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利用最新的正离子染料和新的高纯度CAPB(羧甲基甜菜碱)已经研究出高性能、高效费比的半永久性染发香波和摩丝配方。
人类染发可以给染发剂配制者提出各种各样的问题。这些问题可能来自染发剂配方本身，也可能来自人类头发类型的内在变化。问题包括：
●染料对头发的直接作用
●染料能遮盖头发的本色，尤其是灰发
●要求染过的头发颜色不应该看起来像人工染的
现在有各种各样的染发体系可供利用，它们试图部分或全部解决这些问题。主要的染发剂体系可以方便地分为永久性、次永久性的、半永久性的和临时性的。最近几年半永久体系已经成为发展最快的类别之一。
半永久染料可耐十次香波洗涤，因此可使用户在较短的时间间隔内体验多种自然和时尚色调。它像永久染色体系一样没有颜色承诺。永久染色一般使用蒽醌、偶氮苯或硝基苯等化合物作为染料，并且依赖染料对头发的穿透。染发效果随头发条件或人种的变化而波动。例如亚洲人的头发与白种人头发的不同在于：结构中更大的结晶度、更低的孔隙度和更高的色素水平。此外，如果头发表面有更多的孔隙或者受到侵蚀，那么颜色的吸收就更快。总的染料吸收量沿发轴变化，因为老的头发发梢受到更多损害，比发根有更多的孔隙。
Arianor半永久染料不依赖染料对头发的穿透。为了形成宽范围的色调可以调出五种颜色，从金色和红色到深棕色。自然黑色作为一种预调的颜色也可以得到。
Arianor染料是一种由附着于发色团的季铵原子团产生的碱性(即正离子)染料体系。人们认为，头发和Arianor染料之间的内在亲和力取决于头发的负离子部位和染料分子的正离子中心之间的相互关系。各种染料分子大小和结构的类似性保证了它们对头发有类似的直接作用。这是非常重要的，因为如果头发对每种颜色的吸收都是一致的，那么染发效果就不会出现偏差，发根到发梢的颜色也不会出现差异，而且在洗头时染色强度以类似的速率降低，这样即使经过多次洗头，色调也不会改变。
在利用Arianor染料配制染发产品时，应该遵循某些基本规则。这些规则来自染料分子的正离子性质。要遵循的三个主要规则：
1.应该避免使用负离子表面活性剂，因为它们会与正离子染料形成络合物，从而大大降低了染料的吸收，在最坏的情况下还会造成染料的沉淀。
2.低分子量季铵化的护理剂可以与Arianor染料竞争头发表面的负电荷部位，从而降低了染料的吸收。这样虽然头发可以得到护理，但是染料的吸收减少了，其后果是染料易于从头发上洗去。
3.在配方中使用大量的电解质可能干扰头发表面对正离子染料的吸引力，结果会降低了染料的吸收。
比较好的办法是利用两性表面活性剂系统，表面活性剂分子的总体为电中性，不会生成正负离子络合物。对这些两性表面活性剂的一个重要要求是尽可能少含有无机杂质(根据第三条规则)。
羧甲基甜菜碱(CAPB)是今天在个人护理配方中使用最普遍的两性表面活性剂之一，已经使用了20多年。CAPB在香波配方中作为第二表面活性剂是特别重要的，它通过中和主要负离子表面活性剂使产品更加柔和，改善了泡沫质量(泡沫更细腻、更像奶油)。CAPB还起着增稠剂的作用，还能改善头发的洗后手感。在护理香波中CAPB加强了聚合的季铵化合物的效应，使头发有良好的可梳理性和质感。
CAPB一般是由cocamidopropyl二甲胺反应而成，通过椰子脂肪酸或椰油酸和二甲胺丙胺(DMAPA)与一氯代醋酸钠制备。商品CAPB通常是活性为30%的产品，含有5～5.6％氯化钠与（作为于氯代醋酸钠反应的副产品而形成的）和少量的一氯代醋酸钠及二氯代醋酸钠之类的杂质，这些杂质可能引起皮肤刺激。有时为了避免CAPB带来的杂质，我们不得不放弃CAPB的使用。
无氯化钠的两性表面活性剂(丙酸酯)是以乙基咪唑啉或者烷基胺为基础的。这些化合物由丙烯酸生产，比CAPB更昂贵。它们也包含特有的杂质。到目前为止，通过常规工艺获得高纯度CAPB的商业生产已经被证明成本过高，使用这些产品明显比丙酸酯昂贵。
