شیمی رنگ مو

مردم معمولاً به دو علت موهایشان را رنگ می کنند:

تاریخچه

3000 سال پیش از میلاد، در مصر باستان مواد طبیعی با منشا گیاهی و معدنی برای رنگ کردن موها استفاده می شد. رنگ موهای اکسیدانی که امروزه به شکل گسترده ای استفاده می شود، در نیمه دوم قرن نوزدهم میلادی پس از کشف مولکول پارا فنیلن دی آمین به وجود آمد. در ژاپن مشکی کردن موهای سفید شده با استفاده از تانیک اسید و نمک های آهن را «شیراگازوم» می گفتند که تا اواخر سده 19 میلادی نیز انجام می شد. بعد از آن رنگ موهای بر پایه پارافنیلن دی آمین در ژاپن شروع به تولید و مصرف نمود.

طبقه بندی انواع رنگ مو و مکانیسم رنگ کردن مو

رنگ موها بر اساس میزان ماندگاریشان تقسیم بندی می شوند. به عبارت دیگر بر حسب این که رنگ آن ها تا چه مقدار باقی بماند، به سه دسته رنگ موهای موقتی، نیمه دائمی و دائمی تقسیم بندی می شوند. مکانیسم رنگ آمیزی موها در هر یک از این انواع متفاوت است. در شکل زیر فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی درگیر در پروسه رنگ شدن موها برای هر تار مو به صورت دیاگرام وار نشان داده شده است. رنگ شدن موها از زمانی که رنگ مو با بیرونی ترین لایه مو یعنی اپیکوتیکول (بیرونی ترین لایه کوتیکول) تماس برقرار می کند، شروع می شود. در این جا می توانیم پدیده های سطحی خیس شدن و جذب سطحی در سطح مشترک مایع جامد را مشاهده کنیم. رنگ مو سپس از مسیر پیچیده غشاء سلولی عبور کرده و پس از گذر از کوتیکول با مکانیسم تراوش و نفوذ به کورتکس می رسد. یک واکنش پلیمریزاسیون نیز در این جا می تواند اتفاق بیفتد.
در شکل زیر مکانیسم رنگ شدن قسمت های مختلف هر تار مو به صورت عمومی نشان داده شده است.

چسبیدن رنگدانه ها به سطح اپیکوتیکول

وقتی رنگدانه یا ماده رنگی روی سطح اپیکوتیکول تثبیت شد، رنگ شدن مو اتفاق می افتد. این عمل می تواند با روش های مختلف مثل اتصال روغن ها و چربی ها (رنگ موهای استیکی) و اتصال ژل های پلیمری قابل حل در آب (رنگ موهای ژله ای) و چسبیدن رزین های پلیمری به سطح مو (اسپری های رنگ مو و موس های رنگ مو) انجام شود.
گاهی رنگدانه موجود در ژل رنگ مو، برای پوشش کامل کوتیکول کافی نیست. در چنین حالتی، پوشش موها با ماده پایه ای ژل می تواند تا حدودی موجب کمتر به نظر رسیدن موهای خاکستری شود.
مکانیسم چسبیدن رنگدانه ها به سطح اپیکوتیکول، در محصولاتی که تحت عنوان رنگ موهای موقتی طبقه بندی می شوند اتفاق می افتد.  

نفوذ رنگدانه ها به بخش هایی از کوتیکول و کورتکس

نفوذ رنگ های اسیدی به بخش هایی از کوتیکول و کورتکس و اتصال با مو از طریق پیوندهای یونی فرایندی است که در پروسه رنگ شدن مو با رنگ موهای نیمه دائمی اتفاق می افتد. حلال های حامل مثل بنزیل الکل می توانند نفوذ رنگ های با وزن مولکولی بالا را تسهیل کنند.
مکانیسم نفوذ رنگدانه ها به بخش هایی از کوتیکول و کورتکس در خصوص محصولاتی که به آن ها رنگ موهای نیمه دائمی می گوییم اتفاق می افتد که ماندگاری اثرشان حدود یک ماه است.  

