洗發(fā)水用表面活性劑技術(shù)發(fā)展概況（待續(xù)）

肖進(jìn)新

（北京氟樂(lè)邦表面活性劑技術(shù)研究所，北京 100096）

表面活性劑是大多數(shù)洗發(fā)水配方的“心臟”，并在這些體系中扮演著許多不同的角色[1-4]。它們的主要功能是去除毛發(fā)上的皮脂和固體顆粒，但對(duì)起泡、構(gòu)建產(chǎn)品黏度、活性物懸浮以及香精的加溶也很重要。表面活性劑在基于陽(yáng)離子聚合物的沉積體系的性能中也起著關(guān)鍵作用，這種體系被用來(lái)將活性物輸送到頭發(fā)和頭皮上。除此之外，在表面活性劑的選擇上，其混合后還必須做到對(duì)皮膚、頭發(fā)和眼睛盡可能溫和。

對(duì)于任何一個(gè)首次進(jìn)入洗發(fā)水表面活性劑領(lǐng)域的人來(lái)說(shuō)，大量可供選擇的原料，以及許多關(guān)于其功效的說(shuō)法都是令人望而生畏的。本綜述對(duì)洗發(fā)水用表面活性劑的知識(shí)進(jìn)行了概述，以幫助配方師打造最有效的產(chǎn)品。首先，分析了與洗發(fā)水表面活性劑有關(guān)的5個(gè)主要好處：清潔、起泡、流變控制、皮膚溫和性以及聚合物沉積。針對(duì)以上每一項(xiàng)都描述了實(shí)驗(yàn)室用來(lái)選擇最佳性能的表面活性劑的篩選方法。同時(shí)為獲得某種好處，有必要考察結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，這將對(duì)表面活性劑的合理選擇有所幫助。然后，介紹了對(duì)于任何給定的洗發(fā)水，選擇最合適的表面活性劑混合物所需要采取的步驟。隨后詳細(xì)描述了廣泛使用的主表面活性劑（primary surfactant）和輔助表面活性劑（secondary surfactant），并對(duì)特殊表面活性劑（specialized surfactant）進(jìn)行了綜述。最后，介紹了“更綠色”的表面活性劑、“無(wú)硫酸鹽”的洗發(fā)水配方以及有組織結(jié)構(gòu)的液相的新進(jìn)展。

至于洗發(fā)水表面活性劑性質(zhì)及效果背后的膠體與界面科學(xué)的詳細(xì)解釋，不屬于本綜述的范圍，讀者可參考相關(guān)教科書(shū)[5,6]。對(duì)所有可用于配方的表面活性劑的全面描述可參照文獻(xiàn)[7–10]。

1 表面活性劑的清潔作用

如前所述，與洗發(fā)水表面活性劑有關(guān)的主要功能有：清潔、起泡、流變控制、皮膚溫和性以及聚合物沉積，其中，頭發(fā)的清潔無(wú)疑是最重要的。事實(shí)上，任何洗發(fā)水的主要使用目的都是清潔頭發(fā)。大多數(shù)現(xiàn)代洗發(fā)水，以烷基醚硫酸鹽為基礎(chǔ)，清洗頭發(fā)非常有效。因此，配方師通常很少考慮洗發(fā)水的清潔特性。然而，消費(fèi)者對(duì)更溫和、“更綠色”的新產(chǎn)品的需求意味著，這一領(lǐng)域需要一套新技術(shù)來(lái)解決。洗發(fā)水表面活性劑的清潔作用已有許多綜述[4,11–14]。表面活性劑的洗滌效果對(duì)不同類型的頭發(fā)污垢是不同的。為描述這些不同的機(jī)理，頭發(fā)污垢被分解成4部分：皮脂；皮膚細(xì)胞碎片（頭屑）；來(lái)自空氣的固體污染物；頭發(fā)自我產(chǎn)生的污垢。

