阳离子调理剂组合在蓬松洗发水中的应用

陈国静 李 桃 马洁婷 曾 双

广州凡岛网络科技有限公司，广东广州，510700

随着人们工作与生活的节奏加快，现代人的压力越来越大，对洗发水的需求从最基本的清洁功能延伸至其他维度，如控油蓬松、洗后头发不扁塌、防脱发等。根据《2021头皮健康白皮书》，控油蓬松功效已成为主要的流行趋势[1]。

控油，是抑制头皮皮脂腺的分泌，使发丝不油腻，是一个动态平衡的过程，目前一般靠锌类化合物起效。蓬松是形容头发显得很有层次感，有间隙，而不是紧贴、倒塌，是消费者能感知的洗发水可控油的外在表现。若发丝处于蓬松状态，即使头皮分泌较多的油脂，也依然感到很清爽舒适。

目前针对蓬松洗发水的配方技术有多种，如中国专利CN114767575A[2]公开了通过添加聚氨酯、二甲硅烷基化硅石与野大豆籽提取物达到蓬松效果；中国专利CN116135201A[3]通过添加仿生氨基酸、丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵/丙烯酰胺共聚物、表面活性剂、氢化蓖麻油/葵二酸共聚物、PCA锌等减少干发后头发的粘连，使头发更加蓬松。

笔者采取另外一条路线，就是优化传统的含有硅油的洗发水，通过改变调理聚合物的组合来达到蓬松的效果。以目前使用最多的瓜儿胶羟丙基三甲基氯化铵为主，搭配聚季铵盐-10或聚季铵盐-11等不同组合物，结合中国人的发质，研究其对蓬松洗发水的影响效果。

1 实验

1.1 试剂与仪器

瓜儿胶羟丙基三甲基氯化铵（N-Hance™3197，w＝88%～93%），亚什兰集团公司；聚季铵盐-10（UCARE™ Polymer JR-400 P，w＝100%），陶氏化学（上海）有限公司；聚季铵盐-11（gafquat™ 755N-O Polymer，w＝20%），亚什兰集团公司；月桂醇聚醚硫酸酯钠（AES，w＝70%），湖南丽臣奥威实业有限公司；椰油酰胺丙基甜菜碱（TC-CAB，w＝35%），广州天赐高新材料股份有限公司；乙二醇二硬脂酸酯（TEGIN EGS，w＝99.95%），巴斯夫（中国）有限公司；柠檬酸（w＝99%），潍坊英轩实业有限公司；氯化钠（w＝99%），中盐金坛盐业有限责任公司；椰油酰胺MEA（CMEA，w＝100%），巴斯夫（中国）有限公司；聚二甲基硅氧烷醇（MEM-1785，w＝60%），陶氏（张家港）投资有限公司；EDTA二钠（w＝99%），Nouryon Chemicals（Ningbo）Co., Ltd.；月桂醇硫酸钠（K12，w＝100%），沙索（中国）化学有限公司；（日用）香精（玫瑰香精，w＝100%），广州爱普香精香料有限公司；直接红-80（AR），麦克林；人工皮脂（XF-007，w＝100%），东莞市创峰自动化科技有限公司；亚洲真人离体发束，轻微受损，上海灿钰商贸有限公司；羊毛布（w＝100%），杭州网易严选贸易有限公司。

黏度计（Brookfield RV-T），美国博勒飞公司；pH值计（SevenCompact S210），Mettler Toledo；IKA® RW 20 digital搅拌机，德国IKA公司；罗氏泡沫仪（XH-2151），上海昕沪实验设备有限公司；L7紫外可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；荧光白度计（WSD-3U），北京康光光学仪器有限公司；电子天平（XY2000-2C），常州市幸运电子设备有限公司；数显恒温水浴锅（HH-501S），常州峥嵘仪器有限公司。

1.2 实验方法

以目前市面上广泛流行的含AES洗发水配方进行测试，配方pH值（10%）控制在6.0～6.3，配方的黏度在5000～8000 mPa·s（20 r/min）。洗发水的具体配方如表1所示。调理聚合物组合的添加量如表2所示。

表1 洗发水配方表

表2 调理聚合物组合

1.2.1 泡沫性能

方法采用GB/T 29679—2013《洗发液、洗发膏》，用罗氏泡沫仪来评价洗发水的泡沫高度，记录初始、1 min、5 min和10 min后的泡沫高度数据。

1.2.2 絮凝性能

将表1中的乙二醇二硬脂酸酯和聚二甲基硅氧烷醇组分去掉，重新制作两组洗发水样品。采用紫外分光光度计，将波长设置在420 nm，测洗发水样品与去离子水在不同的稀释比例下的透光率，以此表征形成的不溶于水的絮凝物的多少。

1.2.3 阳离子吸附性能

模拟消费者日常洗发的过程，用含有不同调理聚合物组合的洗发水来清洗羊毛布，对比多次洗发过程中的阳离子吸附性能的影响。采用规格为3 cm×3 cm的羊毛布，将羊毛布清洗的次数设为2次、4次、6次、8次和10次，使用0.05%（质量分数）直接红-80水溶液进行染色，待羊毛布干燥之后再用白度计测量其红值a。平行每组测试采用三片羊毛布，每片羊毛布正反面各测量3次，取平均值。

