应用技术大公开系列Q之一：(医美).石墨烯染发剂的制备工艺 (*1-3)

2019-01-06

写了那么多有关石墨烯从机理、制备、产品、产业化到政策的内容，无非就是让大家对石墨烯更加地了解。其实，石墨烯不是像学术界只会用理论去说嘴，更多是积累各方对这个新材料的开发经验来证明有用才对。接着，我进一步来解开石墨烯各类应用技术的做法，希望大家有机会去核实下！不过，我还是得呼吁一下，即使给了你配方，但如果你用错石墨烯，不懂得修饰技巧来解决界面及分散问题，不能复制出这些成果，我可不负责！否则我靠什么吃饭呀！

第一篇先来谈谈石墨烯染发剂，先前我写的文章中并没有列出这个项目，就是对于石墨烯高分子经冲洗后进入环境中会造成危害有所疑虑。不过，通过整理了参考文献后可以请各位并不用太担心。坦白说，我在处理石墨烯时有时便宜行事也没用到口罩，结果吸入少量石墨烯，两个鼻孔都黑了，至今健康检查也还算正常，所以就大胆先用这个石墨烯民生类应用技术来做个开端。

西北大学黄嘉兴教授在 DOI: 10.1016/j.chempr.2018.02.021 一文提到中利用石墨烯片可以避免传统化学染发剂的伤害。目前的化学染发剂中的小分子混合物透过化学作用改变头发而起作用，但石墨烯片柔软而有弹性，因此它们可以包裹每根头发以形成均匀的涂层。黄教授的配方还包含可食用的无毒聚合物粘合剂，以确保石墨烯与头发牢固结合并，经过至少 30 次洗涤还可以持续，这满足了永久性染发剂的商业要求。另外还有一个好处：石墨烯是抗静电的，因此在冬天等干燥气候下头发还不会毛糙、乱飞。

工艺一

这种⽅法包括染⾊剂和显⾊剂；染⾊剂包括以下质量份数的各组分：⽯墨烯改性没⾷⼦酸 5.0-15.0 份，助剂 10.0-15.0 份，助溶剂 15.0-25.0 份，蒸馏⽔ 50.0-60.0 份。⽯墨烯改性没⾷⼦酸中，⽯墨烯与没⾷⼦酸的重量百分⽐为 5.0-15.0％：80.0-95.0％。所述⽯墨烯为氧化还原⽯墨烯。⽯墨烯的粒径为 0.5μm-5μm。若粒径过低，则在进⾏染发时，⽯墨烯微⽚⽆法稳定的卡在⽑鳞⽚的缝隙中，使得⽑发与⽯墨烯微⽚上的染料结合⼒不强，容易掉⾊；若⽯墨烯微⽚粒径过⼤，则渗透剂在打开⽑鳞⽚时，不易进⼊⽑鳞⽚的缝隙中，使得染料浮在⽑发表⾯，依然会造成容易掉⾊现象。⽯墨烯改性没⾷⼦酸采⽤以下⽅法制备：将⽯墨烯分散在⽔溶液中，再加⼊没⾷⼦酸，在温度为 50-80℃ 下搅拌反应 6-8 ⼩时，所得反应产物进⾏蒸发重结晶即得所述⽯墨烯改性没⾷⼦酸。若反应温度过低，会导致反应速度慢，反应不完全，部分没⾷⼦酸⽆法附着在⽯墨烯微⽚上，染发时会造成染⾊剂不⾜，上⾊效果不明显；若温度过⾼，反应速度快，易导致没⾷⼦酸在⽯墨烯微⽚上分布不均匀，进⽽使得染⾊时颜⾊分布不均匀。