表面活性劑去除皮脂共有4種工作機(jī)理：卷起（roll-up）；自發(fā)乳化；滲透；加溶。盡管這些機(jī)理每一個(gè)都有很好的證據(jù)，但仍不清楚哪些是最重要的。實(shí)際情況可能是，所有機(jī)理同時(shí)參與，使得皮脂被去除。第1種機(jī)理，即卷起機(jī)理，是由Adam于1937年首次提出的[15,16]。該機(jī)理中，導(dǎo)致油從固體表面脫離的驅(qū)動(dòng)力是表面活性劑所引起的皮脂/水以及頭發(fā)/水的界面張力的降低。這使得兩個(gè)界面的表面積均增大，并驅(qū)使皮脂類的脂質(zhì)被卷起形成圓形的液滴，并從頭發(fā)表面分離出來(lái)。一旦去除，脂質(zhì)污垢就會(huì)傾向于停留在溶液中，因?yàn)楸砻婊钚詣┦诡^發(fā)被潤(rùn)濕、而濕發(fā)表面不再是油性物質(zhì)易于附著的表面。盡管理論很吸引人，但卷起機(jī)理的基礎(chǔ)是假定污垢是自由流動(dòng)的液體。在實(shí)際情況中，皮脂更粘稠，近乎蠟狀，尤其隨著時(shí)間推移更是如此[11]。Lochhead也指出，卷起機(jī)理可能最適用于受損發(fā)質(zhì)，因?yàn)槭軗p發(fā)質(zhì)的表面更具親水性[4]。

第2種機(jī)理，自發(fā)乳化，是卷起機(jī)理的延伸。該機(jī)理認(rèn)為，脂質(zhì)/水間界面張力的降低使得界面的表面積得以擴(kuò)大，并使得較大的污垢沉積物得以變成小的脂質(zhì)污垢碎片[16]。這些小碎片會(huì)自發(fā)形成乳化的脂質(zhì)液滴，其很容易被去除。乳化機(jī)理更適合用來(lái)解釋來(lái)自于大面積脂質(zhì)污垢的油的乳化（即脂質(zhì)污垢太大而不能卷起）。然而，該機(jī)理仍依賴于污垢是流動(dòng)的液體。

第3種機(jī)理——去污的滲透機(jī)理，最早是由Lawrence于1959年提出的，他觀察到許多皂類及表面活性劑可以滲透到不溶的脂質(zhì)污垢中，并在污垢-水界面處生成液晶相[17,18]。該機(jī)理認(rèn)為，攪動(dòng)體系會(huì)把這種相對(duì)松動(dòng)的物料拉走，露出下面一層新的油性污垢，以此類推。

最后，第4種機(jī)理，即去除污垢的膠束機(jī)理，包括將脂質(zhì)污垢分子從污垢表面轉(zhuǎn)移到粘附在油/水界面上的膠束中。該機(jī)理依賴于膠束在頭發(fā)表面的吸附、脂質(zhì)向膠束的轉(zhuǎn)移、以及將含油的膠束剝離回到體相溶液中這3個(gè)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)[19]。膠束機(jī)理是唯一能夠很容易地解釋脂質(zhì)污垢的選擇性去除的機(jī)理，因?yàn)樗皇菑捏w相水平而是從分子水平來(lái)考慮脂質(zhì)污垢的去除。

實(shí)驗(yàn)室對(duì)洗發(fā)水去污力的檢測(cè)涉及給發(fā)束施加定量的合成皮脂。Thompson等描述的實(shí)驗(yàn)方案非常有用，可以用來(lái)人工弄臟頭發(fā)、模擬各種清潔過(guò)程并通過(guò)氣相色譜分析頭發(fā)上殘留的脂質(zhì)[20]。利用這些方案，Clarke等比較了三種表面活性劑的去污力，即月桂醇醚（2）硫酸鈉、十二烷基硫酸銨和辛醇醚/癸醇醚（1）硫酸鈉[21]。他們的研究表明，在一次和十次洗滌周期后，月桂醇醚（2）硫酸鈉去除皮脂最有效。同時(shí)該研究還表明，十二烷基硫酸銨和辛醇醚/癸醇醚（1）硫酸鈉從頭發(fā)上有選擇性地去除不同的皮脂成分。他們認(rèn)為，月桂醇醚（2）硫酸鈉的有效性與其優(yōu)越的去污力有關(guān)，而優(yōu)越的去污力又緣于其更低的臨界膠束濃度（cmc）。不同皮脂成分的選擇性去除，指向了膠束機(jī)理（該機(jī)理對(duì)皮脂去除確實(shí)很重要）。在另一項(xiàng)研究中，Clarke等也發(fā)現(xiàn)，在較高的洗滌溫度下，皮脂去除的選擇性更強(qiáng)[22]。Clarke等沒(méi)有對(duì)該影響作出解釋。

