陽離子調理劑組合在蓬松洗發水中的應用

陳國靜 李 桃 馬潔婷 曾 雙

廣州凡島網絡科技有限公司，廣東廣州，510700

隨著人們工作與生活的節奏加快，現代人的壓力越來越大，對洗發水的需求從最基本的清潔功能延伸至其他維度，如控油蓬松、洗后頭發不扁塌、防脫發等。根據《2021頭皮健康白皮書》，控油蓬松功效已成為主要的流行趨勢[1]。

控油，是抑制頭皮皮脂腺的分泌，使發絲不油膩，是一個動態平衡的過程，目前一般靠鋅類化合物起效。蓬松是形容頭發顯得很有層次感，有間隙，而不是緊貼、倒塌，是消費者能感知的洗發水可控油的外在表現。若發絲處于蓬松狀態，即使頭皮分泌較多的油脂，也依然感到很清爽舒適。

目前針對蓬松洗發水的配方技術有多種，如中國專利CN114767575A[2]公開了通過添加聚氨酯、二甲硅烷基化硅石與野大豆籽提取物達到蓬松效果；中國專利CN116135201A[3]通過添加仿生氨基酸、丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨/丙烯酰胺共聚物、表面活性劑、氫化蓖麻油/葵二酸共聚物、PCA鋅等減少干發后頭發的粘連，使頭發更加蓬松。

筆者采取另外一條路線，就是優化傳統的含有硅油的洗發水，通過改變調理聚合物的組合來達到蓬松的效果。以目前使用最多的瓜兒膠羥丙基三甲基氯化銨為主，搭配聚季銨鹽-10或聚季銨鹽-11等不同組合物，結合中國人的發質，研究其對蓬松洗發水的影響效果。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

瓜兒膠羥丙基三甲基氯化銨（N-Hance?3197，w＝88%～93%），亞什蘭集團公司；聚季銨鹽-10（UCARE? Polymer JR-400 P，w＝100%），陶氏化學（上海）有限公司；聚季銨鹽-11（gafquat? 755N-O Polymer，w＝20%），亞什蘭集團公司；月桂醇聚醚硫酸酯鈉（AES，w＝70%），湖南麗臣奧威實業有限公司；椰油酰胺丙基甜菜堿（TC-CAB，w＝35%），廣州天賜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（中國）有限公司；檸檬酸（w＝99%），濰坊英軒實業有限公司；氯化鈉（w＝99%），中鹽金壇鹽業有限責任公司；椰油酰胺MEA（CMEA，w＝100%），巴斯夫（中國）有限公司；聚二甲基硅氧烷醇（MEM-1785，w＝60%），陶氏（張家港）投資有限公司；EDTA二鈉（w＝99%），Nouryon Chemicals（Ningbo）Co., Ltd.；月桂醇硫酸鈉（K12，w＝100%），沙索（中國）化學有限公司；（日用）香精（玫瑰香精，w＝100%），廣州愛普香精香料有限公司；直接紅-80（AR），麥克林；人工皮脂（XF-007，w＝100%），東莞市創峰自動化科技有限公司；亞洲真人離體發束，輕微受損，上海燦鈺商貿有限公司；羊毛布（w＝100%），杭州網易嚴選貿易有限公司。

黏度計（Brookfield RV-T），美國博勒飛公司；pH值計（SevenCompact S210），Mettler Toledo；IKA? RW 20 digital攪拌機，德國IKA公司；羅氏泡沫儀（XH-2151），上海昕滬實驗設備有限公司；L7紫外可見分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司；熒光白度計（WSD-3U），北京康光光學儀器有限公司；電子天平（XY2000-2C），常州市幸運電子設備有限公司；數顯恒溫水浴鍋（HH-501S），常州崢嶸儀器有限公司。

1.2 實驗方法

以目前市面上廣泛流行的含AES洗發水配方進行測試，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）。洗發水的具體配方如表1所示。調理聚合物組合的添加量如表2所示。

表1 洗發水配方表

表2 調理聚合物組合

1.2.1 泡沫性能

方法采用GB/T 29679—2013《洗發液、洗發膏》，用羅氏泡沫儀來評價洗發水的泡沫高度，記錄初始、1 min、5 min和10 min后的泡沫高度數據。

1.2.2 絮凝性能

將表1中的乙二醇二硬脂酸酯和聚二甲基硅氧烷醇組分去掉，重新制作兩組洗發水樣品。采用紫外分光光度計，將波長設置在420 nm，測洗發水樣品與去離子水在不同的稀釋比例下的透光率，以此表征形成的不溶于水的絮凝物的多少。

1.2.3 陽離子吸附性能

模擬消費者日常洗發的過程，用含有不同調理聚合物組合的洗發水來清洗羊毛布，對比多次洗發過程中的陽離子吸附性能的影響。采用規格為3 cm×3 cm的羊毛布，將羊毛布清洗的次數設為2次、4次、6次、8次和10次，使用0.05%（質量分數）直接紅-80水溶液進行染色，待羊毛布干燥之后再用白度計測量其紅值a。平行每組測試采用三片羊毛布，每片羊毛布正反面各測量3次，取平均值。

1.2.4 蓬松度測試

將10個離體發束先用1% K12（質量分數）水溶液預處理洗去附著的油污，再噴0.5 g人工油脂涂抹均勻，置于恒溫恒濕環境中晾干。挑選3束外觀蓬松度最接近的發束，再分為樣品組和對照組備用。實驗組發束分別按照洗發水的使用習慣對發束進行處理，空白對照組僅用清水進行處理。處理后的發束一起置于恒溫恒濕環境中靜置晾干24 h，待測。待完全干燥后，觀察其蓬松度，平行重復3次。

