劉 雙，汪 靜，遲建衛(wèi)，曲 冰

（大連海洋大學(xué) 理學(xué)院，遼寧 大連116023）

1 引 言

毛發(fā)的微觀結(jié)構(gòu)存在著種間差異［1］，根據(jù)毛發(fā)鱗片表面形態(tài)結(jié)構(gòu)，可將其分為鱗狀、波狀、芽狀和指狀4類，人發(fā)屬于鱗狀結(jié)構(gòu)［2］.20世紀(jì)30年代至40年代，毛的微觀結(jié)構(gòu)研究逐漸應(yīng)用于毛紡行業(yè)等多個方面［3］.20世紀(jì)70年代至80年代后，電子顯微鏡被廣泛地應(yīng)用于毛發(fā)的微觀結(jié)構(gòu)研究中，人們可以更加清晰準(zhǔn)確地觀察到人發(fā)的微觀結(jié)構(gòu)［4］.

人發(fā)主要由3部分組成：在纖維外部的鱗片層、組成人發(fā)實體主要部分的皮質(zhì)層和處于纖維中心不透明的髓質(zhì)層［5］.人發(fā)發(fā)質(zhì)的好壞取決于人發(fā)結(jié)構(gòu)與組分的完整性，即與其外部形貌、表面結(jié)構(gòu)、內(nèi)部組分都是密不可分的.染發(fā)過程實際上是先把人發(fā)中的連接鏈打斷，然后按需要將已經(jīng)被破壞的鍵重建，從而使染發(fā)后的顏色改變.染發(fā)時通過使用強(qiáng)堿性溶液打開鱗片，使染發(fā)劑穿過鱗片到達(dá)毛皮質(zhì)內(nèi)［6］.人發(fā)的主要成分是蛋白質(zhì)，與其他蛋白質(zhì)相比，人發(fā)蛋白質(zhì)的性質(zhì)比較不活潑［7］.但人發(fā)對沸水、酸、堿、氧化劑與還原劑比較敏感.在染發(fā)時使用的是強(qiáng)堿性的化學(xué)試劑，并在此過程中人發(fā)將長時間接觸高溫，因此，在染發(fā)的過程中，除身體會受到損害［8］，人發(fā)也會受到損傷［9］.而經(jīng)過適當(dāng)pH值的養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品的保養(yǎng)，將有助于修護(hù)受損的堿性人發(fā)，使之回歸較正常的健康狀態(tài).本文研究了染發(fā)及護(hù)發(fā)對人發(fā)形態(tài)結(jié)構(gòu)、直徑、彈性模量、斷裂力、pH值等參量的影響.

2 實驗材料與方法

2.1 實驗儀器與材料

2.1.1 實驗儀器

搭建了毛發(fā)彈性模量測量裝置，克服了彈性模量測定儀砝碼過重及無法進(jìn)行較短毛發(fā)測定等困難，如圖1所示.此裝置包括水平儀、測量架、望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)尺、光杠桿、移測顯微鏡（JCD3型，浙江光學(xué)儀器制造有限公司生產(chǎn)）、光學(xué)顯微鏡（E-clipse 80i型，Nikon Instruments inc.生產(chǎn)）、鈉光燈（GP20Na低壓鈉光燈源，浙江光學(xué)儀器廠生產(chǎn)），筆試pH／電導(dǎo)率／TDS／鹽度計（EC500防水型，上海三信儀表廠生產(chǎn)）、真空干燥箱（DZF-6020型，上海精宏實驗設(shè)備有限公司生產(chǎn)）、電子式拉力試驗機(jī)（LD-5型，長春科新試驗儀器有限公司生產(chǎn)）.

圖1 毛發(fā)彈性模量測量裝置

2.1.2 實驗材料

某品牌pH值為10.15的染發(fā)劑，某品牌pH值為5.30的洗發(fā)水，某品牌pH值為4.30的護(hù)發(fā)素，某品牌pH值為4.36的修護(hù)精華乳以及從同一身體健康的漢族女青年處取得的未經(jīng)任何染燙處理的45根人發(fā).從未經(jīng)任何處理的人發(fā)中抽取15根記為A組；取30根人發(fā)涂抹染發(fā)劑并放于70℃真空干燥箱中加熱0.5h后清洗、干燥，從中隨機(jī)抽取15根記為B組，將余下15根人發(fā)平均每3天用普通洗發(fā)水清洗1次并涂抹護(hù)發(fā)素及修護(hù)精華乳后干燥，連續(xù)處理2個月后記為C組.

2.2 實驗方法

實驗利用劈尖干涉法測量毛發(fā)的直徑，利用光杠桿法測量人發(fā)形變的微小伸長量，利用逐差法來處理測定的數(shù)據(jù)，采用拉伸法測量毛發(fā)的彈性模量.

