Нанотехнологии и наноматериали: нанометров титанов диоксид в слънцезащитна козметика

Нанотехнологии и наноматериали: нанометров титанов диоксид в слънцезащитна козметика

Цитирайте думи

Около 5% от лъчите, излъчвани от слънцето, имат ултравиолетови лъчи с дължина на вълната ≤400 nm. Ултравиолетовите лъчи в слънчевата светлина могат да бъдат разделени на: дълговълнови ултравиолетови лъчи с дължина на вълната от 320 nm~400 nm, наречени А-тип ултравиолетови лъчи (UVA); Ултравиолетовите лъчи със средна вълна с дължина на вълната от 290 nm до 320 nm се наричат ​​ултравиолетови лъчи тип B (UVB), а ултравиолетовите лъчи с къси вълни с дължина на вълната от 200 nm до 290 nm се наричат ​​ултравиолетови лъчи тип C.

Поради късата дължина на вълната и високата си енергия, ултравиолетовите лъчи имат голяма разрушителна сила, която може да увреди кожата на хората, да причини възпаление или слънчево изгаряне и сериозно да причини рак на кожата. UVB е основният фактор, причиняващ възпаление на кожата и слънчево изгаряне.

1. принципът на екраниране на ултравиолетовите лъчи с нано TiO2

TiO _ 2 е полупроводник от N-тип. Кристалната форма на нано-TiO _ 2, използвана в слънцезащитните козметични продукти, обикновено е рутил и неговата забранена ширина на лентата е 3,0 eV Когато UV лъчи с дължина на вълната по-малка от 400 nm облъчват TiO _ 2, електроните във валентната лента могат да абсорбират UV лъчи и да бъдат възбудени лентата на проводимост и двойките електрон-дупка се генерират едновременно, така че TiO _ 2 има функцията да абсорбира UV лъчи. С малък размер на частиците и множество фракции, това значително увеличава вероятността от блокиране или прихващане на ултравиолетовите лъчи.

2. Характеристики на нано-TiO2 в слънцезащитни козметични продукти

2.1

Висока ефективност на UV защита

Ултравиолетовата екранираща способност на слънцезащитните козметични продукти се изразява чрез слънцезащитния фактор (SPF стойност) и колкото по-висока е стойността на SPF, толкова по-добър е слънцезащитният ефект. Съотношението на енергията, необходима за получаване на най-ниската откриваема еритема за кожа, покрита със слънцезащитни продукти, към енергията, необходима за получаване на еритема от същата степен за кожа без слънцезащитни продукти.

Тъй като нано-TiO2 абсорбира и разпръсква ултравиолетовите лъчи, той се счита за най-идеалният физически слънцезащитен крем у дома и в чужбина. Като цяло, способността на нано-TiO2 да екранира UVB е 3-4 пъти по-голяма от тази на нано-ZnO.

2.2

Подходящ диапазон на размера на частиците

Способността за ултравиолетово екраниране на нано-TiO2 се определя от неговата способност за абсорбция и способност за разсейване. Колкото по-малък е първоначалният размер на частиците на нано-TiO2, толкова по-силна е способността за ултравиолетова абсорбция. Съгласно закона на Rayleigh за разсейване на светлината, има оптимален първоначален размер на частиците за максималната способност на нано-TiO2 да разсейва ултравиолетовите лъчи с различни дължини на вълната. Експериментите също така показват, че колкото по-дълга е дължината на вълната на ултравиолетовите лъчи, екраниращата способност на нано-TiO 2 зависи повече от неговата способност за разсейване; Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова повече нейното екраниране зависи от нейната абсорбционна способност.

2.3

Отлична диспергируемост и прозрачност

Първоначалният размер на частиците на нано-TiO2 е под 100 nm, много по-малко от дължината на вълната на видимата светлина. Теоретично нано-TiO2 може да пропуска видима светлина, когато е напълно диспергиран, така че е прозрачен. Поради прозрачността на нано-TiO2, той няма да покрие кожата, когато се добави към слънцезащитни козметични продукти. Поради това може да покаже естествената красота на кожата. Прозрачността е един от важните показатели на нано-TiO2 в слънцезащитните козметични продукти. Всъщност нано-TiO 2 е прозрачен, но не напълно прозрачен в слънцезащитните козметични продукти, тъй като нано-TiO 2 има малки частици, голяма специфична повърхност и изключително висока повърхностна енергия и е лесно да се образуват агрегати, като по този начин се влияе върху диспергируемостта и прозрачността на продукти.