在疏水尾給定的情況下，不同表面活性劑的相對(duì)增溶能力通常遵循如下順序：非離子表面活性劑 ＞ 陽(yáng)離子表面活性劑 ＞ 陰離子表面活性劑[5]。眾所周知，非離子表面活性劑，如烷基多糖苷，其具有低cmc，對(duì)于皮膚和皮脂脂質(zhì)是非常有效的洗滌劑。不幸的是，作為洗發(fā)水中主要的表面活性劑，烷基多糖苷的加入會(huì)使頭發(fā)感覺(jué)被剝離和干燥。盡管它們對(duì)皮膚很溫和，但也會(huì)提取脂質(zhì)并增加皮膚的干燥程度[23]。

人們普遍認(rèn)為，從頭發(fā)上將頭皮屑和固體空氣污染物去除是通過(guò)表面活性劑的“鋪展力（spreading forces）”實(shí)現(xiàn)的，這種鋪展力強(qiáng)迫水進(jìn)入到污垢/水界面，同時(shí)形成穩(wěn)定的分散液以阻止被移除的污垢再沉積[13]。眾所周知，陰離子表面活性劑增大了污垢粒子和頭發(fā)上雙電層的負(fù)電勢(shì)，從而增大表面之間的斥力。這有助于在洗滌過(guò)程中使分散體系穩(wěn)定，并防止污垢粒子的再沉積。陽(yáng)離子表面活性劑在清潔固體污垢方面比陰離子表面活性劑的效果要差得多，因?yàn)樗鼈儠?huì)造成逆向的清潔作用（這種清潔作用還不如純水）[13]。

水動(dòng)力對(duì)去除固體污垢顆粒非常重要。這對(duì)于去除較大的污垢粒子非常有效。然而，在接近頭發(fā)表面處由于流速下降，會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：污垢粒子與頭發(fā)表面之間的范德華吸引力會(huì)超過(guò)來(lái)自水的推力。小于0.1 μm的污垢粒子無(wú)法輕易從織物材料或頭發(fā)上用洗滌劑去除[13,14]。對(duì)于織物，這導(dǎo)致面料不可逆轉(zhuǎn)地顏色變灰。對(duì)于頭發(fā)，這表明像細(xì)沙這樣的污垢（直徑90 μm）可能很容易從頭發(fā)上去除，但是，空氣傳播的超細(xì)顆粒污染物，例如來(lái)自于燃燒引擎（＜ 2.5 μm，被稱為PM2.5）的則可能更難去除。目前文獻(xiàn)缺乏這類數(shù)據(jù)，今后應(yīng)進(jìn)一步研究洗發(fā)水在去除不同尺寸的固體污垢方面的有效性，尤其是污染物顆粒。

洗發(fā)水去除頭發(fā)自我產(chǎn)生的污垢其機(jī)理尚不明確，且似乎暫無(wú)規(guī)律能幫助指導(dǎo)表面活性劑的選擇。與皮脂不同的是，在發(fā)用產(chǎn)品中使用的調(diào)理表面活性劑、聚合物和硅樹(shù)脂，可能有時(shí)不容易通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)的基于陰離子表面活性劑的洗發(fā)水來(lái)清除。例如，Robbins等發(fā)現(xiàn)，采用陰離子表面活性劑來(lái)洗滌，結(jié)果表明單功能陽(yáng)離子表面活性劑沒(méi)有被完全去除[24]。Hannah等的工作表明，在洗發(fā)水使用過(guò)程中，聚季銨鹽型聚合物與陰離子表面活性劑之間形成的凝聚物可抵抗隨后的沖洗，難以從頭發(fā)上去除[25]。如果洗發(fā)水產(chǎn)品配方不仔細(xì)調(diào)制，這將可能導(dǎo)致積聚（build-up）的問(wèn)題。Haake等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)在月桂醇醚硫酸鈉水溶液中洗滌多次后，典型的2合1洗發(fā)水所沉積的硅樹(shù)脂也只是逐漸被去除[26]。在某些情況下，3次洗滌后，沉積的硅樹(shù)脂只有50%被清除。普遍認(rèn)為，氨端聚二甲基硅氧烷（amodimethicones）和有機(jī)硅季銨鹽（silicone quats）對(duì)頭發(fā)有最強(qiáng)的親和力（與非極性的聚二甲基硅氧烷相比）[27]。因此，使用這些成分，積聚的風(fēng)險(xiǎn)更大，配方師使用時(shí)要小心謹(jǐn)慎。