通過電子式拉力試驗機(jī)進(jìn)行毛發(fā)的斷裂力的測定.將人發(fā)兩端分別夾入移動橫梁的上下2個夾頭中，通過控制面板上的按鍵，使上夾頭均勻向上移動，注意觀察顯示器中拉力的實時數(shù)值，當(dāng)頭發(fā)斷裂時記錄瞬間拉力的最大值，即為頭發(fā)的斷裂力.

分別取A，B，C 3組人發(fā)，對其進(jìn)行直徑、彈性模量、斷裂力及pH值的測定.

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 染發(fā)及護(hù)發(fā)對人發(fā)表面微觀結(jié)構(gòu)的影響

利用光學(xué)顯微鏡觀察在400倍的放大倍率下染發(fā)及養(yǎng)護(hù)前后人發(fā)的表面微觀結(jié)構(gòu)的變化，如圖2所示.

由光學(xué)顯微鏡照片可見，處理前的人發(fā)表面［圖2（a）］鱗片輪廓明顯，排列整齊，相互致密，幾乎無翹起現(xiàn)象.染后的人發(fā)［圖2（b）］鱗片輪廓模糊，排列相比之前不夠緊密，多處呈現(xiàn)鱗片翹起現(xiàn)象，且有鱗片脫落導(dǎo)致的疤痕存在.養(yǎng)護(hù)后的人發(fā)［圖2（c）］鱗片雖仍有翹起現(xiàn)象，但情況相比新染后的人發(fā)明顯減少很多，鱗片之間的貼合較之前也更加緊密.

圖2 人發(fā)表面微觀結(jié)構(gòu)（400×）

3.2 染發(fā)及護(hù)發(fā)對人發(fā)直徑的影響

利用劈尖干涉法測量染發(fā)及養(yǎng)護(hù)發(fā)前后人發(fā)直徑的實驗結(jié)果如表1所示.

表1 染發(fā)及養(yǎng)護(hù)前后人發(fā)直徑

結(jié)果表明，染后人發(fā)直徑明顯大于染前直徑，而經(jīng)過一段時間的養(yǎng)護(hù)處理后人發(fā)直徑略微變小，但相比未經(jīng)任何處理時仍然偏大.由于強(qiáng)堿性的染發(fā)劑會對人發(fā)造成一定的腐蝕，這會使人發(fā)毛鱗片受損產(chǎn)生翹起，而加熱更有利于毛鱗片張開，毛鱗片的大量翹起使得人發(fā)的直徑變大，而染發(fā)劑通過張開的毛鱗片進(jìn)入內(nèi)部所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)使人發(fā)內(nèi)部連接鍵重新排列，這一過程可能會導(dǎo)致人發(fā)直徑的進(jìn)一步變大.偏酸性的護(hù)發(fā)產(chǎn)品有利于毛鱗片的閉合，會使人發(fā)直徑略微變小，但始終無法恢復(fù)到未經(jīng)處理的自然狀態(tài).

3.3 染發(fā)及護(hù)發(fā)對人發(fā)拉伸性能的影響

通過光桿桿法測量人發(fā)彈性模量相關(guān)數(shù)據(jù)比較繁多，每組實驗通過1根人發(fā)進(jìn)行參量列舉，如表2～3，其中F為人發(fā)所受拉力，d為人發(fā)的長度，x為光杠桿足尖距，H為鏡面到標(biāo)尺的距離，D為人發(fā)的直徑，ni為增重時標(biāo)尺讀數(shù)，nj為減重時標(biāo)尺讀數(shù)，為2次測量的平均值.

表2 人發(fā)彈性模量的測量

通過實驗得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用逐差法測定染發(fā)及護(hù)發(fā)前后人發(fā)彈性模量的實驗結(jié)果，如表4所示.

表3 人發(fā)加減負(fù)荷后的標(biāo)尺讀數(shù)

表4 染發(fā)及養(yǎng)護(hù)前后人發(fā)彈性模量

實驗結(jié)果表明，染后人發(fā)的彈性模量明顯變小，而經(jīng)過養(yǎng)護(hù)的人發(fā)彈性模量有所增大.彈性模量越大，說明材料的剛性越強(qiáng)，當(dāng)彈性模量變大說明人發(fā)剛性增強(qiáng)，柔韌性變低，當(dāng)彈性模量變小說明人發(fā)剛性減弱，柔韌性變大.新染的人發(fā)由于使用了化學(xué)試劑造成其內(nèi)部鏈接的改變，使其暫時柔韌性變大，由于養(yǎng)護(hù)作用，染發(fā)劑對人發(fā)的破壞影響日益減小，但始終無法達(dá)到未處理前同等水平.

染發(fā)及護(hù)發(fā)前后人發(fā)斷裂力的實驗結(jié)果如表5所示.