2.4

Добра устойчивост на атмосферни влияния

Nano-TiO 2 за слънцезащитна козметика изисква известна устойчивост на атмосферни влияния (особено устойчивост на светлина). Тъй като нано-TiO2 има малки частици и висока активност, той ще генерира двойки електрон-дупка след абсорбиране на ултравиолетови лъчи и някои двойки електрон-дупка ще мигрират към повърхността, което води до атомен кислород и хидроксилни радикали във водата, адсорбирана на повърхността на нано-TiO2, който има силна окислителна способност. Ще причини обезцветяване на продуктите и миризма поради разлагането на подправки. Следователно, един или повече прозрачни изолационни слоеве, като силициев диоксид, алуминиев оксид и цирконий, трябва да бъдат покрити върху повърхността на нано-TiO2, за да инхибират неговата фотохимична активност.

3. Видове и тенденции на развитие на нано-TiO2

3.1

Нано-TiO2 прах

Нано-TiO2 продуктите се продават под формата на твърд прах, който може да бъде разделен на хидрофилен прах и липофилен прах според повърхностните свойства на нано-TiO2. Хидрофилният прах се използва в козметиката на водна основа, докато липофилният прах се използва в козметиката на маслена основа. Хидрофилните прахове обикновено се получават чрез неорганична повърхностна обработка. Повечето от тези чуждестранни нано-TiO2 прахове са претърпели специална повърхностна обработка в съответствие с техните области на приложение.

3.2

Цвят на кожата нано TiO2

Тъй като нано-TiO2 частиците са фини и лесни за разпръскване на синя светлина с по-къса дължина на вълната във видимата светлина, когато се добавят към слънцезащитни козметични продукти, кожата ще има син оттенък и ще изглежда нездравословна. За да съответстват на цвета на кожата, червени пигменти като железен оксид често се добавят към козметичните формули в ранния етап. Въпреки това, поради разликата в плътността и омокряемостта между нано-TiO2 _ 2 и железен оксид, често се появяват плаващи цветове.

4. Състояние на производството на нано-TiO2 в Китай

Малкомащабните изследвания върху нано-TiO2 _ 2 в Китай са много активни и нивото на теоретичните изследвания е достигнало световното напреднало ниво, но приложните изследвания и инженерните изследвания са относително изостанали и много резултати от изследванията не могат да бъдат трансформирани в индустриални продукти. Промишленото производство на нано-TiO2 в Китай започна през 1997 г., повече от 10 години по-късно от Япония.

Има две причини, които ограничават качеството и пазарната конкурентоспособност на нано-TiO2 продуктите в Китай:

① Изследванията в областта на приложните технологии изостават

Изследването на технологията на приложение трябва да реши проблемите с добавянето на процес и оценка на ефекта на нано-TiO2 в композитна система. Изследванията на приложението на нано-TiO2 в много области не са напълно разработени и изследванията в някои области, като например слънцезащитната козметика, все още трябва да бъдат задълбочени. Поради изоставането на приложните технологични изследвания, китайските нано-TiO2 _ 2 продукти не могат да формират серийни марки, за да отговорят на специалните изисквания на различни области.

② Технологията за повърхностна обработка на нано-TiO2 се нуждае от допълнително проучване

Повърхностната обработка включва неорганична повърхностна обработка и органична повърхностна обработка. Технологията за повърхностна обработка се състои от формула на агент за повърхностна обработка, технология за повърхностна обработка и оборудване за повърхностна обработка.

5. Заключителни бележки

Прозрачността, ултравиолетовото екраниране, диспергируемостта и устойчивостта на светлина на нано-TiO2 в слънцезащитните козметични продукти са важни технически показатели за преценка на неговото качество, а процесът на синтез и методът на повърхностна обработка на нано-TiO2 са ключът за определяне на тези технически индекси.