很久以前，染发一直是很严肃的事儿！例如，古希腊的英雄会使用刺激性的肥皂和漂白剂来使头发变亮和变红，使其具有“王者荣耀”。如今，无论是为了掩盖白发，还是只为了改变一下风格，大家对染发依旧狂热。据报道，75％的美国女性染发。 （在1950年，只有大约7％的美国女性染发。当时她们也只是想遮盖一下白发，通常不希望任何人知道她们染过头发了！），现在很多女孩子对天然的头发颜色不满意，自然颜色较深的人会羡慕金发碧眼，即使是金发女郎也渴望改变。女人们并不孤单，男人也越来越多想遮盖白发，或者在女人的带领下去改变他们的外表。同时，心理学家Dr.Vivian Diller说，像吃东西和购物成瘾一样，你也可能染发上瘾。你越无聊，你也越有可能染头发。有道理么？
很多人染头发，但从科学的角度讲，他们不知道染料是怎么发挥作用的。大多数人只是走进理发店，坐在椅子上喝着茶，因为美发师的宣（忽）传（悠）就开始染发了。或者，哪天看到一个小红书/淘宝爆款就点击下单了“最好的染发剂”！
但是，当你染发的时候你可能会想，从瓶子里出来的那种刺鼻的气味是什么？或者，深色的头发如何神奇地变成了夏日小仙女儿♀️？是什么漂掉了原来的颜色，而新的颜色却洗不掉？当你想到它时，是不是感觉很神奇。让我们看看染发剂是如何工作的，这首先是个化学问题。
什么是头发？
在我们深入了解染料中化学物质的是怎么发挥作用之前，先了解一下什么是头发，它的基本解剖结构，因为要使着色剂起作用，头发本身需要以多种方式进行改变。头发主要是由角蛋白和黑色素组成的细丝，与皮肤和指甲中发现的蛋白质相同。头发的天然颜色取决于两种其他蛋白质，真黑素和棕黑素的比例和数量。 真黑素(Eumelanin)负责棕色至黑色的头发色调，而棕黑素(Phaeomelanin)负责金色的金色，姜色和红色。任何一种黑色素的缺乏都会产生白色/灰色头发。头发位于皮肤的斜管中，称为毛囊。毛干是未固定在毛囊上的毛发的一部分，其大部分暴露在皮肤表面。固定在毛囊中的其余毛发位于皮肤表面下方，称为毛根。
头发的生长始于毛球，它的基底细胞产生角质形成细胞。随着毛球的基底细胞分裂将细胞向外推入毛根和毛干形成了毛发的生长 。当细胞被推到皮肤表面形成外部可见的毛干时，完成角化。 毛干是死去的细胞组织，由角蛋白组成。因此，我们的毛干没有感觉，没有DNA，只有带毛根的底部有少量活细胞。（也就是说法医在犯罪现场收集到头发，如果没有毛囊是无法进行DNA检测的，只能从颜色和质感上去判断。不过Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)团队，正在研究利用头发中蛋白质编码信息进行生物识别的方法。）
大多数头发由三层组成：角质层(cuticle),皮层(cortex)和发髓(medulla)。
角质层(cuticle):
角质层是头发的外保护层，由死去的角质细胞也就角蛋白组成。这些细胞彼此重叠像屋顶上的瓦片一样排列，并且是半透明的，允许皮质中的黑色素（颜色色素蛋白）透过。
当鳞片平放时，头发看起来会更光滑，更健康，反之亦然。当它们被抬起时，你的头发会粗糙。
皮层(cortex)：
头发纹理（直的，卷曲的）由皮质的形状和结构决定，而卷曲的程度由发髓决定。皮层位于角质层和发髓之间，它含有所有天然（和非天然）色素，赋予头发颜色。
皮质中的天然色素被称为“黑色素”，这也是皮肤的颜色。
发髓(medulla)
发髓是松散排列的细胞和空气，它是头发的核心。它在像眉毛这样的粗毛中最为突出，但在中等厚度的毛发中较窄，而在头皮及其他细的毛发中不存在。
什么是染发剂？
截至20世纪初，染发剂都是由各种草药和天然染料制成的。1909年，法国化学家尤金·舒勒（Eugene Schuller）创造了第一个安全的商业染发剂，他的发明是基于一种新的化学物质，对苯二胺(PPD)。他成立了法国无害染发剂公司（The French Harmless Hair Dye Company）。一年后，这个名字变成了今天比较熟悉的 - 欧莱雅L'Oreal。欧莱雅L'Oreal成为了染发产品的巨头之一。100年后大家又开始寻找“自然”了。
染发剂是一种特殊类型的着色剂。从染料的成分来看，可以分为天然染发剂和化学染发剂。化学染发剂一般分为临时型(Temporary)，半永久(Semi-Permanent ，Demi-Permanent)和永久型(Permanent)染发剂。当染发剂持久性越高时，也就会添加越浓的化学物质，因此染料的持久性越低，你的头发就越安全。
每种类型染发剂持续的时间？
化学染发剂是如何发挥作用的？
一、永久型(Permanent)染发剂
任何持续时间超过12次洗发水洗涤的染发剂，着色过程中主要有两种化学成分：过氧化氢和氨。
