Nanotechnologie a nanomateriály: Nanometrický oxid titaničitý v kosmetice na opalování

Nanotechnologie a nanomateriály: Nanometrický oxid titaničitý v kosmetice na opalování

Citovat slova

Asi 5 % paprsků vyzařovaných sluncem má ultrafialové paprsky s vlnovou délkou ≤ 400 nm. Ultrafialové paprsky ve slunečním světle lze rozdělit na: dlouhovlnné ultrafialové paprsky s vlnovou délkou 320 nm~400 nm, nazývané ultrafialové paprsky typu A (UVA); Středovlnné ultrafialové paprsky o vlnové délce 290 nm až 320 nm se nazývají ultrafialové paprsky typu B (UVB) a krátkovlnné ultrafialové paprsky o vlnové délce 200 nm až 290 nm se nazývají ultrafialové paprsky typu C.

Ultrafialové paprsky mají díky své krátké vlnové délce a vysoké energii velkou destruktivní sílu, která může poškodit pokožku, způsobit záněty nebo spálení a vážně způsobit rakovinu kůže. UVB je hlavním faktorem způsobujícím zánět kůže a spálení sluncem.

1. princip stínění ultrafialových paprsků nano TiO2

TiO _ 2 je polovodič typu N. Krystalická forma nano-TiO _ 2 používaná v kosmetice na ochranu proti slunečnímu záření je obecně rutilová a její zakázaná šířka pásma je 3,0 eV Když UV paprsky s vlnovou délkou menší než 400 nm ozařují TiO _ 2, elektrony na valenčním pásu mohou absorbovat UV paprsky a být excitovány. vodivostní pás a páry elektron-díra jsou generovány současně, takže TiO _ 2 má funkci absorbovat UV paprsky. S malou velikostí částic a četnými frakcemi to výrazně zvyšuje pravděpodobnost blokování nebo zachycení ultrafialových paprsků.

2. Charakteristika nano-TiO2 v opalovací kosmetice

2.1

Vysoká účinnost stínění proti UV záření

Schopnost stínění před ultrafialovým zářením opalovací kosmetiky vyjadřuje ochranný sluneční faktor (hodnota SPF) a čím vyšší hodnota SPF, tím lepší účinek opalovacího krému. Poměr energie potřebné k vytvoření nejnižšího detekovatelného erytému u pokožky potažené přípravky na ochranu proti slunečnímu záření k energii potřebné k vytvoření erytému stejného stupně u pokožky bez přípravků na ochranu proti slunečnímu záření.

Protože nano-TiO2 absorbuje a rozptyluje ultrafialové paprsky, je doma i v zahraničí považován za nejideálnější fyzikální opalovací krém. Obecně je schopnost nano-TiO2 odstínit UVB 3-4krát vyšší než schopnost nano-ZnO.

2.2

Vhodné rozmezí velikosti částic

Schopnost odstínění ultrafialového záření nano-TiO2 je dána jeho absorpční schopností a schopností rozptylu. Čím menší je původní velikost částic nano-TiO2, tím silnější je schopnost absorbovat ultrafialové záření. Podle Rayleighova zákona rozptylu světla existuje optimální původní velikost částic pro maximální schopnost rozptylu nano-TiO2 vůči ultrafialovým paprskům s různými vlnovými délkami. Experimenty také ukazují, že čím delší je vlnová délka ultrafialových paprsků, stínící schopnost nano-TiO 2 závisí spíše na jeho schopnosti rozptylu; Čím kratší je vlnová délka, tím více závisí její stínění na její absorpční schopnosti.

2.3

Vynikající dispergovatelnost a transparentnost

Původní velikost částic nano-TiO2 je pod 100 nm, což je mnohem méně než vlnová délka viditelného světla. Teoreticky může nano-TiO2 propouštět viditelné světlo, když je úplně rozptýlené, takže je transparentní. Díky průhlednosti nano-TiO2 nezakryje pokožku, když se přidá do kosmetiky na ochranu proti slunečnímu záření. Proto může ukázat přirozenou krásu pokožky. Transparentnost je jedním z důležitých indexů nano-TiO2 v kosmetice na ochranu proti slunečnímu záření. Ve skutečnosti je nano-TiO 2 transparentní, ale ne zcela transparentní v kosmetice na ochranu proti slunečnímu záření, protože nano-TiO2 má malé částice, velký specifický povrch a extrémně vysokou povrchovou energii a snadno tvoří agregáty, což ovlivňuje disperzibilitu a průhlednost produkty.