2 表面活性劑的泡沫性能

雖然表面活性劑在洗發(fā)水中的主要功能是清潔，但實(shí)際上，更多時(shí)候常常是泡沫性能捕獲了消費(fèi)者的“芳心”。泡沫是產(chǎn)品質(zhì)量的重要特征。當(dāng)然，具有諷刺意味的是，從技術(shù)上講，泡沫并不一定與產(chǎn)品的清潔能力有關(guān)。盡管如此，消費(fèi)者還是要求洗發(fā)水起泡容易并產(chǎn)生大量的奶油狀泡沫。

對(duì)于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，Rieger綜述了泡沫的產(chǎn)生其背后的科學(xué)原理[2]。對(duì)于用洗發(fā)水產(chǎn)生泡沫，Lochhead也做了綜述[4]。表面活性劑之所以能幫助產(chǎn)生泡沫，是因?yàn)槠淠軌蛟跉?水界面處濃集，并降低表面張力。在洗發(fā)過(guò)程中，形成了一個(gè)個(gè)小氣泡，每一個(gè)都被液體所包圍。這些氣泡拉伸了氣/水界面的表面積。如果沒(méi)有表面活性劑，水的表面張力太高，會(huì)使氣泡迅速關(guān)閉。然而，在表面活性劑存在下，氣泡被穩(wěn)定下來(lái)并更持久。完全成形的泡沫由氣泡壁（或稱為液膜）和3個(gè)氣泡的交界（或稱為Plateau邊界）組成。 液膜被在氣/水界面處吸附的表面活性劑所穩(wěn)定。泡沫通過(guò)析液或通過(guò)戳破液膜而瓦解。

表面活性劑結(jié)構(gòu)與泡沫的產(chǎn)生極其持續(xù)性之間的關(guān)系是復(fù)雜的。普遍認(rèn)為，低cmc的表面活性劑大多具有良好的起泡性。然而，非離子表面活性劑（盡管具有較低的cmc）通常泡沫不太好，因?yàn)樗鼈冊(cè)跉?水界面處的橫向排列有困難。一般來(lái)說(shuō)，非常純的表面活性劑，即使具有理想的結(jié)構(gòu)，也不能產(chǎn)生好的泡沫。最好的泡沫是在使用表面活性劑混合物并引入泡沫促進(jìn)劑（foam booster）時(shí)得到的。除了這些常規(guī)經(jīng)驗(yàn)之外，似乎沒(méi)有任何詳細(xì)的規(guī)律來(lái)預(yù)測(cè)哪種表面活性劑或表面活性劑混合物能產(chǎn)生最好的泡沫，這是一個(gè)需要反復(fù)試錯(cuò)才可能解決的問(wèn)題。