نفوذ و جذب به کورتکس

مکانیسم رنگ موهای دائمی به این صورت است که مونومر رنگ های اکسیدانی (ترکیبات فنولی و آمینی) به داخل مو نفوذ نموده و با استفاده از یک ماده اکسید کننده (معمولاً محلول آبکی هیدروژن پراکساید) واکنش پلیمریزاسیون و تشکیل رنگ پلیمری اتفاق می افتد. این رنگ متعاقباً توسط کورتکس جذب می شود. به علت طبیعت پلیمری رنگ موی تشکیل شده، این رنگ در داخل کورتکس موها به شکل دائمی تثبیت می شود.
نفوذ و جذب به کورتکس، مکانیسم عملکرد رنگ موهای دائمی است.  

انواع رنگ مو

رنگ موهای موقتی

رنگ موهای موقتی به شکل استیک (قلمی)، ژل، اسپری و موس عرضه می شوند. اگرچه اثر این رنگ موها برای مدت طولانی باقی نمی ماند اما در عوض با شامپو شسته شده، استفاده از آن ها آسان و ایمن است. ماده رنگ کننده اصلی که در این محصولات استفاده می شود، کربن بلک و رنگدانه های دیگر است اما رنگ های اسیدی هم می توانند استفاده شوند.

استیک رنگ موی موقتی

رنگ موهای موقتی که به فرم استیک یا قلم عرضه می شوند، برای تیره کردن موهای طرفین سر معمولاً استفاده می شوند اما نواحی دیگر را نیز می توانند پوشش دهند.
  کربن بلک معمولاً به میزان 2 درصد در فرمولاسیون وجود دارد. بقیه فرمول را موم ها یا واکس ها و روغن ها تشکیل می دهند. اسانس و ماده آنتی اکسیدان نیز به میزان کافی اضافه می شود. برای ساخت استیک های رنگ مو ترکیبات روغنی را ذوب نموده و به شکل یک مخلوط یکنواخت در می آورند. سپس کربن بلک را به آن اضافه نموده و اجازه می دهند تا خنک شود.

اسپری های رنگ مو (موقتی)

از اسپری های رنگ مو برای دست یابی به رنگ های فشن و شاد استفاده می شود. پوشاندن سفیدی مو نیز می تواند اتفاق بیفتد. در فرمولاسیون اسپری رنگ مو، معمولاً از رزین های آکریلیک، آلکانول آمین استفاده می شود. حدود 90 درصد وزن فرمول را اتیل الکل تشکیل می دهد. حال می توان محلول به دست آمده را به نسبت 70 به 30 با گاز مایع به هم آمیخت. برای ساخت اسپری های رنگ مو، مخلوط یکنواختی از ترکیبات محلول رنگ مو ساخته شده و سپس به همراه گاز فشرده مایع در قوطی های آئروسل ریخته می شود.

رنگ موهای موقتی مایع

رنگ موهای مایع معمولاً در بطری بسته بندی می شوند و یک برس رنگ مو به همراهشان عرضه می شود. معمولاً 90 درصد رنگ موی موقتی مایع را اتیل الکل تشکیل می دهد. رنگدانه و رزین های آکریلیک و اسانس از بخش های دیگر فرمول هستند. فرآیند ساخت رنگ مو، میکسینگ (mixing) یا اختلاط و همزدن ساده است.

رنگ موهای نیمه دائمی

رنگ موهای نیمه دائمی به فرم مایع، ژل و کرم عرضه می شوند. در همه آن ها معمولاً از رنگ های اسیدی azo استفاده شده و معمولاً از حلال هایی مثل بنزیل الکل و N-متیل پیرولیدون استفاده می شود. از آنجا که تأثیر این رنگ ها تحت شرایط اسیدی، بسیار قوی و شدید است، از سیتریک اسید برای تنظیم pH استفاده می شود.
این رنگ موها معمولاً طوری طراحی می شوند که تمام موها با یک بار استفاده رنگ آمیزی شوند. اما از آنجا که بسیاری از مردم دوست ندارند بعد از رنگ کردن موها تغییر خیلی زیادی روی ظاهر مو داده شود، در این دسته از رنگ موها به صورت رنگ موهای آبکشی شدنی عرضه می شود که در آن میزان رنگ آمیزی به گونه ای تنظیم شده که موها بعد از چند بار رنگ کردن به تدریج رنگ می شوند. دستیابی به تعادل بین قدرت رنگ مو و مقدار ماده باقیمانده روی پوست سر و دست ها بسیار مهم است.