2.4

Dobrá odolnost proti povětrnostním vlivům

Nano-TiO 2 pro opalovací kosmetiku vyžaduje určitou odolnost vůči povětrnostním vlivům (zejména odolnost vůči světlu). Protože nano-TiO2 má malé částice a vysokou aktivitu, po absorbování ultrafialových paprsků bude generovat páry elektron-díra a některé páry elektron-díra migrují na povrch, což vede k atomárnímu kyslíku a hydroxylovým radikálům ve vodě adsorbovaným na povrchu nano-TiO2, který má silnou oxidační schopnost. Způsobí změnu barvy produktů a zápach v důsledku rozkladu koření. Proto musí být na povrch nano-TiO2 potažena jedna nebo více průhledných izolačních vrstev, jako je oxid křemičitý, oxid hlinitý a oxid zirkoničitý, aby se inhibovala jeho fotochemická aktivita.

3. Druhy a vývojové trendy nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 prášek

Produkty nano-TiO2 se prodávají ve formě pevného prášku, který lze podle povrchových vlastností nano-TiO2 rozdělit na hydrofilní prášek a lipofilní prášek. Hydrofilní prášek se používá v kosmetice na vodní bázi, zatímco lipofilní prášek se používá v kosmetice na olejové bázi. Hydrofilní prášky se obecně získávají anorganickou povrchovou úpravou. Většina těchto cizích nano-TiO2 prášků prošla speciální povrchovou úpravou podle oblastí jejich použití.

3.2

Barva pleti nano TiO2

Vzhledem k tomu, že částice nano-TiO2 jsou jemné a snadno rozptýlí modré světlo s kratší vlnovou délkou ve viditelném světle, po přidání do kosmetiky na opalování bude pokožka vykazovat modrý odstín a vypadat nezdravě. Aby se sladila barva pleti, často se do kosmetických přípravků v rané fázi přidávají červené pigmenty, jako je oxid železitý. Avšak kvůli rozdílu v hustotě a smáčivosti mezi nano-TiO2 _ 2 a oxidem železa se často vyskytují plovoucí barvy.

4. Stav výroby nano-TiO2 v Číně

Malý výzkum nano-TiO2 _ 2 v Číně je velmi aktivní a teoretická výzkumná úroveň dosáhla světové pokročilé úrovně, ale aplikovaný výzkum a inženýrský výzkum jsou relativně zaostalé a mnohé výsledky výzkumu nelze transformovat do průmyslových produktů. Průmyslová výroba nano-TiO2 v Číně začala v roce 1997, o více než 10 let později než v Japonsku.

Existují dva důvody, které omezují kvalitu a tržní konkurenceschopnost produktů nano-TiO2 v Číně:

① Výzkum aplikovaných technologií zaostává

Výzkum aplikační technologie potřebuje vyřešit problémy procesu přidávání a hodnocení efektů nano-TiO2 v kompozitním systému. Aplikační výzkum nano-TiO2 v mnoha oblastech nebyl plně rozvinut a výzkum v některých oblastech, jako je opalovací kosmetika, musí být stále prohlouben. nemůže vytvářet sériové značky, aby splňovaly speciální požadavky různých oborů.

② Technologie povrchové úpravy nano-TiO2 vyžaduje další studium

Povrchová úprava zahrnuje anorganickou povrchovou úpravu a organickou povrchovou úpravu. Technologie povrchové úpravy se skládá ze složení činidla pro povrchovou úpravu, technologie povrchové úpravy a zařízení pro povrchovou úpravu.

5. Závěrečné poznámky

Transparentnost, ochrana před ultrafialovým zářením, disperzibilita a světelná odolnost nano-TiO2 v kosmetice na ochranu proti slunečnímu záření jsou důležitými technickými ukazateli pro posouzení její kvality a proces syntézy a metoda povrchové úpravy nano-TiO2 jsou klíčem k určení těchto technických ukazatelů.