欲使泡沫穩(wěn)定，有多種不同的方法。液相的增稠可幫助液膜抵抗形變或被刺破。此外，液相增稠會(huì)減緩排液速度，并幫助泡沫維持更久。配方師可用此法穩(wěn)定泡沫，有很多聚合物型的流變改性劑（rheology modifier）和增稠劑可供選擇。對(duì)于以十二烷基硫酸鈉或月桂醇醚硫酸鈉為基礎(chǔ)的洗發(fā)水，其液相用氯化鈉增稠同樣有助于穩(wěn)定泡沫。一些兩性表面活性劑和非離子表面活性劑可作為輔助表面活性劑被添加到洗發(fā)水中，其促進(jìn)起泡并使泡沫從松散的結(jié)構(gòu)變成更細(xì)密的泡沫。然而，泡沫促進(jìn)劑的加入似乎更是一種“藝術(shù)”而不是一門科學(xué)。Rieger認(rèn)為，促進(jìn)泡沫的機(jī)理本質(zhì)上是未知的[2]?；蛟S，在某種程度上，可能與其如何影響洗發(fā)水的體相粘度有關(guān)。目前，洗發(fā)水中最常用的泡沫促進(jìn)劑是烷醇酰胺和甜菜堿，例如椰油酰胺單乙醇胺和椰油酰胺丙基甜菜堿。脂肪醇作為雜質(zhì)多見(jiàn)于烷基硫酸鹽表面活性劑中，對(duì)泡沫也有促進(jìn)作用[2]。為得到最佳泡沫，烷醇酰胺和甜菜堿經(jīng)常被添加到陰離子型主表面活性劑中，以10份陰離子對(duì)1份泡沫促進(jìn)劑的比例[3]。一個(gè)典型的洗發(fā)水，為產(chǎn)生泡沫會(huì)含有：質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的月桂醇醚硫酸鈉和1%的椰油酰胺丙基甜菜堿。當(dāng)然，調(diào)節(jié)不同的比例也可用來(lái)提高粘度和產(chǎn)品的溫和性（對(duì)此后面會(huì)加以討論）。除了上述方法外，眾所周知，很少量的（＜0.5%）高分子量、水溶性的聚乙二醇聚合物（如PEG-800）可以以相對(duì)較低的成本，幫助洗發(fā)水產(chǎn)生更細(xì)密、更奶油狀的泡沫[28]。添加少量的（0.1%～0.3%）陽(yáng)離子型聚合物調(diào)理劑是為了對(duì)頭發(fā)產(chǎn)生調(diào)理作用，而作為額外的加分項(xiàng)，其對(duì)洗發(fā)水的泡沫品質(zhì)亦可產(chǎn)生積極效果。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試洗發(fā)水泡沫性能的手段多種多樣，并且經(jīng)常不同實(shí)驗(yàn)室所采取的方法也不盡相同[29]。Ross-Miles法[30]的歷史可追溯至1941年，是洗滌劑制造商最常用的方法。該法是將表面活性劑的稀溶液從固定高度滴入盛放相同稀溶液的池中，并測(cè)量由此產(chǎn)生的泡沫的高度。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉比較；然而，其最大缺點(diǎn)是與洗發(fā)水在消費(fèi)者頭發(fā)上起泡的關(guān)聯(lián)性很小。量筒震動(dòng)法（cylinder shake method）是化妝品行業(yè)評(píng)價(jià)洗發(fā)水和沐浴露的泡沫最常用的方法[29]。該法是將稀釋過(guò)的洗發(fā)水溶液放入一個(gè)具塞量筒內(nèi)，將量筒密封，然后旋轉(zhuǎn)多次以產(chǎn)生泡沫。該方法可用于測(cè)量起泡快慢、泡沫體積和析液時(shí)間。也可引入人工皮脂以考察洗發(fā)水對(duì)非常臟的頭發(fā)的效果。更多用來(lái)測(cè)定洗發(fā)水泡沫的實(shí)驗(yàn)室方法見(jiàn)于Klein的綜述[29]。Klein認(rèn)為，目前為止最有效的方法是漢高公司（Henkel Corporation）開(kāi)發(fā)的攪拌器泡沫體積/析液測(cè)試。該測(cè)試方法是在29 ℃將4 g 10%的洗發(fā)水溶液加入到146 g水中（硬度50 mg/kg）。溶液在攪拌器中以中等速度攪拌10 s。將泡沫倒入1 000 mL量筒中測(cè)量體積，3.5 min后記錄泡沫-水界面位置，以此來(lái)標(biāo)度泡沫的析液情況。此外，攪拌時(shí)間可以減少到5 s，以確定起泡的快慢。

