同樣是“海綿”，為啥粉撲這么柔軟？

在愛美人士的梳妝臺上，總是少不了幾塊粉撲海綿。這些形狀各異、花色繁多的小物件是粉底的好伙伴。

一個偶然的機會，我知道了粉撲海綿這種東西。作為一個直男，如果僅看外表，我會把它們當(dāng)成洗碗海綿的翻版。但只要輕輕一接觸，就會立刻感到不同：它們摸起來十分柔軟細膩，簡直像嬰兒的皮膚一樣。

同樣是“海綿”，為什么化妝海綿就有如此奇妙的觸感？我們能從它背后的材料化學(xué)中找到答案。

圖片來源：123rf.com.cn正版圖片庫

要柔軟

柔軟是海綿粉撲給人留下的第一印象。硬還是軟（按照專業(yè)的說法，就是剛性和柔性），這對高分子材料的設(shè)計而言可是個不小的難題。

在分子層面，“剛”體現(xiàn)的是分子形狀的固定性，而“柔”則意味著較大的變形空間?！叭嵝浴狈肿涌梢栽诓煌瑮l件下屈伸變換，這可以簡單理解為是化學(xué)鍵的可旋轉(zhuǎn)性造成的。

同樣是六元環(huán)，環(huán)己烷在常溫下就可以轉(zhuǎn)換三種不同造型，而苯只能勉強在三維空間中產(chǎn)生一點扭曲。相對而言，環(huán)己烷顯示出較強的柔性，而苯則是較剛性的分子。環(huán)己烷圖片來源：H. J. Chun et al., Journal of Molecular Spectroscopy, 2016

不過，真實的材料并沒有絕對的“剛”或“柔”。一個長鏈分子既不可能完全固定形狀，也不可能完全隨意變形。如何把握“變形程度”就成了材料設(shè)計的關(guān)鍵。

大多數(shù)高分子其實像是三節(jié)棍，分子鏈中有剛性不可彎曲的部分，但也有一些柔軟的連接點。而材料整體的軟硬，還要看所處的溫度。溫度較低時，剛性的部分整齊排列，柔性部分也沒有什么活動空間，此時的材料比較堅硬，被形象地稱為“玻璃態(tài)”。溫度上升到一定程度之后，原子振動加劇，柔性部分開始有了移動空間，此時的材料就變得柔軟了，但依然保持固態(tài)的外貌，這就進入了“高彈態(tài)”。這兩種狀態(tài)相互轉(zhuǎn)化的溫度就被稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。

很多材料的轉(zhuǎn)變溫度都要高于室溫，也就是說，他們在室溫時呈現(xiàn)硬硬的玻璃態(tài)。而想要做出柔軟的粉撲，就需要那些玻璃化溫度更低的材料——比如說橡膠。

橡膠的分子就如同是一串佛珠，整個鏈條都顯得很柔軟，常溫條件下也可以順利變形。毫無疑問，它們是制作粉撲的好選擇。

一只乳膠手套被液氮冷凍后變成了又脆又硬的模樣，這就是從“高彈態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤安ＡB(tài)”的例子。橡膠材料的這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在低溫下。原視頻來自：Yair Maimon

但不要過敏

最初，人類可選的橡膠品種并不多，自然界給我們的饋贈幾乎只有一種，那就是生長于熱帶地區(qū)的橡膠樹。它們可以分泌出一種富含順式聚異戊二烯的乳液，經(jīng)過加工之后，就成了鼎鼎大名的天然橡膠。

但即便是天然橡膠，也是在美洲新大陸被歐洲人發(fā)現(xiàn)之后，才開始逐漸流行，直到19世紀初才出現(xiàn)了大型橡膠企業(yè)，可以穩(wěn)定地供應(yīng)天然橡膠。在那之后，就出現(xiàn)了天然橡膠制作的粉撲。

天然橡膠粉撲足夠柔軟，但它存在一個很大的缺陷——比較容易引起皮膚過敏。一些人會對天然橡膠中的蛋白質(zhì)產(chǎn)生過敏反應(yīng)，在1950年時，福爾門等人就分析了一些皮膚過敏案例，并確定有26宗是因天然橡膠粉撲引起，過敏部位主要出現(xiàn)在臉部和頸部[1]。

