新型植物染發(fā)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(xué)染發(fā)劑含有苯胺及其衍生物等毒性物質(zhì)，久用存在致癌風(fēng)險(xiǎn)，植物染發(fā)劑綠色健康，但著色不牢固。故低毒無毒安全化合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)胺類染料成為研究重點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)采用核桃皮中的主要成分胡桃醌作為原材料進(jìn)行巰基改性，合成新型植物染發(fā)劑并對其染發(fā)性能進(jìn)行測評。

關(guān)鍵詞：胡桃醌;巰基改性;新型植物染發(fā)劑

1.引言

染發(fā)劑作為一種頭發(fā)美容化妝品，已經(jīng)成為很多人日常生活的必需品。然而市面上已有的染發(fā)劑大多是化學(xué)染發(fā)劑，化學(xué)染發(fā)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(zhì)[1]，當(dāng)該類染發(fā)劑接觸皮膚，且在染發(fā)的過程中還要加熱，使苯類的有機(jī)物質(zhì)通過頭皮進(jìn)入毛細(xì)血管，然后隨血液循環(huán)到達(dá)骨髓，長期反復(fù)作用于造血干細(xì)胞，導(dǎo)致造血干細(xì)胞的惡變，導(dǎo)致白血病的發(fā)生。而染發(fā)劑之所以會導(dǎo)致皮膚過敏、白血病等多種疾病，是因?yàn)槿景l(fā)劑中含有一種名叫對苯二胺的化學(xué)物質(zhì)。專家稱，對苯二胺是染發(fā)劑中必須用到的一種著色劑，是國際公認(rèn)的一種致癌物質(zhì)，久用對人尚有潛在致癌危險(xiǎn)性[1-4]。

當(dāng)下人們的健康和環(huán)保意識越來越強(qiáng)，安全無毒、綠色健康的植物染發(fā)劑符合人們的需求。植物染發(fā)劑植物染發(fā)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(fā)劑對于外在因素光線、溫度、pH等穩(wěn)定性較差，天然染料對毛發(fā)有一定的親和力，使其直接沉積在毛發(fā)表面，并未滲透到皮層，導(dǎo)致著色牢固度不夠，相較于氧化性染發(fā)劑容易褪色等缺點(diǎn)[5]。

因此，以無毒或低毒化合物替代傳統(tǒng)胺類染料生產(chǎn)安全、優(yōu)良的染發(fā)劑成為業(yè)內(nèi)研究重點(diǎn)。江南大學(xué)羅玲玲等提出巰基改性D&C紅No.17進(jìn)行染發(fā)[6]，但D&C紅No.17為低毒性物質(zhì)，且所需原料中的環(huán)氧氯丙烷屬加工下游產(chǎn)品。在其基礎(chǔ)上利用廉價(jià)易得的草本植物原料進(jìn)一步開發(fā)天然染發(fā)劑成為一種可能。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料

2.1.1實(shí)驗(yàn)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(jī)械攪拌棒，溫度計(jì)，滴液漏斗，回流冷凝管。

2.1.2實(shí)驗(yàn)材料：胡桃醌（化學(xué)純，國藥化學(xué)試劑有限公司），環(huán)氧氯丙烷（分析純，上海中秦化學(xué)試劑公司），九水合硫化鈉（分析純，天津市凱信化學(xué)工業(yè)有限公司），鹽酸（分析純，白銀良友化學(xué)試劑有限公司），丙酮（分析純，鄭州市德眾化學(xué)試劑廠）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

醚化反應(yīng)

在裝有攪拌器，溫度計(jì)，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(huán)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(xù)升溫回流反應(yīng)1 h。

巰基化反應(yīng)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(chǎn)物加熱至70?℃，滴加NaSH溶液，繼續(xù)攪拌30分鐘，反應(yīng)結(jié)束。除去丙酮，用30 ml去離子水轉(zhuǎn)移溶解燒瓶里的物質(zhì)，抽濾除去不溶物，在濾液中加入稀鹽酸調(diào)節(jié)pH，洗出絮狀物，多次水洗得棕黑色產(chǎn)物。

3 結(jié)構(gòu)測定與性能測評

3.1結(jié)構(gòu)測定

使用紅外光譜儀對實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)測定，產(chǎn)物的紅外譜圖如圖1所示。

由產(chǎn)物的紅外譜圖觀察發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)物在3350-3200 cm-1?處有一強(qiáng)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(chǎn)物中含有巰基;與胡桃醌紅外光譜圖進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在850-700 cm-1間沒有出現(xiàn)新的寬峰，表明產(chǎn)物中無C-Cl基團(tuán)的殘留。通過紅外光譜圖分析可得產(chǎn)物即為我們的目標(biāo)產(chǎn)物，巰基改性胡桃醌產(chǎn)物。

3.2 性能測評

3.2.1 測評原理

用 P-S-S-P 來表示頭發(fā)中的二硫鍵，其中 P 表示角蛋白，將實(shí)驗(yàn)合成的巰基改性產(chǎn)物用RS –表示。巰基產(chǎn)物當(dāng)作染料進(jìn)行染發(fā)過程中，頭發(fā)中的二硫鍵斷裂成為單硫鍵，與相鄰的巰基改性產(chǎn)物制成的染料重新組合，使染料不單單只沉積在毛發(fā)表面，達(dá)到將染料長久連接至頭發(fā)上的目的，增加著色牢固度[7]。其中的化學(xué)反應(yīng)可表示為：

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

3.2.2 染發(fā)劑配制與性能評估

首先將染發(fā)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(chǎn)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(shí)驗(yàn)所需染發(fā)劑乳液。具體配方見表 1 。

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

由表 2 染發(fā)性能比較表可以看出，兩種染色劑在適宜的溫度和時(shí)間下都可以對頭發(fā)進(jìn)行染色，染發(fā)的溫度和時(shí)間越長，染色效果越顯著。在相同溫度和時(shí)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(jié)論

胡桃醌作為原材料進(jìn)行巰基改性用于染發(fā)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(huán)境污染問題;同時(shí)改性后的染料各方面均優(yōu)于化學(xué)染發(fā)劑以及傳統(tǒng)植物染發(fā)劑，為染發(fā)劑的深入研究提供新的思路。但也存在反應(yīng)復(fù)雜，反應(yīng)條件不易控制，產(chǎn)物產(chǎn)率較低等問題，仍需進(jìn)一步完善與研究。

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基金項(xiàng)目：2021年西北民族大學(xué)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：202110742041。