过氧化氢：也称为显影剂或氧化剂，通常有双重作用，可以氧化前体染色分子，制成完整的染料，同时氧化消除头发的自然色彩，也称为漂白。过氧化氢通过破坏头发中的化学键，释放出硫，这就是染发时闻到的特殊气味。过氧化氢的含量越多，从头发中除去硫的量也越多。硫的损失会导致头发变硬并变轻。这就是为什么，对于大多数染发剂，过氧化氢含量一般为30％或更低。
氨：是将前体染料输送到皮质的载体，它使环境变成碱性，用于打开角质层并使头发颜色渗透到头发的皮质中还有助于漂白过程。氨的常见的替代乙醇胺（MEA）。
下面介绍一下染发的过程头发发生了哪些变化：
1.打开角质层 - 染发剂为了进入毛干，它必须通过头发的自然保护：角质层。通过抬起重叠的角质层鳞片，使染料中的化学物质进入皮层。这通常是使用碱性化学品氨来完成的。这种化学物质提升了头发的pH值，这样，角质层就会松弛并抬起。然后，我们就可以继续前进到第二步。
2.漂白头发 - 为了帮助新颜色更突出，过氧化氢用于漂白头发。过氧化氢与头发中的有色黑色素化学物质反应，并将其转化为无色化学物质并为新分子腾出空间。有时，针对较深的头发漂白和染色需要分开进行。
化妆品化学家Ni'Kita Wilson说：“这就是过氧化氢进入的地方，它可以分解你的天然头发颜料。过氧化物在头发上非常干燥，这会导致头发受损。角质层被抬起，天然的色素被破坏，所以你的头发应该像稻草一样。“
3.添加染料前体 - 小的前体分子，小到足以渗透到你的发干中，通过开放的角质层中的空隙浸入皮层。
4.使前体反应形成染料 - 前体分子在过氧化氢和氨的帮助下相互反应产生更大的分子（称为聚合物）。这些聚合物非常大，不能从头发中洗掉。这就是染料如何粘在你的头发上的！
5.关闭角质层 - 染色后表皮闭合，通常用酸性护发素。在打开/关闭过程中会发生一些损坏 - 在上图中有示意。
因此，你会发现这些成分被存储为两个独立的组。氨和染料组分可以在实际染色之前制成和储存在一起，但是过氧化氢不能与它们一起储存。它必须保持分开，直到染色之前。
二、半永久型（Demi-Permanent）染发剂
这种染发产品，使用跟永久型染发剂相同的工艺来获得所需的头发颜色。然而，过氧化氢的量很少1-2％（永久性染发剂3-4.5％）用于漂白，同时染料分子比永久型染发剂更小。因此，您无法使用此过程来获得比自然颜色淡很多的色彩，头发中的天然黑色素与新颜色共存，每根毛干的发色强度也不一样。而且，因为使用很少的氨和乙醇胺或甚至根本不使用，所以毛干的角质层被轻轻地打开并且染发剂不会深深地穿透角质层。因此，半永久性的头发颜色对头发造成损害更小，但它的染料分子较小，每次洗发染料分子都会流失，只能持续12-24次洗发水洗涤。
三、半永久型（Semi-Permanent）染发剂
半永久型（Semi-Permanent）染发剂的染料分子比永久型半永久型（ Demi-Permanent）染发剂的都要大。一般情况下，半永久型（Semi-Permanent）染发剂不使用氨和过氧化氢。半永久性染发剂不会打开角质层渗透到头发内部，也不会对头发进行漂白，而是将染料沉积在头发的外面。换句话说，头发涂有半永久性染发剂。
因此，这个过程对头发的损害要小得多。然而，半永久性的头发颜色仅持续6-12次洗发水洗涤，仅用于增强自然发色，不改变头发颜色。半永久性头发颜色产品通常最不可能引起过敏反应。
四、临时型(Temporary)
临时型染发剂使用与半永久性相同的技术，这意味着它们是覆盖在头发上并且不含过氧化氢，氨或乙醇胺，对头发没有损害。然而，他们只持续1-2次洗发水洗涤，它们无法淡化自然颜色。
天然染发剂是如何发挥作用的？
它是由指甲花或其他植物粉末制成，如靛蓝，决明子和咖啡，以干粉形式出售，因此您可以与水混合涂抹。从技术上讲，这是一种半永久型的染发剂，因为植物涂在头发上，没有化学物质，没有发生化学反应。由于不使用过氧化氢，头发不能漂白。如果你有少量的白发，那值得尝试。重要的是使用不含涂层成分的洗发水和护发素，以达到更好的效果。看来还得挖个坑研究一下洗发水。。。
如何选择不同类型的染发剂？
角质层被抬起的时间越长（也就是说，染料在头上保持的时间越长），对头发的伤害就越大。 显然永久型(Permanent)染发剂的伤害最大。
半永久性染料稍微打开角质层，一些染料粘在外面，而一些染料进入皮层内部，所以需要一定次数洗涤才能使颜色褪色。角质层打开的越少，染色过程的损害就越小 。它能对你的角质层更温和，但你需要更频繁地重新染色，因为你的头发颜色会更快地洗掉。
永久型(Permanent)染发剂适合自然头发颜色较淡或完全覆盖白发。如果你让染色变暗，建议使用半永久性染发剂。如果10％至15％的头发是白色的，那么半永久性颜色是一个不错的选择。半永久型（Demi-Permanent）染发剂可以持续8-12次洗发水洗涤，半永久型（Semi-Permanent）染发剂可以持续26-28次洗涤。