天然橡膠粉撲造成的皮膚過敏。圖片來自：參考文獻1

原本是修飾皮膚的工具，卻帶來了皮膚過敏問題，這不僅是生理傷害，同時也導(dǎo)致了心理創(chuàng)傷。自此之后，粉撲所使用的原料開始逐步轉(zhuǎn)向低致敏性的人工高分子材料。丁腈橡膠、聚氨酯、聚乙烯醇、硅橡膠……一代又一代的新原料，構(gòu)成了如今市場上花樣繁多的粉撲產(chǎn)品。不過，天然橡膠其實也并沒有退出歷史舞臺。經(jīng)過處理降低蛋白含量，也可以有效減少天然橡膠的過敏問題。

現(xiàn)在，花樣繁多的海綿粉撲很多都是人工高分子材料制成。

還要和水“脾氣相投”

除了材質(zhì)本身的彈性，還有兩個特性對海綿粉撲的使用舒適度至關(guān)重要，一個是孔隙率，另一個就是親水性了。

這些粉撲海綿是將橡膠原料進行發(fā)泡處理得到的，發(fā)泡的程度越高，其中就會有越多的孔隙。相對來說，孔隙率越高，與皮膚接觸時便會顯得越輕軟，同時，吸附粉底液的量也會多一些（但這并非必然）。

電子顯微鏡下的化妝海綿孔隙結(jié)構(gòu)。圖片來自：inoac.co.jp

粉撲是否與水親合，也會直接影響使用感受。很多海綿粉撲還要滿足“干濕兩用”的上妝需求，這也對材料提出了更多要求。

要想得到親水性適宜的粉撲材料，常需要對高分子進行一些改造。比如說丁腈橡膠，這種材料性能優(yōu)異，但卻與水不親合。為了讓它更適合制作化妝海綿，就需要給分子中安上親水的基團。比如說，在對丁腈橡膠進行硫化時，同時加入一些丙烯酸的多元醇酯共聚，這樣最終得到的材料分子中就出現(xiàn)了羥基，親水性得到明顯改善。

充分吸水并膨脹的海綿粉撲（左）與干粉撲（右）。適當(dāng)?shù)挠H水性對化妝海綿十分重要。

當(dāng)然，親水性也不是越高越好。與丁腈橡膠相反，聚乙烯醇就是一種親水性非常好的聚合物。它親水性實在太好，吸了水之后就很難擠出來，用作粉撲海綿的時候就會很不方便了。這時候，也需要對分子進行化學(xué)改造。讓聚乙烯醇與甲醛進行縮合，“封閉”部分親水的羥基，這樣才能用得舒坦。只不過，這樣處理的后果也會帶來甲醛釋放的隱患。

天然和人工，誰更好？

說了這么多，還有個問題最后還是要多個嘴。挑選粉撲的時候，導(dǎo)購們也許會強調(diào)天然與人工合成的區(qū)別，例如說到天然海綿無刺激，或是天然材質(zhì)吸水性好。不過，這兩點其實并不成立。

天然膠乳最大的缺陷之一就是易致敏，據(jù)統(tǒng)計，歐美人對天然橡膠的過敏率超過10%，而亞洲人也有2-3%的人群會有敏感反應(yīng)。至于吸水性的問題，天然橡膠也稱不上優(yōu)異，聚乙烯醇與水性聚氨酯材料的親水性都要強于天然膠，在孔隙率相同的基礎(chǔ)上，使用起來的舒適度也會更高。因此，市面上可以找到的天然膠乳海綿其實并不多，作為消費者也無需為此付出更多成本。

小小的化妝海綿看起來簡單，但它背后也少不了材料學(xué)技術(shù)的支持。下次坐在梳妝臺前時，不妨心細體會下現(xiàn)代科技帶來的這份舒適與便利吧。（編輯：窗敲雨）

參考資料：

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.