1.2.4 蓬松度测试

将10个离体发束先用1% K12（质量分数）水溶液预处理洗去附着的油污，再喷0.5 g人工油脂涂抹均匀，置于恒温恒湿环境中晾干。挑选3束外观蓬松度最接近的发束，再分为样品组和对照组备用。实验组发束分别按照洗发水的使用习惯对发束进行处理，空白对照组仅用清水进行处理。处理后的发束一起置于恒温恒湿环境中静置晾干24 h，待测。待完全干燥后，观察其蓬松度，平行重复3次。

1.2.5 人体感官评价测试

招募30名头发易扁塌、缺乏蓬松且同时伴有头油的志愿者，年龄23～40岁，男女各15名，进行半头测试[4]。其中左边试用含3197/PQ-10组合的洗发水，右边试用含3197/PQ-11组合的洗发水，每两天洗头一次，坚持使用两周，志愿者依据泡沫丰富度、冲水顺滑度、干发蓬松度、致痒度、整体评价进行打分（10分制，满意打10分，一般打5分，不满意打0分）。

2 结果与讨论

2.1 泡沫性能

表3为不同阳离子调理剂组合对洗发水泡沫的影响结果。从发泡能力看，3197/PQ-11组合的洗发水＞3197/PQ-10组合的洗发水＞空白洗发水，且两款加了阳离子调理剂的洗发水的稳泡效果都优于空白洗发水。这主要是由于聚季铵盐类分子量较大，且无油脂基团，有一定的增泡稳泡效果。而聚季铵盐-11分子量大于聚季铵盐-10，因此稳泡效果更好。

表3 不同调理组合物洗发水的泡沫性能

一般蓬松洗发水，阳离子调理剂和其他润肤脂的添加量较低，调理性一般较弱，因此在湿发阶段的滑感会较差。但当揉搓的泡沫很丰富时，一则会减少发丝间的干涩感及摩擦力，二则带来愉悦的情绪感受。因此3197/PQ-11组合的洗发水在体验感上会更好。

2.2 絮凝性能

当洗发水被稀释时，其中的阴、阳离子由于静电吸引产生一种不溶于水的絮凝物[5]。絮凝在头发冲洗过程中形成，并带微正电荷，里面包裹着硅油、香精等有效物，可沉积在头发表面，形成一层薄膜。它可有效抚平头发表面受损的毛鳞片，起到很好的润滑作用，因此絮凝的形成可明显提高头发在冲洗过程的顺滑手感和湿发梳理性[6-7]。但是，絮凝物过多也容易导致局部沉积过多，发丝不够轻盈蓬松。

两款洗发水的絮凝曲线结果如图1所示。一般认为，洗发水/水的稀释比例小于1/5时，是在揉搓起泡阶段，大于1/5时是冲洗阶段[8]。

图1 不同调理组合物洗发水的絮凝曲线

对比分析，两种组合物的洗发水在揉搓起泡阶段，3197/PQ-11组合的絮凝量较低，这会带来更低的沉积。且洗发水与水的稀释比在1∶5～1∶10阶段时，3197/PQ-11组合的絮凝均弱于3197/PQ-10组合，说明3197/PQ-11组合的絮凝更容易冲洗干净。从絮凝来看，3197/PQ-11组合洗发水较适中，在揉搓及冲洗阶段都有较好的洗感。

2.3 阳离子沉积性能

图2为羊毛布测试结果。从图中可以看出，3197/PQ-10的多次阳离子沉积均大于3197/PQ-11组合洗发水。这主要是由于3197/PQ-10的絮凝较严重，容易冲洗不干净。过多的沉积容易导致头痒或发丝黏腻现象，给消费者不好的体验。

图2 不同调理组合物洗发水的阳离子沉积

2.4 蓬松度测试结果

图3为发束蓬松度测试结果，三组平行实验结果均一致，因此取其中一次实验作为展示。从图中可看出，3197/PQ-11组合物的蓬松效果优于3197/PQ-10。聚季铵盐-10的结构如图4所示，是由羟乙基纤维素（HEC）和阳离子醚化剂反应而来，具有多糖的亲水结构[9]，少量附着在头发上的聚季铵盐-10，久置容易吸收空气中的水汽从而使发丝变黏腻或扁塌。聚季铵盐-11结构如图5所示，是乙烯基吡咯烷酮（PVP）和二甲胺乙基甲基丙烯酸脂的季铵化共聚物。一方面，其中的单体PVP常用于发用定型剂，对发丝有较好的支撑力。另一方面，聚季铵盐-11没有多糖的亲水结构，因此在头发上成膜后依然能保持有较好的蓬松感。

图3 不同调理组合物洗发水洗后的蓬松度

图4 聚季铵盐-10的结构

图5 聚季铵盐-11的结构

2.5 人体感官评价测试

实验研究了两种组合物洗发水对感官评价的影响，结果如图6所示。图6结果显示在蓬松度方面，3197/PQ-11组合优于3197/PQ-10组合。且在头痒方面，3197/PQ-11组合洗发水更不易致痒。这与前面的絮凝结论相符，说明搭配了3197/PQ-11组合的蓬松洗发水体验感更优异。

图6 不同调理组合物洗发水的感官评价

3 结论

本研究基于优化传统的含有硅油的洗发水，通过改变调理聚合物的组合来达到蓬松的效果。瓜儿胶羟丙基三甲基氯化铵与聚季铵盐-11的调理聚合物组合（0.2%/0.1%固含量），显示出良好的泡沫性能，在湿发时有较好的体验感，具有适度的絮凝现象及较好的冲洗体验感，多次洗涤后仍保持较低的阳离子沉积趋势，干发蓬松度较好及致痒性更低。以期为洗发水配方开发人员开发控油蓬松类型的洗发水提供一种技术途径。