Nanotehnologija i nanomaterijali: nanometarski titanijum dioksid u kozmetici za zaštitu od sunca

Nanotehnologija i nanomaterijali: nanometarski titanijum dioksid u kozmetici za zaštitu od sunca

Citirajte riječi

Oko 5% zraka koje zrači sunce ima ultraljubičaste zrake sa talasnom dužinom ≤400 nm. Ultraljubičaste zrake na sunčevoj svjetlosti mogu se podijeliti na: dugotalasne ultraljubičaste zrake sa talasnom dužinom od 320 nm~400 nm, koje se nazivaju ultraljubičastim zracima tipa A (UVA); Srednjotalasni ultraljubičasti zraci sa talasnom dužinom od 290 nm do 320 nm nazivaju se ultraljubičastim zracima tipa B (UVB), a kratkotalasni ultraljubičasti zraci sa talasnom dužinom od 200 nm do 290 nm nazivaju se ultraljubičastim zracima C tipa.

Zbog svoje kratke talasne dužine i velike energije, ultraljubičaste zrake imaju veliku destruktivnu moć, koja može oštetiti kožu ljudi, izazvati upalu ili opekotine od sunca i ozbiljno izazvati rak kože. UVB je glavni faktor koji uzrokuje upalu kože i opekotine od sunca.

1. princip zaštite ultraljubičastih zraka nano TiO2

TiO _ 2 je poluvodič N-tipa. Kristalni oblik nano-TiO _ 2 koji se koristi u kozmetici za zaštitu od sunca je općenito rutil, a njegova zabranjena širina pojasa je 3,0 eV Kada UV zraci s talasnom dužinom manjom od 400 nm zrače TiO _ 2, elektroni na valentnom pojasu mogu apsorbirati UV zrake i biti uzbuđeni da provodni pojas, i parovi elektron-rupa se generišu u isto vrijeme, tako da TiO _ 2 ima funkciju apsorpcije UV zraka. S malom veličinom čestica i brojnim frakcijama, ovo uvelike povećava vjerovatnoću blokiranja ili presretanja ultraljubičastih zraka.

2. Karakteristike nano-TiO2 u kozmetici za zaštitu od sunca

2.1

Visoka efikasnost UV zaštite

Sposobnost zaštite od ultraljubičastog zračenja kozmetike za zaštitu od sunca izražena je faktorom zaštite od sunca (SPF vrijednost), a što je veća SPF vrijednost, to je bolji učinak kreme za sunčanje. Omjer energije potrebne da se proizvede najniži eritem koji se može otkriti za kožu obloženu proizvodima za zaštitu od sunca i energije potrebne za stvaranje eritema istog stupnja za kožu bez proizvoda za zaštitu od sunca.

Kako nano-TiO2 apsorbira i raspršuje ultraljubičaste zrake, smatra se najidealnijom fizičkom kremom za sunčanje u zemlji i inostranstvu. Općenito, sposobnost nano-TiO2 da zaštiti UVB je 3-4 puta veća od nano-ZnO.

2.2

Odgovarajući raspon veličine čestica

Sposobnost zaštite od ultraljubičastog zračenja nano-TiO2 određena je njegovom sposobnošću apsorpcije i sposobnošću raspršenja. Što je manja originalna veličina čestica nano-TiO2, to je jača sposobnost apsorpcije ultraljubičastog zračenja. Prema Rayleighovom zakonu raspršenja svjetlosti, postoji optimalna originalna veličina čestica za maksimalnu sposobnost raspršivanja nano-TiO2 na ultraljubičaste zrake različitih valnih dužina. Eksperimenti takođe pokazuju da što je duža talasna dužina ultraljubičastih zraka, sposobnost zaštite nano-TiO 2 više zavisi od njegove sposobnosti raspršivanja; Što je talasna dužina kraća, to više njena zaštita zavisi od njene sposobnosti apsorpcije.

2.3

Odlična disperzibilnost i transparentnost

Originalna veličina čestica nano-TiO2 je ispod 100 nm, daleko manje od talasne dužine vidljive svetlosti. Teoretski, nano-TiO2 može prenijeti vidljivu svjetlost kada je potpuno raspršena, tako da je providna. Zbog prozirnosti nano-TiO2, neće prekriti kožu kada se doda u kozmetiku za zaštitu od sunca. Stoga može pokazati prirodnu ljepotu kože. Transparentnost je jedan od važnih indeksa nano-TiO2 u kozmetici za zaštitu od sunca. U stvari, nano-TiO 2 je transparentan, ali ne i potpuno proziran u kozmetici za zaštitu od sunca, jer nano-TiO2 ima male čestice, veliku specifičnu površinu i izuzetno visoku površinsku energiju, te se lako formiraju agregati, što utiče na disperzibilnost i transparentnost proizvodi.

