭發(fā)具有特別有效的護(hù)理效果。而聚氧乙烯（丙烯）聚二甲基硅氧烷共聚物則帶有親水性的基團(tuán)，可提供一定的保濕效果，因此特別適用于免洗護(hù)發(fā)產(chǎn)品。

上述硅酮類高分子在護(hù)發(fā)產(chǎn)品中的用量一般在1%到5%之間，但有時(shí)也可以更高。

除硅酮類高分子外，一些陽離子高分子有時(shí)也可作為護(hù)發(fā)的有效成分而應(yīng)用。常用的有聚季銨鹽-6、聚季銨鹽-7、聚季銨鹽-32、聚季銨鹽-37等。這些陽離子高分子也是通過與頭發(fā)表面的負(fù)電荷相互吸引而起作用的（圖7），可以起到防止靜電等效果。另外，這些陽離子高分子往往也能起到改善產(chǎn)品使用手感和濕發(fā)梳理性能的作用。此外，水解膠原蛋白等天然高分子的衍生物有時(shí)也有應(yīng)用。另外，作為增粘劑及使用手感改善劑的羥乙基纖維素和聚乙二醇等也時(shí)常在護(hù)發(fā)素中使用。但與硅酮類所不同的是：這些水溶性高分子在護(hù)發(fā)產(chǎn)品中的用量都較低，一般不超過1%。

3． 頭發(fā)定型產(chǎn)品中的高分子

在洗發(fā)、護(hù)發(fā)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造并保持優(yōu)美的發(fā)型，這是整個(gè)美發(fā)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在日常生活中，通常是通過使用頭發(fā)定型產(chǎn)品，并借助電吹風(fēng)、電熱梳、電卷發(fā)器等美發(fā)用具來完成這一過程的。定型產(chǎn)品的主要作用是幫助保持做好的發(fā)型，同時(shí)定型產(chǎn)品用于濕發(fā)時(shí)也可以起到幫助造型的作用。

國內(nèi)外市場上的定型產(chǎn)品多種多樣?，F(xiàn)代定型產(chǎn)品的主要類型有：定型摩絲、定型噴發(fā)膠、定型凝膠和定型水等種類。每一種產(chǎn)品又可按定型能力的強(qiáng)弱、多功能性和形態(tài)而分為若干分枝。消費(fèi)者可以根據(jù)自己的需要來選擇使用定型產(chǎn)品。

上述的定型產(chǎn)品雖然形式各異，功能也不盡相同，但都有一個(gè)共同點(diǎn)，即以毛發(fā)定型高分子為主要定型成分。用于塑料薄膜和粘合劑的高分子材料早已廣為人知，而毛發(fā)定型高分子正是利用高分子的成膜性及粘合力而起作用的。其原理是附著在頭發(fā)表面，并于發(fā)絲與發(fā)絲之間形成薄膜，從而起到如同焊接點(diǎn)一樣的固定效果，使發(fā)型具有穩(wěn)定性（圖8）。在顯微鏡下觀察到，由定型高分子形成的薄膜可以以“線狀結(jié)合”（圖8-a）或“點(diǎn)狀結(jié)合”（圖8-b）兩種形式出現(xiàn)。一般來說，如果定型高分子以形成“點(diǎn)狀結(jié)合”為主，則定型的效率較高，從而可以降低定型產(chǎn)品的使用量，同時(shí)還會(huì)使定型后的頭發(fā)柔軟而不僵硬。