自動(dòng)泡沫測(cè)試儀已經(jīng)被引入市場(chǎng)，以幫助配方師調(diào)制配方。SITA泡沫測(cè)試儀R2000（SITA Foam Tester R2000（Messtechnik GmbH））能對(duì)稀釋的洗發(fā)水的泡沫特征進(jìn)行可重復(fù)的自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)。其他設(shè)備包括FoamScan泡沫分析儀（FoamScan foam analyser（Teclis Instruments））和DFA100動(dòng)態(tài)泡沫分析儀（DFA100 Dynamic Foam Analyzer（Orbit Research Associates Private Limited））。

3 表面活性劑的相行為及表面活性劑在流變性控制中的作用

除了具有良好的清潔和起泡作用外，高品質(zhì)的洗發(fā)水還需要有一個(gè)均衡的流變學(xué)“指紋”。這個(gè)“指紋”需要在產(chǎn)品使用的不同階段提供不同的好處。如果我們首先考慮更標(biāo)準(zhǔn)的洗發(fā)水，那么，在商店里和浴室里，如果用透明的瓶子來(lái)盛裝，隨著瓶子從一邊傾斜到另一邊它需要流動(dòng)得很好，這暗示著產(chǎn)品質(zhì)量。用洗頭盆或在淋浴時(shí)，它需要很容易地分配到手中，沒(méi)有粘滯拉絲的感覺(jué)，如果是采用泵壓抽吸的情況更是如此。它還需要在手中有合適的外觀和稠度，并需要很容易地散布到發(fā)絲間。如果接下來(lái)考慮一種更不尋常洗發(fā)水，其采用的是結(jié)構(gòu)化表面活性劑技術(shù)，那么這可能會(huì)有一個(gè)不同的“指紋”，例如，在手上有一種類似乳液的感覺(jué)，但很容易在發(fā)絲間擴(kuò)散。除了感官上的好處，洗發(fā)水也經(jīng)常需要懸浮一些物質(zhì)，如珠光體，硅樹(shù)脂，去屑劑和封裝的活性物質(zhì)。這對(duì)產(chǎn)品的流變學(xué)“指紋”提出了新的要求，因?yàn)樗鼈冃枰趶V泛的存儲(chǔ)溫度范圍內(nèi)具有很高的屈服點(diǎn)。

洗發(fā)水流變性質(zhì)的核心是配方中包含的表面活性劑的相行為，換句話說(shuō)，在產(chǎn)品中表面活性劑聚集在一起并形成三維結(jié)構(gòu)的方式。表面活性劑的相行為是一個(gè)復(fù)雜的大命題，不在本綜述的討論范圍內(nèi)。然而，有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)能幫助配方師為特定的相行為選擇最佳的表面活性劑。第一，表面活性劑形成不同結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)是分子本身的幾何構(gòu)型[31]。臨界排列參數(shù)（PC）是一個(gè)概念上的工具，用于從數(shù)值上描述表面活性劑的不同構(gòu)型。利用表面活性劑頭基的橫截面積以及尾巴的體積和長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。如圖1所示，PC＜ 0.5的表面活性劑傾向于在水中形成膠束結(jié)構(gòu)，其烷基鏈朝內(nèi)。在洗發(fā)水中最常用的陰離子表面活性劑基本屬于這一類，是很好的洗滌劑。相對(duì)地，PC= 1的表面活性劑可形成層狀相和液晶。當(dāng)然，PC是一種過(guò)于簡(jiǎn)化的方法，而頭基區(qū)域的相對(duì)大小常常會(huì)被pH值或各種反離子所改變。表面活性劑的排列也可通過(guò)使用助表面活性劑（co-surfactant）進(jìn)行調(diào)節(jié)。盡管如此，PC仍然是一個(gè)很好的起點(diǎn)，有助于解釋許多常見(jiàn)現(xiàn)象，并作為一個(gè)基本的指導(dǎo)方針，對(duì)表面活性劑的選擇有所幫助。

圖1 表面活性劑臨界排列參數(shù)（PC）的改變對(duì)聚集結(jié)構(gòu)的影響Fig.1 Sc hematic illustrating the effects of changes in critical packing parameter（PC） of surfactants and the effects on aggregation structures