2.4

Dobra otpornost na vremenske uslove

Nano-TiO 2 za kozmetiku za zaštitu od sunca zahtijeva određenu otpornost na vremenske uvjete (naročito otpornost na svjetlost). Budući da nano-TiO2 ima male čestice i visoku aktivnost, generiraće parove elektron-rupa nakon apsorpcije ultraljubičastih zraka, a neki parovi elektron-rupa će migrirati na površinu, što će rezultirati atomskim kisikom i hidroksilnim radikalima u vodi adsorbiranoj na površini nano-TiO2, koji ima jaku oksidacionu sposobnost. To će uzrokovati promjenu boje proizvoda i miris zbog razgradnje začini. Stoga, jedan ili više prozirnih izolacijskih slojeva, kao što su silicijum dioksid, glinica i cirkonijum, moraju biti premazani na površini nano-TiO2 da bi se inhibirala njegova fotohemijska aktivnost.

3. Vrste i trendovi razvoja nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 prah

Nano-TiO2 proizvodi se prodaju u obliku čvrstog praha, koji se prema površinskim svojstvima nano-TiO2 može podijeliti na hidrofilni prah i lipofilni prah. Hidrofilni puder se koristi u kozmetici na bazi vode, dok se lipofilni puder koristi u kozmetici na bazi ulja. Hidrofilni prahovi se uglavnom dobijaju neorganskom površinskom obradom. Većina ovih stranih nano-TiO2 prahova je podvrgnuta posebnom površinskom tretmanu u skladu sa svojim poljima primene.

3.2

Boja kože nano TiO2

Budući da su nano-TiO2 čestice fine i lako raspršuju plavu svjetlost kraće talasne dužine u vidljivoj svjetlosti, kada se dodaju u kozmetiku za sunčanje, koža će imati plavi ton i izgledati nezdravo. Kako bi se uskladila boja kože, crveni pigmenti poput željeznog oksida često se dodaju kozmetičkim formulama u ranoj fazi. Međutim, zbog razlike u gustoći i vlaženju između nano-TiO2 _ 2 i željeznog oksida, često se pojavljuju plutajuće boje.

4. Status proizvodnje nano-TiO2 u Kini

Mala istraživanja nano-TiO2 _ 2 u Kini su vrlo aktivna, a teorijski nivo istraživanja je dostigao svjetski napredni nivo, ali primijenjena istraživanja i inženjerska istraživanja su relativno zaostali, a mnogi rezultati istraživanja ne mogu se pretočiti u industrijske proizvode. Industrijska proizvodnja nano-TiO2 u Kini počela je 1997. godine, više od 10 godina kasnije od Japana.

Dva su razloga koji ograničavaju kvalitetu i tržišnu konkurentnost nano-TiO2 proizvoda u Kini:

① Istraživanje primijenjene tehnologije zaostaje

Istraživanje tehnologije primjene treba riješiti probleme dodavanja procesa i evaluacije efekata nano-TiO2 u kompozitni sistem. Istraživanje primjene nano-TiO2 u mnogim poljima nije u potpunosti razvijeno, a istraživanja u nekim poljima, kao što je kozmetika za zaštitu od sunca, tek treba da se produbi. Zbog zaostajanja u istraživanju primijenjene tehnologije, kineski nano-TiO2 _ 2 proizvodi ne mogu formirati serijske brendove kako bi zadovoljili posebne zahtjeve različitih područja.

② Tehnologija površinske obrade nano-TiO2 treba dalje proučavati

Površinska obrada uključuje anorgansku površinsku obradu i organsku obradu površine. Tehnologija površinske obrade sastoji se od formule agensa za površinsku obradu, tehnologije površinske obrade i opreme za površinsku obradu.

5. Završne napomene

Transparentnost, učinak zaštite od ultraljubičastog zračenja, disperzibilnost i otpornost na svjetlost nano-TiO2 u kozmetici za zaštitu od sunca važni su tehnički indeksi za procjenu njegovog kvaliteta, a proces sinteze i metoda površinske obrade nano-TiO2 su ključni za određivanje ovih tehničkih indeksa.