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. Odnos energije potrebne da se proizvede najniži uočljivi eritem za kožu obloženu proizvodima za zaštitu od sunca i energije potrebne za stvaranje eritema istog stepena 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.