化学

同样是“海绵”,为啥粉扑这么柔软?

化学 美妆 化妆 粉扑 海绵

孙亚飞 发表于  2017-01-16 19:59

在爱美人士的梳妆台上,总是少不了几块粉扑海绵。这些形状各异、花色繁多的小物件是粉底的好伙伴。

一个偶然的机会,我知道了粉扑海绵这种东西。作为一个直男,如果仅看外表,我会把它们当成洗碗海绵的翻版。但只要轻轻一接触,就会立刻感到不同:它们摸起来十分柔软细腻,简直像婴儿的皮肤一样。

同样是“海绵”,为什么化妆海绵就有如此奇妙的触感?我们能从它背后的材料化学中找到答案。

图片来源:123rf.com.cn正版图片库

要柔软

柔软是海绵粉扑给人留下的第一印象。硬还是软(按照专业的说法,就是刚性和柔性),这对高分子材料的设计而言可是个不小的难题。

在分子层面,“刚”体现的是分子形状的固定性,而“柔”则意味着较大的变形空间。“柔性”分子可以在不同条件下屈伸变换,这可以简单理解为是化学键的可旋转性造成的。

同样是六元环,环己烷在常温下就可以转换三种不同造型,而苯只能勉强在三维空间中产生一点扭曲。相对而言,环己烷显示出较强的柔性,而苯则是较刚性的分子。环己烷图片来源:H. J. Chun et al., Journal of Molecular Spectroscopy, 2016

不过,真实的材料并没有绝对的“刚”或“柔”。一个长链分子既不可能完全固定形状,也不可能完全随意变形。如何把握“变形程度”就成了材料设计的关键。

大多数高分子其实像是三节棍,分子链中有刚性不可弯曲的部分,但也有一些柔软的连接点。而材料整体的软硬,还要看所处的温度。温度较低时,刚性的部分整齐排列,柔性部分也没有什么活动空间,此时的材料比较坚硬,被形象地称为“玻璃态”。温度上升到一定程度之后,原子振动加剧,柔性部分开始有了移动空间,此时的材料就变得柔软了,但依然保持固态的外貌,这就进入了“高弹态”。这两种状态相互转化的温度就被称为玻璃化转变温度(Tg)。

很多材料的转变温度都要高于室温,也就是说,他们在室温时呈现硬硬的玻璃态。而想要做出柔软的粉扑,就需要那些玻璃化温度更低的材料——比如说橡胶。

橡胶的分子就如同是一串佛珠,整个链条都显得很柔软,常温条件下也可以顺利变形。毫无疑问,它们是制作粉扑的好选择。

 一只乳胶手套被液氮冷冻后变成了又脆又硬的模样,这就是从“高弹态”转变为“玻璃态”的例子。橡胶材料的这种转变发生在低温下。原视频来自:Yair Maimon

但不要过敏

最初,人类可选的橡胶品种并不多,自然界给我们的馈赠几乎只有一种,那就是生长于热带地区的橡胶树。它们可以分泌出一种富含顺式聚异戊二烯的乳液,经过加工之后,就成了鼎鼎大名的天然橡胶。

但即便是天然橡胶,也是在美洲新大陆被欧洲人发现之后,才开始逐渐流行,直到19世纪初才出现了大型橡胶企业,可以稳定地供应天然橡胶。在那之后,就出现了天然橡胶制作的粉扑。

天然橡胶粉扑足够柔软,但它存在一个很大的缺陷——比较容易引起皮肤过敏。一些人会对天然橡胶中的蛋白质产生过敏反应,在1950年时,福尔门等人就分析了一些皮肤过敏案例,并确定有26宗是因天然橡胶粉扑引起,过敏部位主要出现在脸部和颈部[1]

天然橡胶粉扑造成的皮肤过敏。图片来自:参考文献1

原本是修饰皮肤的工具,却带来了皮肤过敏问题,这不仅是生理伤害,同时也导致了心理创伤。自此之后,粉扑所使用的原料开始逐步转向低致敏性的人工高分子材料。丁腈橡胶、聚氨酯、聚乙烯醇、硅橡胶……一代又一代的新原料,构成了如今市场上花样繁多的粉扑产品。不过,天然橡胶其实也并没有退出历史舞台。经过处理降低蛋白含量,也可以有效减少天然橡胶的过敏问题。

现在,花样繁多的海绵粉扑很多都是人工高分子材料制成。

还要和水“脾气相投”

