自然棕染出来是黑色的，因为染发剂里的过氧化氢把头发里的天然色素氧化了。就像铁锅用久了会生锈，头发里的棕红色素被氧化后变成深色。染完发后头发摸起来也变硬了，这就是氧化反应导致的。

染发剂里的过氧化氢浓度越高，氧化反应越快。比如用pH值4.5的染膏染发，温度超过35度时，每过10分钟颜色就会变深2个色度。实验数据显示，当氧化时间超过30分钟，原本棕色的头发会从5号色变成7号黑色。这是因为头发里的角蛋白在氧化过程中，原本的棕红色素（Eumelanin）里的苯环结构被打开，形成更大的共轭体系，吸收更多可见光波长，所以看起来变黑了。染发剂里的氨成分会延缓反应，但一旦氧化完成，颜色就会定格。就像煮鸡蛋加水泡，时间越长蛋白越硬，头发氧化也是这个道理。