用于毛發(fā)定型的高分子化合物，有的是從天然的纖維素或淀粉衍生而來，但更多的是人工合成的。最早用于定型噴發(fā)膠的聚乙烯吡咯烷酮距今已經(jīng)有五十年以上的歷史了。傳統(tǒng)上常用定型高分子的例子有：聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮/丁烯酸酯共聚物、丙烯酸/丙烯酸烷基酯共聚物、陽離子化的纖維素以及陽離子化的乙烯吡咯烷酮與丙烯酸或甲基丙烯酸的胺基烷酯的共聚物（如聚季銨鹽-11）等。其它可供選擇的定型高分子還有很多，在此就不一一列舉了。這些高分子化合物一般溶于作為載體的水或水與酒精的混合溶劑。傳統(tǒng)上定型噴發(fā)膠等產(chǎn)品多以酒精作為溶劑，但近年來，一些國家和地區(qū)從環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，對揮發(fā)性有機(jī)化合物在定型產(chǎn)品中的使用量作了限制，這使得以水為主要溶劑成為一種必然的趨勢。因而在設(shè)計(jì)和選擇定型高分子時(shí)，既要求該高分子在水中具有相當(dāng)?shù)娜芙庑裕员愫芎玫爻赡?；又要注意避免其過分地親水，因?yàn)槿邕^分親水則它容易從空氣中吸濕而失去定型效果，并且易使頭發(fā)摸上去發(fā)粘。換而言之，也就是需要很好地平衡定型高分子的親水性和疏水性。定型高分子的用量因產(chǎn)品類型和性能要求而異，一般在定型摩絲中為0.5%～4%，在定型噴發(fā)膠中為2%～12%，在定型凝膠中為0.5%～4%，而定型水中一般為3%以下。傳統(tǒng)的定型高分子的不足之處是：一旦形成的薄膜受外力的影響而破裂后，便失去了定型的能力，難以恢復(fù)。為了克服這一弱點(diǎn)，近年來出現(xiàn)了一些新型的彈性定型高分子。這種新型的高分子通過嵌段或接枝聚合而引進(jìn)了由聚二甲基硅氧烷等組成的柔軟組分，從而使其具有一定的彈性。這樣一來，使得它在外力作用后還可以在一定程度上恢復(fù)定型能力，因此定型效果較持久（圖9）。另外，這類新型定型高分子在頭發(fā)上趨向于形成“點(diǎn)狀結(jié)合”，定型效率高，觸摸手感好。筆者曾參與開發(fā)的寶潔公司專利定型高分子就是這樣一個(gè)例子。

除定型高分子外，在定型凝膠等粘度較高的產(chǎn)品中一般還使用作為增粘劑的高分子以達(dá)到增粘的目的。增粘劑大多為交聯(lián)性高分子，以陰離子型為主，如前面所述的丙烯酸聚合物等。但現(xiàn)在也有交聯(lián)性的陽離子高分子增粘劑，如聚季銨鹽-37等。陽離子高分子增粘劑的特點(diǎn)是在增加粘度的同時(shí)，還具有一定的護(hù)發(fā)效果。高分子增粘劑的用量多在0.25%～1%范圍內(nèi)。一般來說，產(chǎn)品中增粘劑的含量越高，則產(chǎn)品的粘度也越高。

除在上述幾種主要美發(fā)護(hù)發(fā)化妝品中的應(yīng)用外，陽離子高分子有時(shí)還可用于染發(fā)品中，以幫助陰離子染發(fā)劑有效地附著在頭發(fā)上。另外，帶有親水和親油基團(tuán)的高分子表面活性劑可以用于各類產(chǎn)品中幫助乳化油狀成分。

在選擇用于配方中的高分子時(shí)，應(yīng)特別注意以下事項(xiàng)：1）安全性是首要的。與其它任何化妝品原料一樣，高分子原料應(yīng)該是無毒無臭的。雖然高分子化合物本身一般是沒有毒性的，但必須嚴(yán)格確認(rèn)高分子中可能殘存的單體含量是否低于安全上限。2）除作為乳液使用外，應(yīng)在所用載體（溶劑）中具有足夠的溶解性。3）應(yīng)與其它成分有良好的相容性：不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生沉淀性絡(luò)合物等。4）所選用的高分子應(yīng)該可以在洗發(fā)時(shí)較容易地被洗掉，而不是逐漸地累積在頭發(fā)上。除此之外，高分子的一個(gè)重要特點(diǎn)就是可以具有不同的分子量，而分子量對高分子的性能有著顯著的影響。因此，選擇適合于使用目的的分子量也是十分重要的。

通過以上歸納可以看出，目前高分子在頭發(fā)化妝品中已有著相當(dāng)廣泛的用途。我們知道：高分子作為巨大的分子聚合物，具有許多其它物質(zhì)所不能取代的特性。因而可以預(yù)言，隨著高分子材料科學(xué)和化妝品配方技術(shù)的不斷發(fā)展，今后高分子在頭發(fā)化妝品領(lǐng)域中將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。