Александр Кувватов – Химия цвета. Как работают красители на волосах. Научное объяснение окрашивания, осветления и удаления косметического цвета для парикмахеров (страница 8)
d’Ischia M., Wakamatsu K., Cicoira F., Di Mauro E., Garcia-Borron J. C., Commo S., Galván I., Ghanem G., Koike K., Meredith P., et al. Melanins and melanogenesis: from pigment cells to human health and technological applications. Pigment Cell & Melanoma Research. 2015;28(5):520–544. DOI: 10.1111/pcmr.12393.
Suzuta K., Watanabe K., Maeda T., Ito L. Evaluation of Cysteic Acid in Bleached Hair Using Infrared Spectroscopy. Journal of Fiber Science and Technology. 2016;72(1):1–8. DOI: 10.2115/fiberst.2016-0004.
Kuzuhara A. Analysis of internal structure changes in black human hair keratin fibers resulting from bleaching treatments using Raman spectroscopy. Journal of Molecular Structure. 2013;1047:186–193. DOI: 10.1016/j.molstruc.2013.04.079.
ГЛАВА 5. Окислительный краситель. Как создаётся искусственный пигмент.
5.1. Почему окислительный краситель не является готовой краской
Окислительный краситель для волос нельзя понимать как готовый цвет, который просто переносится из тюбика на волос. В большинстве классических перманентных и демиперманентных систем конечный цвет формируется уже во время процедуры: после смешивания красителя с окислителем и нанесения состава на волосы.
В тюбике находятся не только окрашенные вещества. Основу окислительного красителя составляют небольшие реакционноспособные молекулы: прекурсоры и муфты. До реакции они могут быть бесцветными, слабоокрашенными или не похожими на тот оттенок, который должен получиться на волосах. После смешивания с перекисью водорода в щелочной среде они вступают в реакции окисления и сочетания, образуя окрашенные хромофорные структуры [1], [2], [3].
Поэтому окислительный краситель — это не слой краски поверх волоса, а реакционная система. Её результат зависит от состава красителя, типа окислителя, pH, щелочного агента, времени выдержки, температуры, состояния волоса, пористости, исходного фона и способности молекул проникать внутрь волокна [1], [2], [3].
Такое понимание принципиально меняет профессиональный подход. Мастер работает не просто с номером оттенка. Он работает с химической системой, которая должна создать цвет в конкретном материале волоса.
5.2. Две части окислительной системы
Классический окислительный краситель существует как система из двух частей.
Первая часть — красительная основа. Обычно это крем, гель или жидкая основа, которая содержит прекурсоры, муфты, щелочной агент, эмульсионную базу, растворители, антиоксиданты, стабилизаторы, хелаторы, загустители, отдушку и кондиционирующие компоненты.
Вторая часть — окислитель, или developer. Обычно это водная или кремовая система на основе перекиси водорода. В ней также могут присутствовать стабилизаторы пероксида, регуляторы pH, эмульгаторы, загустители и кондиционирующие добавки.
Эти две части хранятся отдельно не случайно. Если соединить прекурсоры, муфты, щелочную среду и перекись водорода заранее, реакция начнётся до нанесения на волосы. Продукт потеряет стабильность, часть компонентов преждевременно окислится, а результат станет менее предсказуемым.
Поэтому смесь готовят непосредственно перед процедурой. После соединения красителя с окислителем начинается ограниченное по времени окно активности. В это время должны произойти несколько процессов: набухание волоса, диффузия малых молекул, окисление прекурсоров, реакция с муфтами, образование окрашенных продуктов и частичное изменение натурального меланина [1], [2], [3].
5.3. Красительная основа: что находится в тюбике
Крем-краситель — это не просто смесь «пигментов». Он представляет собой косметическую рецептурную систему, где каждая группа компонентов выполняет свою функцию.
В красительной основе можно выделить несколько слоёв:
Первый слой — активная красительная часть. Сюда относятся прекурсоры и муфты. Именно они участвуют в образовании искусственного хромофора.
Второй слой — щелочная система. Она создаёт pH, необходимый для набухания волоса, повышения проницаемости и запуска окислительных реакций. В разных формулах это может быть ammonia/ammonium hydroxide, monoethanolamine, aminomethyl propanol или другие щелочные агенты.
Третий слой — эмульсионная и растворительная база. Она удерживает компоненты в стабильной форме, помогает равномерному распределению продукта и обеспечивает удобную текстуру для нанесения.
Четвёртый слой — стабилизаторы, антиоксиданты и хелаторы. Они помогают сохранить формулу до момента применения, снизить преждевременное окисление компонентов и уменьшить влияние следовых металлов.