1.2.5 人體感官評價測試

招募30名頭發易扁塌、缺乏蓬松且同時伴有頭油的志愿者，年齡23～40歲，男女各15名，進行半頭測試[4]。其中左邊試用含3197/PQ-10組合的洗發水，右邊試用含3197/PQ-11組合的洗發水，每兩天洗頭一次，堅持使用兩周，志愿者依據泡沫豐富度、沖水順滑度、干發蓬松度、致癢度、整體評價進行打分（10分制，滿意打10分，一般打5分，不滿意打0分）。

2 結果與討論

2.1 泡沫性能

表3為不同陽離子調理劑組合對洗發水泡沫的影響結果。從發泡能力看，3197/PQ-11組合的洗發水＞3197/PQ-10組合的洗發水＞空白洗發水，且兩款加了陽離子調理劑的洗發水的穩泡效果都優于空白洗發水。這主要是由于聚季銨鹽類分子量較大，且無油脂基團，有一定的增泡穩泡效果。而聚季銨鹽-11分子量大于聚季銨鹽-10，因此穩泡效果更好。

表3 不同調理組合物洗發水的泡沫性能

一般蓬松洗發水，陽離子調理劑和其他潤膚脂的添加量較低，調理性一般較弱，因此在濕發階段的滑感會較差。但當揉搓的泡沫很豐富時，一則會減少發絲間的干澀感及摩擦力，二則帶來愉悅的情緒感受。因此3197/PQ-11組合的洗發水在體驗感上會更好。

2.2 絮凝性能

當洗發水被稀釋時，其中的陰、陽離子由于靜電吸引產生一種不溶于水的絮凝物[5]。絮凝在頭發沖洗過程中形成，并帶微正電荷，里面包裹著硅油、香精等有效物，可沉積在頭發表面，形成一層薄膜。它可有效撫平頭發表面受損的毛鱗片，起到很好的潤滑作用，因此絮凝的形成可明顯提高頭發在沖洗過程的順滑手感和濕發梳理性[6-7]。但是，絮凝物過多也容易導致局部沉積過多，發絲不夠輕盈蓬松。

兩款洗發水的絮凝曲線結果如圖1所示。一般認為，洗發水/水的稀釋比例小于1/5時，是在揉搓起泡階段，大于1/5時是沖洗階段[8]。

圖1 不同調理組合物洗發水的絮凝曲線

對比分析，兩種組合物的洗發水在揉搓起泡階段，3197/PQ-11組合的絮凝量較低，這會帶來更低的沉積。且洗發水與水的稀釋比在1∶5～1∶10階段時，3197/PQ-11組合的絮凝均弱于3197/PQ-10組合，說明3197/PQ-11組合的絮凝更容易沖洗干凈。從絮凝來看，3197/PQ-11組合洗發水較適中，在揉搓及沖洗階段都有較好的洗感。

2.3 陽離子沉積性能

圖2為羊毛布測試結果。從圖中可以看出，3197/PQ-10的多次陽離子沉積均大于3197/PQ-11組合洗發水。這主要是由于3197/PQ-10的絮凝較嚴重，容易沖洗不干凈。過多的沉積容易導致頭癢或發絲黏膩現象，給消費者不好的體驗。

圖2 不同調理組合物洗發水的陽離子沉積

2.4 蓬松度測試結果

圖3為發束蓬松度測試結果，三組平行實驗結果均一致，因此取其中一次實驗作為展示。從圖中可看出，3197/PQ-11組合物的蓬松效果優于3197/PQ-10。聚季銨鹽-10的結構如圖4所示，是由羥乙基纖維素（HEC）和陽離子醚化劑反應而來，具有多糖的親水結構[9]，少量附著在頭發上的聚季銨鹽-10，久置容易吸收空氣中的水汽從而使發絲變黏膩或扁塌。聚季銨鹽-11結構如圖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銨化共聚物。一方面，其中的單體PVP常用于發用定型劑，對發絲有較好的支撐力。另一方面，聚季銨鹽-11沒有多糖的親水結構，因此在頭發上成膜后依然能保持有較好的蓬松感。

圖3 不同調理組合物洗發水洗后的蓬松度

圖4 聚季銨鹽-10的結構

圖5 聚季銨鹽-11的結構

2.5 人體感官評價測試

實驗研究了兩種組合物洗發水對感官評價的影響，結果如圖6所示。圖6結果顯示在蓬松度方面，3197/PQ-11組合優于3197/PQ-10組合。且在頭癢方面，3197/PQ-11組合洗發水更不易致癢。這與前面的絮凝結論相符，說明搭配了3197/PQ-11組合的蓬松洗發水體驗感更優異。

圖6 不同調理組合物洗發水的感官評價

3 結論

本研究基于優化傳統的含有硅油的洗發水，通過改變調理聚合物的組合來達到蓬松的效果。瓜兒膠羥丙基三甲基氯化銨與聚季銨鹽-11的調理聚合物組合（0.2%/0.1%固含量），顯示出良好的泡沫性能，在濕發時有較好的體驗感，具有適度的絮凝現象及較好的沖洗體驗感，多次洗滌后仍保持較低的陽離子沉積趨勢，干發蓬松度較好及致癢性更低。以期為洗發水配方開發人員開發控油蓬松類型的洗發水提供一種技術途徑。