通过最近的工艺突破，Huntsman已经极大地减低了生产高纯度CAPB的成本(见表1)。
高纯度无甘油CAPB市场上已有供应，商品名为Empigen全活性TC/U。高纯度无甘油lauramidopropyl betaine(LAPE)也有供应，商品名为Empigen全活性LC/U。这两种产品都是无防腐剂的。
CAPB评价
下列研究清楚地证明了Empigen全活性TC/U高纯度CAPB在含Arianor染料的半永久性染发香波配方中优异的适应性。
染料吸收
为了比较标准CAPB、disodium cocoamphodipropionate和Empigen全活性TC/U高纯度CAPB的染发香波染料的吸收情况，配制了几种制剂(见表2)。在所有制剂中表面活性剂的总活性浓度都保持在12.9%。将经过漂白的金发样品分别用制剂F1、F2和F3处理，方法是浸在10g半永久性染发香波中20分钟，然后漂洗吹干。
对于这三种染发香波来说，制剂F2和F3的染料吸收比制剂F1(含标准CAPB)有显著提高。而利用Empigen全活性TC/U的制剂F3又表明比利用disodium cocoamphodipropionate的制剂F2有更高的染料吸收。
泡沫特性
对制剂F1、F2和F3进行了旋转泡沫试验，以评价其泡沫特性。试验是通过自动旋转圆筒法进行的，这个方法与Beh和James提出的方法类似。旋转泡沫试验中的泡沫为：用2g制剂+0.1g脂肪加硬水在50℃下制成的200ml泡沫。
试验表明所有三种染发香波制剂的泡沫特性都非常令人满意。发现利用CAPB的制剂F1和F3，其初始泡沫特性和泡沫稳定性好于利用disodium cocoamphodipropionate的制剂F2。
柔和性
采用Zein试验评价了制剂F1、F2和F3的皮肤刺激可能性。这个试验是一种利用玉米蛋白(Zein)的体外分析技术，试验中蛋白溶液化程度与皮肤刺激有相关性。表3比较了这三种制剂和典型市售香波的Zein数。
将HEC(Hydroxyethylcellulose羟丙基纤维素钠)溶解在80%的去离子水量中(为加速溶解水可以加热到70℃)。HEC量可以改变，以达到所要求的黏度。1%的HEC，在室温下可使制剂的黏度达到5000cP。在HEC溶解了以后，添加Empigen全活性TC/U和Empigen OS/A。将制剂冷却到40℃以下，在剩下的去离子水中溶解Arianor染料。根据染料的颜色、发型和要求的吸收量，染料量可以改变(0.1%～)1.0%)。添加染料、香料和防腐剂，并且为达到最佳染料沉积，用柠檬酸或三乙醇胺调整pH值到6～8。
加入80%去离子水量后再加入Empigen全活性TC/U、 Empigen OS/A、十二烷基聚甘油、聚乙二醇(150)二硬脂酸酯和聚季铵盐-39。加热到65℃使2.5%的聚乙二醇(150)二硬脂酸酯分散，达到在室温下2000cP的最终产品黏度。冷却到40℃以下再加入已经溶解在剩下的蒸馏水中的Arianor染料。然后加入聚乙二醇(7)椰油酯、香料和防腐剂。为达到最佳染料沉积，用柠檬酸或三乙醇胺调整pH值到6—8。
像Airspray International BV公司供应的那种人工泡沫发生器可以用来产生这种染发摩丝而无需依赖气溶胶系统。为使人工泡沫发生器产生适当的泡沫，需要降低配方的黏度。
将以前配方中的聚乙二醇(150)二硬脂酸酯增稠剂和十二烷基聚葡糖除去，并且把Empigen全活性TC/U的配合量提高到38.6%，可以得到符合要求的配方。少了增稠剂意味着在生产时不再需要加热。
注1：Arianor是Warner Jenkinson Europe公司所开发的新型发用着色剂的商品名，中国市场上，欧莱雅发廊专用染发剂---美丝雅艳红系列就采用了这种染料。