除了材质本身的弹性,还有两个特性对海绵粉扑的使用舒适度至关重要,一个是孔隙率,另一个就是亲水性了。

这些粉扑海绵是将橡胶原料进行发泡处理得到的,发泡的程度越高,其中就会有越多的孔隙。相对来说,孔隙率越高,与皮肤接触时便会显得越轻软,同时,吸附粉底液的量也会多一些(但这并非必然)。

 电子显微镜下的化妆海绵孔隙结构。图片来自:inoac.co.jp

粉扑是否与水亲合,也会直接影响使用感受。很多海绵粉扑还要满足“干湿两用”的上妆需求,这也对材料提出了更多要求。

要想得到亲水性适宜的粉扑材料,常需要对高分子进行一些改造。比如说丁腈橡胶,这种材料性能优异,但却与水不亲合。为了让它更适合制作化妆海绵,就需要给分子中安上亲水的基团。比如说,在对丁腈橡胶进行硫化时,同时加入一些丙烯酸的多元醇酯共聚,这样最终得到的材料分子中就出现了羟基,亲水性得到明显改善。

充分吸水并膨胀的海绵粉扑(左)与干粉扑(右)。适当的亲水性对化妆海绵十分重要。

当然,亲水性也不是越高越好。与丁腈橡胶相反,聚乙烯醇就是一种亲水性非常好的聚合物。它亲水性实在太好,吸了水之后就很难挤出来,用作粉扑海绵的时候就会很不方便了。这时候,也需要对分子进行化学改造。让聚乙烯醇与甲醛进行缩合,“封闭”部分亲水的羟基,这样才能用得舒坦。只不过,这样处理的后果也会带来甲醛释放的隐患。

天然和人工,谁更好?

说了这么多,还有个问题最后还是要多个嘴。挑选粉扑的时候,导购们也许会强调天然与人工合成的区别,例如说到天然海绵无刺激,或是天然材质吸水性好。不过,这两点其实并不成立。

天然胶乳最大的缺陷之一就是易致敏,据统计,欧美人对天然橡胶的过敏率超过10%,而亚洲人也有2-3%的人群会有敏感反应。至于吸水性的问题,天然橡胶也称不上优异,聚乙烯醇与水性聚氨酯材料的亲水性都要强于天然胶,在孔隙率相同的基础上,使用起来的舒适度也会更高。因此,市面上可以找到的天然胶乳海绵其实并不多,作为消费者也无需为此付出更多成本。

小小的化妆海绵看起来简单,但它背后也少不了材料学技术的支持。下次坐在梳妆台前时,不妨心细体会下现代科技带来的这份舒适与便利吧。(编辑:窗敲雨)

参考资料:

  1. Dorothy Furman, Alexander A. Fisher and Morris Leider. Allergic Eczematous Contact-Type Dermatitis Caused by Rubber Sponges Used for the Application of Cosmetics. J Invest Dermatol. 1950 Sep;15(3):223-31.

显示所有评论

全部评论(27)
  • 1楼
    2017-01-17 08:58 大头米少

    看到作者的头衔还以为这篇文章是要说海绵能好怎……

    [1] 评论
  • 2楼
    2017-01-17 10:58 云中山

    有点意思

    [0] 评论
  • 3楼
    2017-01-17 11:03 septa

    看完更糊涂了,天然橡胶和天然海绵不是一个东西吧?

    [0] 评论
  • 4楼
    2017-01-17 11:43 光-0430
    引用@septa 的话:看完更糊涂了,天然橡胶和天然海绵不是一个东西吧?

    文章说了,一开始用天然橡胶做的粉扑

    [0] 评论
  • 5楼
    2017-01-17 14:16 天降龙虾
    引用@Yehowah 的话:每个高分子心中都有一些柔软的部分,也有一些坚硬的部分。请以此为话题写一篇作文。要求:不少于800字。

    800字+1

    [0] 评论
  • 6楼
    2017-01-17 15:07 Reco-Bye
    引用@Yehowah 的话:每个高分子心中都有一些柔软的部分,也有一些坚硬的部分。请以此为话题写一篇作文。要求:不少于800字。 


    密恐

    [0] 评论
  • 7楼
    2017-01-17 15:57 icemelody

    图五右边那两个也是粉扑吗?看着不是很正经嘛,感觉可以拿来钻洞嘛!