显⾊剂包括以下质量份数的各组分：⾦属亚铁盐 5.0-15.0 份、助剂 10.0-15.0 份、助溶剂 15.0-25.0 份、蒸馏⽔ 50.0-60.0 份。所述助剂包括增稠剂、渗透剂、碱化剂、表⾯活性剂、调理剂中的⾄少⼀种；所述增稠剂为羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、黄原胶、明胶、⽠尔⾖胶、阿拉伯树脂和羟甲基纤维素中⼀种或两种以上组合；渗透剂为⽔性氮酮和碱性组氨酸中的⼀种或两种混合物；碱化剂为⼄醇胺、氨⽔、氢氧化钠中的⼀种或两种以上组合；表⾯活性剂为硅油、单硬脂酸⽢油酯、⼗⼆烷基硫酸盐和脂肪醇聚氧⼄烯醚硫酸钠中的⼀种或两种以上组合；调理剂为⽔溶性⽺⽑脂和⽔解⾓蛋⽩中的⼀种或两种组合物。所述助剂包括以下质量份数的各组分：增稠剂 10.0-20.0 份，渗透剂 1.0-10.0，碱化剂 30.0-50.0 份，表⾯活性剂 25.0-400 份，调理剂 1.0-8.0 份。助溶剂为⼄⼆醇、⼄醇、异丙醇中的⼀种或两种以上的组合。⾦属亚铁盐为硫酸亚铁、⼆氯化铁中的⼀种或其组合。染⾊剂和显⾊剂的质量⽐为 1:1。所述⽯墨烯改性没⾷⼦酸与⾦属亚铁盐的质量⽐为 1 .1:1，染⾊剂略微过量，便于充分与显⾊剂⾦属亚铁盐反应，使得⾦属亚铁盐⽆残留。

与现有技术相⽐，这种⽅法有以下的效果：制备的染发剂染⾊原料为没⾷⼦酸和⾦属亚铁盐，不含有对苯⼆胺等致癌类苯胺类染料，避免了传统氧化永久性染发剂体系中的对苯⼆胺、苯⼆酚、强氧化剂过氧化氢等化学有害物质对⽑发以及头⽪组织的健康损害；同时由于使⽤没⾷⼦酸⼩分⼦与亚铁离⼦的反应⽤作染⾊原料，相⽐于直接使⽤植物⼤分⼦染料，染⾊分⼦更容易进⼊⽑发内部，便于增加染⾊效果，提⾼上⾊牢固倍数；另外在制备染⾊剂时，通过对没⾷⼦酸的⽯墨烯改性，使得染发剂在染发之后由于⽯墨烯存在的缘故，具有远红外理疗护发的作⽤。其护发理疗机理为：⽯墨烯辐射远红外线能使细胞内⽔分⼦产⽣共振，共振转化为热能，可以促进微细⾎管扩张，改善⽑囊管道微循环，增加⽑囊管道分泌量，促进有害物质从⽑囊管道中被分解、排泄出，提⾼细胞活⼒，达到护发理疗效果。此外，单纯的没⾷⼦酸与⾦属亚铁盐经过显⾊反应后⽣成的染⾊分⼦的⽐表⾯积⼩，充填在⽑鳞⽚中的染⾊分⼦随着洗发次数的增加，染⾊分⼦会从⽑鳞⽚中抽出，从⽽褪⾊；经过⽯墨烯改性后的没⾷⼦酸，连接有⽯墨烯微⽚的染⾊剂与显⾊剂反应⽣成的染⾊分⼦上也会带有⽯墨烯微⽚，合适粒径⼤⼩的⽯墨烯微⽚能够稳固的卡在⽑鳞⽚中，不易从⽑发中脱落，延长染⾊效果。

注：

坦言之，这个项目我没进行过，是节录某专利内容，欢迎各位去尝试看看，然后告诉我内容那些比例是多少？感恩！
对于节录内容在远红外线理疗部分我还是一贯看法，没数据没事实！但从机理上是可行的，日光照射石墨烯产生细胞内水分子共振，这跟先前说的远红外线内衣通过自身辐射是不够的，这是两种不同的情境，所以予以保留。

Ref.: Chem, 4: 784-794, 2018. | DOI: 10.1016/j.chempr.2018.02.021.

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