表面活性劑的相行為常常是由表面活性劑的濃度所驅(qū)動(dòng)的。隨著濃度的增加，許多陰離子表面活性劑都經(jīng)歷相似的相變順序[1]。在低濃度且高于cmc時(shí)，它們傾向于形成低粘度、各向同性的膠束溶液。隨著濃度的升高，膠束拉長(zhǎng)成棒狀，最終堆疊形成高粘度的六角相。隨著濃度的進(jìn)一步升高，它們形成了較低粘度的液晶層狀相，然后是反六角相，最后是反膠束。這種對(duì)濃度效應(yīng)的描述當(dāng)然是過(guò)于簡(jiǎn)化了，很多不同的液晶、或者中間相，在文獻(xiàn)中已被描述過(guò)，并且它們會(huì)隨著表面活性劑的混合使用、濃度、溫度以及其他多種因素而變化。盡管如此，這里顯示的相行為的順序?qū)υS多用于洗發(fā)水的陰離子型表面活性劑（如烷基硫酸鹽和烷基醚硫酸鹽）都成立。這一順序解釋了表面活性劑濃溶液隨著稀釋所經(jīng)常遇到的問(wèn)題。這也意味著很難創(chuàng)造出“濃縮”的洗發(fā)水產(chǎn)品，因?yàn)楸砻婊钚詣┰诟邼舛认略斐上窗l(fā)水具有高粘度，很難傾倒和稀釋。

3種測(cè)量方法可以用來(lái)定義洗發(fā)水的流變學(xué)指紋。第一，產(chǎn)品在不同剪切速率下的粘度通常用流動(dòng)曲線來(lái)表征[32]。大多數(shù)洗發(fā)水都表現(xiàn)出非牛頓的流動(dòng)特性，并在低剪切速率下具有較高的粘度。這通常是有利的，因?yàn)樵诘图羟兴俾氏拢ɡ纾瑢a(chǎn)品分配到手中）較高的粘度暗示著產(chǎn)品質(zhì)量。而在高剪切速率下（如將產(chǎn)品分散在頭發(fā)上）低粘度使產(chǎn)品更容易應(yīng)用。低剪切速率下的高粘度也能幫助原料在產(chǎn)品中懸浮。為使不同尺寸和相對(duì)密度的原料懸浮，有多種方法可以用來(lái)計(jì)算其所需的屈服點(diǎn)[33,34]。很多粘度計(jì)都可測(cè)量流動(dòng)曲線[32]，包括旋轉(zhuǎn)式和錐板式的儀器。第二種用于流變學(xué)指紋的測(cè)量方法是表征體系的粘彈性，即產(chǎn)品在剪切作用下恢復(fù)粘度的容易程度[32]。大多數(shù)洗發(fā)水都表現(xiàn)出假塑性特征，且其流動(dòng)性具有一定彈性[35]。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)楫a(chǎn)品彈性太強(qiáng)在剪切后可能會(huì)變稠太快并呈拉絲狀，或者在取用時(shí)可能會(huì)被吸回到瓶子里。產(chǎn)品的粘彈性可以在一系列振蕩粘度計(jì)上測(cè)量[32]，包括錐板式儀器。指紋的第三種測(cè)量方法與取用時(shí)洗發(fā)水的拉絲程度有關(guān)。可用一種掛線裝置來(lái)表征拉絲程度[36]。

指紋表征的一個(gè)額外因素是洗發(fā)水可能對(duì)溫度敏感。在20 ℃具有良好流動(dòng)性的產(chǎn)品，舉個(gè)例子，可能在寒冷的浴室中變得粘稠呈果凍狀。另一個(gè)在20 ℃能有效懸浮珠狀物的產(chǎn)品在夏季高溫時(shí)可能會(huì)不穩(wěn)定。因此，對(duì)產(chǎn)品可能儲(chǔ)存或使用的溫度范圍進(jìn)行全面的測(cè)試是很重要的。