    [2] 评论
  • 8楼
    2017-01-17 16:36 傷口
    引用@icemelody 的话:图五右边那两个也是粉扑吗?看着不是很正经嘛,感觉可以拿来钻洞嘛!

    太软了

    [0] 评论
  • 9楼
    2017-01-17 17:05 手手不乖

    看到天然橡胶过敏就想起那个用套套起疙瘩的新闻。。。

    嗯,我是不是最近看果壳太多了

    [0] 评论
  • 10楼
    2017-01-17 17:16 馒头老妖 有机化学博士,法学学士

    那个花样繁多的粉扑的配图,怎么看起来怪怪的……

    [0] 评论
  • 11楼
    2017-01-17 17:39 icemelody
    引用@icemelody 的话:图五右边那两个也是粉扑吗?看着不是很正经嘛,感觉可以拿来钻洞嘛!

    这位同学你是做什么的?懂很多嘛!

    [0] 评论
  • 12楼
    2017-01-18 09:05 枫织邂逅

    额,我还以为是baby的baby

    [0] 评论
  • 13楼
    2017-01-18 09:17 天涯的雨中风林

    下次开个合理使用化妆海绵的专题?

    [0] 评论
  • 14楼
    2017-01-18 10:06 雷龙小姐

    我现在对什么“天然无加工无毒害”都生理性厌恶了~~


    [0] 评论
  • 15楼
    2017-01-18 10:35 改昵称是个技术活

    所以, 哪种"海绵", 不是柔软的?

    [0] 评论
  • 16楼
    2017-01-18 12:24 samlinlin

    就没有用真正的“海绵”做的吗?生活在海底那种真的“天然海绵”。

    [0] 评论
  • 17楼
    2017-01-18 12:29 影山

    天然海绵是海绵这种生物的尸体做的吧

    淘宝上有卖,没买过

    [0] 评论
  • 18楼
    2017-01-18 16:02 东樯

    为什么没有密恐预警……、

    一直以为海绵是塑料做的呢

    [0] 评论
  • 19楼
    2017-01-18 21:54 梦游侠

    表面张力要大于水的表面张力,临界表面张力不能过大………


    来自 广告位招租
    [0] 评论
  • 20楼
    2017-01-19 09:00 黑色翅膀
    引用@samlinlin 的话:就没有用真正的“海绵”做的吗?生活在海底那种真的“天然海绵”。

    天然海绵大窟窿小眼的,洗澡还行,做粉扑不行。

    [0] 评论
  • 21楼
    2017-01-19 09:18 毛骡 金属材料学博士

    不知道把金属做成那么软的话,有没有人会想买。

    [0] 评论
  • 22楼
    2017-01-19 10:07 卡内其古哈

    那么说其实那些吹嘘天然乳胶枕的也是不靠谱的咯?天然乳胶一样是易致敏的吧

    [0] 评论
  • 23楼
    2017-01-19 11:29 歼灭

    天然两个字基本上就代表着各种各样的特异性抗原,不想过敏就离远点吧

    [0] 评论
  • 24楼
    2017-01-19 19:45 机动要塞

    咳.....这个.......嗯.......怎么看起来这么像.......

    这难道不是跳弹?

    [0] 评论
  • 25楼
    2017-01-19 19:50 qufuliao
    引用@毛骡 的话:不知道把金属做成那么软的话,有没有人会想买。

    无论性能怎样 噱头是足了……

    [0] 评论
  • 26楼
    2017-01-20 21:18 书人LH
    引用@国产零零七 的话:其实我时常感叹现代科技带来的便利、高效与节省时间,比如,洗衣机,电冰箱,电饭锅,电热水器等。特别是,洗衣机,这是一项很伟大的发明。。。============= 说了这么多,还有个问题最后还是要多个嘴...

    话说,导购员对500人次说上推销词后够不够犯罪?这伙人绝对是谣言制造者没错....我以前就听人说过“西藏呼伦贝尔大草原”........

    [0] 评论
  • 27楼
    2017-02-06 15:10 巧克力叉烧包
    引用@Yehowah 的话:每个高分子心中都有一些柔软的部分,也有一些坚硬的部分。请以此为话题写一篇作文。要求:不少于800字。

    题目自拟,除诗歌外体裁不限。

    [0] 评论

显示所有评论

你的评论

登录 发表评论

孙亚飞
孙亚飞 分子美食家

作者的其他文章

更多科研事,扫码早知道

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:18612934101    网上有害信息举报专区    儿童色情信息举报专区