نوع ژله ای

در این محصول رنگ مو با استفاده از ترکیبات ویسکوز دهنده به فرم ژل در آمده تا از ریخت و پاش در هنگام رنگ آمیزی موها جلوگیری شود. کربوکسی متیل سلولز و صمغ زانتان نمونه هایی از مواد غلیظ کننده یا قوام دهنده می باشند. از این ترکیبات برای رنگ آمیزی همه قسمت های مو و یا بخشی از مو استفاده می شود. فرمولاسیون ژل های رنگ مو معمولاً شامل 1 درصد رنگ اسیدی، 70 درصد آب، 5 درصد بنزیل الکل و 20 درصد ایزوپروپیل الکل است.
پروسه ساخت به این صورت است که صمغ زانتان در بنزیل الکل حل شده و سپس به آمیزه ترکیبات دیگر اضافه می شود.

رنگ موهای دائمی

به این رنگ موها همانطور که از اسمشان پیداست دائمی می گویند زیرا رنگ به جا مانده، ماندگارتر از رنگ موهای موقتی و نیمه موقتی است. تحت دسته بندی رنگ های دائمی، رنگ موهای اکسیدانی، رنگ موهای گیاهی و رنگ موهای فلزی وجود دارد.

رنگ موهای اکسیدانی

رنگ موهای اکسیدانی رایج ترین نوع رنگ مو هستند زیرا پایدارترین رنگ را می دهند. در نتیجه تأثیر دکلره کنندگی آن ها، رنگ های روشن تر از رنگ طبیعی مو قابل دستیابی است. این موضوع هنگامی که رنگ موهای مشکی را می خواهیم به رنگ موهای فانتزی و فشن تغییر دهیم، حائز اهمیت خواهد بود. رنگ موهای اکسیدانی به فرم پودر، مایع و کرم عرضه می شوند. فرم مایع و کرمی در حال حاضر رایج تر هستند.
همانطور که قبلاً نیز گفته شد، مکانیسم رنگ موهای دائمی شامل تشکیل یک پلیمر اکسیداسیونی از یک رنگ اکسیدانی با استفاده از یک عامل اکسیدکننده است. بنابراین رنگ موهای اکسیدانی شامل دو بطری هستند: یکی از بطری ها حاوی رنگ مو است که حاوی رنگ موی اکسیدانی می باشد و بطری دیگر حاوی اکسیدان است که حاوی ماده اکسیدکننده می باشد. در هنگام استفاده کرم رنگ مو و اکسیدان با همدیگر مخلوط می شوند. در صورتی که رنگ مو به صورت پودری عرضه شود، یک بطری عرضه می شود، زیرا اکسیداسیون توسط هوا انجام می شود
یک رنگ موی اکسیدانی علاوه بر رنگ اکسیدانی، حاوی یک ترکیب قلیایی کننده و سورفکتانت نیز است. رنگ های اکسیدانی شامل ماده پیش ساز رنگ (فنیلن دی آمین نوع اورتو یا پارا)، آمینوفنول ها و مشتقات آن ها است که از طریق خود اکسیدانی رنگ می دهند و یک عامل جفت کننده یا کوپلر (فنیلن دی آمین نوع متا، آمینو فنول و فنول های چند ظرفیتی) که در اثر ترکیب مواد پیش ساز رنگی مختلف ساخته شده و سایه رنگ های مختلفی تولید می کنند. از مواد قلیایی کننده برای افزایش تأثیر رنگ آمیزی فرمول استفاده می شود تا از طریق تخریب اکسیداسیونی ملانین، رنگدانه های ملانینی مو، رنگ های روشن تری تولید کنند. اما قلیاها اثر تخریبی نیز روی مو دارند. به همین علت رنگ موهایی وارد بازار شده که واکنش های آن در محیط خنثی یا اسیدی ضعیف قابل انجام است.
ماده اکسیدان اصلی استفاده شده معمولاً هیدروژن پروکساید می باشد. از آنجا که هیدروژن پروکساید به راحتی تجزیه می شود، مواد شلات کننده و تنظیم کننده pH و دیگر ترکیبات پایدار کننده نیز اضافه می شوند. واکنش اکسیداسیون مطابق آنچه در شکل زیر نشان داده شده، اتفاق می افتد.   در اولین واکنش، ماده پیش ساز رنگ که همان پارا فنیلن دی آمین نشان داده شده است، توسط هیدروژن پروکساید به دی ایمین تبدیل می شود. در مرحله بعدی دی ایمین ها با عامل جفت کننده یا کاپلر واکنش داده و به رنگ های ایندو تبدیل می شوند. با اختلاط مواد مختلف پیش ساز رنگ و جفت کننده های مختلف درجه پلیمریزاسیون متنوعی ایجاد شده و رنگ موهای با سایه های مختلف به دست می آید.
  در یک رنگ مو معمولاً پارفنیلن دی آمین در غلظت 3 درصد استفاده می شود. پروسه ساخت یک رنگ مو به این صورت است که مخلوط یکنواختی از ترکیبات مختلف تشکیل داده می شود. برای جلوگیری از اکسیداسیون رنگ در اثر مواجهه با هوا بهتر است ماده رنگی در آخرین مرحله اضافه شود.
فرآیند تولید اکسیدان به این صورت است که محلول آبی پراکساید (30 درصد) و آب به نسبت 20 به 80 با یکدیگر آمیخته شده و مقدار اندکی ماده پایدار کننده به آن افزوده می شود. از آنجا که برخی از افراد به اکسیدان حساسیت دارند انجام آزمون patch test نیز توصیه می شود.

