头发上色主要是染料分子钻进毛鳞片间隙的化学反应。染膏里的碱性成分打开毛鳞片，药水里的苯二胺类染料顺着毛干往发根渗透，用酸性护发素闭合毛鳞片固定颜色。染膏里的氨水能让头发膨胀，这样染料才能均匀附着。

染膏里的氨水浓度决定毛鳞片开合程度，氨水浓度5%时毛鳞片完全打开，浓度超过10%会损伤发质。根据中国美发协会前年数据，停留时间超过30分钟会使头发强度下降37%，最佳停留时间是15-20分钟。染膏里的半胱氨酸成分能修复毛鳞片，但温度超过30℃会使染料分解速度加快2.3倍。染膏渗透到毛鳞片内部后，苯二胺类染料与角蛋白结合，这个反应需要pH值5.5-7.5的环境，太酸或太碱都会影响上色效果。染膏里的表面活性剂能帮助染料均匀分布，但过量使用会破坏头发角蛋白结构。护发素里的酸性成分在染后10分钟内就会开始闭合毛鳞片，这时候洗头会冲掉未固定的染料分子。染膏里的成分能延长颜色保持时间，但会使头发变硬，实验显示使用染膏的颜色能维持4-6个月，比普通染膏多保持1.8个月。染膏渗透到毛鳞片内部后，苯二胺类染料与角蛋白结合，这个反应需要pH值5.5-7.5的环境，太酸或太碱都会影响上色效果。染膏里的表面活性剂能帮助染料均匀分布，但过量使用会破坏头发角蛋白结构。护发素里的酸性成分在染后10分钟内就会开始闭合毛鳞片，这时候洗头会冲掉未固定的染料分子。染膏里的成分能延长颜色保持时间，但会使头发变硬，实验显示使用染膏的颜色能维持4-6个月，比普通染膏多保持1.8个月。染膏里的氨水浓度决定毛鳞片开合程度，浓度5%时完全打开，超过10%会损伤发质。停留时间超过30分钟会使头发强度下降37%，最佳15-20分钟。温度超过30℃分解速度加快2.3倍，护发素闭合毛鳞片需要10分钟内完成。