烷基硫酸鹽和烷基醚硫酸鹽表面活性劑的流變性質(zhì)是為人們所熟知的。這些表面活性劑通常用于低成本地粘度構(gòu)建。研究表明，少量添加氯化鈉的烷基硫酸鹽和烷基醚硫酸鹽水溶液其為球狀膠束，流動(dòng)情況與牛頓流體相似（即粘度與剪切速率無(wú)關(guān)）[1，4]。如前所述，這種行為是由其較低的PC驅(qū)動(dòng)的。在這些表面活性劑中加入鹽可以減少頭基間的靜電排斥，從而促使膠束向蠕蟲(chóng)狀膠束轉(zhuǎn)變[1,4]。鹽能減少頭基的有效面積，提高PC值，改變排列行為。蠕蟲(chóng)狀膠束在溶液中的行為與聚合物相似，通過(guò)類似纏繞的機(jī)理增加配方粘度[1]。在基于烷基硫酸鹽和烷基醚硫酸鹽的配方中加入鹽溶液或鹽水，用簡(jiǎn)易臺(tái)式粘度計(jì)測(cè)量就會(huì)得到熟悉的鹽曲線。在很高的鹽濃度下，粘度又會(huì)下降，因?yàn)楫?dāng)膠束變成平行的棒狀膠束時(shí)，彼此間更容易滑動(dòng)[1]。通常最好保持在鹽曲線的上升部分。這樣產(chǎn)品粘度更容易調(diào)節(jié)和控制。在某些情況下，產(chǎn)品粘度需要降回去。很多試劑能達(dá)到這個(gè)目的，包括乙醇、丙二醇、聚丙二醇和二甲苯磺酸鈉。

鹽的加入不僅增加了烷基硫酸鹽和烷基醚硫酸鹽溶液在大多數(shù)剪切速率下的粘度，而且促使溶液成為非牛頓的剪切變稀流體。此時(shí)，所得溶液在低剪切速率下具有相對(duì)較高的粘度。如前所述，這對(duì)于產(chǎn)品美學(xué)和原料的懸浮來(lái)說(shuō)是可取的。人們認(rèn)為，高剪切速率下的粘度下降是由于蠕蟲(chóng)狀膠束“列隊(duì)成線”引起的，從而在快速剪切作用下更容易互相滑動(dòng)。該效應(yīng)是可逆的，隨著剪切速率的降低，蠕蟲(chóng)狀膠束再次纏繞，粘度增大。

烷基硫酸鹽和烷基醚硫酸鹽表面活性劑其用鹽增稠的水溶液，也具有粘彈性。它們的行為通常類似Maxwell流體，具有粘彈性[35]。Balzer 等的研究表明，理解粘度和彈性的平衡可以解釋產(chǎn)品在取用時(shí)的拉絲程度[35]。

將低分子量、非離子型或兩性型表面活性劑添加到以烷基硫酸鹽或烷基醚硫酸鹽為基礎(chǔ)的洗發(fā)水中也可使產(chǎn)品變稠。這些輔助表面活性劑有時(shí)被稱為疏水增稠劑，因?yàn)槠浞肿又型榛溦甲陨淼谋壤畲骩37]。它們包括椰油酰胺單乙醇胺和椰油酰胺丙基甜菜堿。這些疏水增稠劑通常的作用是會(huì)產(chǎn)生更多蠕蟲(chóng)狀膠束，并促進(jìn)更多的非牛頓流體行為。在實(shí)踐中，它們也會(huì)把鹽曲線推向左邊。這意味著它們可以在低鹽水平下增加產(chǎn)品粘度，使產(chǎn)品更容易用鹽水增稠。

高分子量、聚合物型非離子表面活性劑也可以添加到以烷基硫酸鹽或烷基醚硫酸鹽為基礎(chǔ)的洗發(fā)水中來(lái)增加粘度。它們被稱為親水性增稠劑，因?yàn)槠浞肿又懈叨壬煺沟摹⒁已趸念^基占自身的比例最大[37]。它們包括PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯和PEG-7甘油椰油酸酯。這些增稠劑可以增大膠束尺寸或橋聯(lián)鄰近的膠束，并促進(jìn)更多的類似于牛頓流體的流動(dòng)[37]。