دیگر رنگ موهای دائمی: گیاهی و فلزی

رنگ موهای بر پایه گیاهی مثل رنگ موهای به دست آمده از برگ حنا (با ماده فعال 2-هیدروکسی-1،4-نفتوکینون) و همچنین رنگ موهای بر پایه گل های بابونه (با ماده فعال 4،5،7 – تری هیدروکسی فلاون) استفاده می شوند. همچنین ترکیبات غیراشباع آلفا و بتا که ایجاد واکنش افزایشی 1.4 با پروتئین های آزاد مو و دیگر گروه های نوکلئوفیلی باقی مانده ایجاد می کند وجود دارد. رنگ موهای بر پایه معدنی شامل اکسید فلزاتی مثل سرب، آهن، بیسموت، نیکل و کبالت است.

دو ماده شیمیایی پایه در تمام فرایندهای رنگ کردن مو شرکت دارند: ماده اول «پیروکسید هیدروژن» یا «اکسیدان» نام دارد. این ماده موجب حالت گرفتن مو و تثبیت رنگ آن می شود. استفاده از اکسیدان به مقدار زیاد، سولفور مو را خارج می کند. از دست رفتن سولفور مو نیز باعث زیری و نازکی تارهای مو می شود. در اکثر رنگ موها، میزان اکسیدان 30 درصد یا کمتر است. ماده دیگر تشکیل دهنده رنگ مو آمویناک نام دارد. این ماده قلیایی، در نتیجه ترکیب شدن اکسیدان با رنگ اولیه مو، به صورت کاتالیزور عمل و رنگ موها را روشن می کند. همچنین آمویناک موجب جدا شدن کوتیکول و نفوذ رنگ به درون پوسته مو می شود.   اولین رنگ موی شیمیایی توسط شیمی دان فرانسوی یوگن شولر با استفاده از ماده شیمیایی پارا فنیل اتیلن دی آمین ساخته شد. امروزه ۷۵ درصد خانم ها موهایشان را رنگ می کنند. بسته به نوع رنگ مو از قبیل دائمی، نیمه دائمی و موقتی بودن از مواد شیمیایی مختلفی در ترکیب رنگ موها استفاده می شود. ماده قلیایی آمونیاک و همچنین اتانول آمین ها و سدیم کربنات در رنگ موها استفاده می شوند. هیدروژن پر اکساید در درصدهای مختلف نیز در رنگ موهای نیمه دائمی و دائمی کاربرد دارد.

1- بابونه = Chamomile

2- دی ایمین = Di-Imine

3- طرفین سر = Sidelocks

4- کربن بلک = Carbon Black

5- رنگ اسیدی = Acidic Dye

6- اپیکوتیکول = Epicuticle

7- بنزیل الکل = Benzyl Alcohol

8- نوکلئوفیلی = Nucleophilic

9- پیش ساز رنگ = Dye Precursors

10- اسپری رنگ مو = Hair Color Sprays

11- پدیده های سطحی = Surface Phenomena

12- رنگ موهای فانتزی = Fashion Dyes

13- آئروسل = Aerosol

14- سایه رنگ = Color Shade

15- جفت کننده = Coupler

16- تنظیم کننده pH = Ph Adjusters

17- ماده رنگ کننده = Coloring Agents

18- رنگ موهای دائمی = Permanent Dyes

19- بیرونی ترین لایه = Outermost Layer

20- ماده اکسید کننده = Oxidizing Agent