Пятый слой — косметическая поддержка. Это кондиционирующие вещества, полимеры, жирные спирты, отдушка и компоненты, которые улучшают нанесение, смывание, тактильное ощущение и внешний вид волос после процедуры.
Такая структура показывает, что краситель нельзя оценивать только по активным молекулам. Цвет создают прекурсоры, муфты и окислитель, но управляемость продукта создаёт вся формула.
5.4. Прекурсоры: первичные соединения будущего цвета
Прекурсоры, или primary intermediates, являются исходными веществами для образования окислительного цвета. После воздействия перекиси водорода они переходят в реакционноспособные промежуточные формы и могут вступать в реакцию с муфтами [1], [2], [3].
До реакции они обычно не имеют того финального цвета, который ожидается на волосах. Их задача — окислиться под действием перекиси водорода и перейти в реакционноспособную промежуточную форму. После этого они могут вступать в реакцию с муфтами и формировать окрашенные хромофорные структуры [1], [2], [3].
Чаще всего прекурсоры относятся к ароматическим аминам, аминофенолам или их производным. Классические примеры:
p-Phenylenediamine;
Toluene-2,5-Diamine;
p-Aminophenol;
некоторые диаминопиразолы;
модифицированные производные p-phenylenediamine и aminophenol-систем [1], [2], [3].
Прекурсор нельзя понимать как готовый цвет. PPD не является просто «чёрным», PTD не является просто «коричневым», p-Aminophenol не является просто «медным». Их вклад раскрывается только в реакции: с какой муфтой они соединяются, в каких пропорциях, при каком pH, с каким окислителем и в какой рецептурной базе.
Поэтому корректнее говорить не «этот прекурсор даёт такой цвет», а «этот прекурсор участвует в создании определённых цветовых направлений в зависимости от реакционной пары и условий».
5.5. Что происходит с прекурсором при окислении
При смешивании красителя с окислителем перекись водорода окисляет прекурсор. Для p-phenylenediamine и родственных структур важной стадией является образование реакционноспособных quinonediimine-подобных промежуточных форм [1], [2], [3].
Эти промежуточные формы недолговечны. Они не являются финальным цветом. Их значение в том, что они становятся достаточно реакционноспособными, чтобы соединяться с муфтами.
Дальше возможны разные пути:
реакция с муфтой;
реакция с другим прекурсором;
образование димеров;
образование тримеров;
участие в более сложных цепочках окислительного сочетания;
побочные реакции при нарушенных условиях.
Именно поэтому в окислительном окрашивании нельзя думать только одной линейной схемой. Формула красителя — это сеть реакций, а не одна стрелка от «ингредиента» к «цвету».
5.6. Основные группы прекурсоров
Прекурсоры можно разделить на несколько крупных групп. Эта классификация нужна не для того, чтобы мастер запоминал все молекулы, а чтобы понимать, какие типы химических систем могут стоять за оттенком.
Эта таблица показывает ориентировочные химические роли, а не гарантированный цвет. Итоговый результат всегда зависит от полной рецептуры и волоса.
5.7. Муфты: соединения, направляющие оттенок
Муфты, или couplers, реагируют с окисленными формами прекурсоров и направляют образование окрашенных структур. Их роль нельзя сводить к «добавлению нюанса». В реальной системе муфта участвует в построении хромофора и влияет на то, каким будет спектр поглощения света у образующегося окрашенного соединения [1], [2], [3].
К распространённым муфтам относятся:
Resorcinol;
2-Methylresorcinol;
m-Aminophenol;
1-Naphthol;
4-Chlororesorcinol;
4-Amino-2-Hydroxytoluene;
некоторые pyridine-, indole- и pyrazole-производные [1], [2], [3].
Муфты работают не отдельно, а в паре с окисленными прекурсорами. Один и тот же coupler может давать разные визуальные направления в зависимости от реакционного партнёра. Один и тот же precursor также может давать разные результаты при сочетании с разными couplers.
Муфта не просто «добавляет холод» или «даёт тепло». Она меняет структуру образующегося хромофора. А структура хромофора определяет, какие участки видимого света будут поглощаться и какой цвет будет восприниматься.
Именно поэтому цвет окислительного красителя нельзя понимать как простую сумму готовых красок. Он возникает из системы реакций.
5.8. Основные группы муфт
Муфты также можно рассматривать группами.
Эта таблица не предназначена для подбора формулы по одному ингредиенту. Она нужна для понимания, что муфты задают направление реакции, но не работают отдельно от прекурсора.