測量結(jié)果表明，新染的人發(fā)同染發(fā)前人發(fā)的斷裂力相差不明顯，但經(jīng)過一段時間養(yǎng)護(hù)的人發(fā)斷裂力卻明顯減小.染發(fā)會使人發(fā)內(nèi)部鏈接改變，造成內(nèi)部損壞，造成發(fā)質(zhì)疏松，同時長期毛鱗片張開會導(dǎo)致人發(fā)流失必要的水分，干枯易碎，即使經(jīng)過養(yǎng)護(hù)依然無法從根本上改變?nèi)景l(fā)對人發(fā)造成的傷害.

表5 染發(fā)及養(yǎng)護(hù)前后人發(fā)斷裂力

3.4 染發(fā)及護(hù)發(fā)對人發(fā)pH值的影響

染發(fā)及護(hù)發(fā)前后人發(fā)pH值的實驗結(jié)果如表6所示.

表6 染發(fā)及養(yǎng)護(hù)前后人發(fā)pH值

由表6可知以染前人發(fā)為對照組，使用pH值為10.15的堿性染發(fā)劑染發(fā)后人發(fā)pH值明顯增高，經(jīng)過一段時間養(yǎng)護(hù)人發(fā)pH值略有下降，接近對照組pH值.人發(fā)pH值的最佳酸堿度為4.50～5.50，由于受外界條件影響及個體差異等因素，本實驗中自然狀態(tài)下人發(fā)的pH值為5.70，當(dāng)使用強(qiáng)堿性的染發(fā)劑對人發(fā)進(jìn)行處理后，會使人發(fā)的pH值偏離正常的范圍，而通過使用pH值接近人發(fā)自然狀態(tài)pH值的護(hù)發(fā)產(chǎn)品，會使人發(fā)的pH值逐漸地回歸到正常，減小染發(fā)對人發(fā)的傷害.

4 結(jié)束語

本文研究了染發(fā)及護(hù)發(fā)對人發(fā)表面微觀結(jié)構(gòu)、pH值、直徑、彈性模量、斷裂力的影響.結(jié)果表明堿性染發(fā)劑染發(fā)會使人發(fā)pH增高，直徑變大，拉伸性能減弱，而養(yǎng)護(hù)會使人發(fā)得到一定的改善，使其pH值降低、直徑減小，但由于染發(fā)劑對人發(fā)的損傷已經(jīng)深入人發(fā)內(nèi)部，即使經(jīng)過養(yǎng)護(hù)人發(fā)各項指標(biāo)依舊無法恢復(fù)至未經(jīng)處理的自然狀態(tài).因此要盡量減少人發(fā)同強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的接觸，而且在各種化學(xué)試劑處理后需要徹底清洗，并使用接近于人發(fā)自然狀態(tài)下pH值的洗發(fā)和護(hù)發(fā)產(chǎn)品對人發(fā)進(jìn)行養(yǎng)護(hù).

［1］Hausman L A.Structural characteristics of hair of mammals［J］.American Naturalist，1920，54：496-523.

［2］張偉，徐艷春.毛發(fā)微觀結(jié)構(gòu)研究的回顧與展望［J］.獸類學(xué)報，2003，23（4）：340.

［3］Hausman L A.Applied microscopy of hair［J］.Sience，1994，59：195-202.

［4］楊靜，徐柏森，王紀(jì).掃描電鏡技術(shù)在動物毛發(fā)微觀結(jié)構(gòu)研究上的應(yīng)用木［J］.西南林學(xué)院學(xué)報，2008，28（2）：45.

［5］張偉.毛發(fā)微觀結(jié)構(gòu)多樣性若干問題研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2002.

［6］曹蕾.燙發(fā)染發(fā)對人發(fā)的損害及護(hù)發(fā)素對其修護(hù)作［D］.南京：南京醫(yī)科大學(xué)，2008：10.

［7］嚴(yán)品華，徐俊杰，趙珍敏，等.人與動物毛發(fā)角蛋白SDS—PAGE分析［J］.中國法醫(yī)學(xué)雜志，1990，5（1）：50-52.

［8］HOU Feng-qin，LIN Xiao-hong，YU Yan-yan，et al.Images for diagnosis severe liver injury induced by repeated use of hair dye［J］.Chinese Medical Journal，2009，122（7）：875-877.

［9］Scanavez C，Silveira M，Inés Joekes.Human hair：color changes caused by daily care damages on ultrastructure［J］.Colloids and Surfaces，2003，28：39-52.

［10］王東升，魏英耐，寧皓，等.金屬絲楊氏模量的測量方法［J］.金屬制品，2010，36（3）：66.

［11］周笑輝，汪靜，劉偉，等.毛發(fā)的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其拉伸性能［J］.物理實驗，2011，31（6）：38.