Nanoteknologi og nanomaterialer: Nanometer titandioxid i solcremekosmetik

Nanoteknologi og nanomaterialer: Nanometer titandioxid i solcremekosmetik

Citer ord

Omkring 5 % af de stråler, som solen udstråler, har ultraviolette stråler med en bølgelængde ≤400 nm. Ultraviolette stråler i sollys kan opdeles i: langbølgede ultraviolette stråler med en bølgelængde på 320 nm~400 nm, kaldet A-type ultraviolette stråler (UVA); Mellembølgede ultraviolette stråler med en bølgelængde på 290 nm til 320 nm kaldes B-type ultraviolette stråler (UVB) og kortbølgede ultraviolette stråler med en bølgelængde på 200 nm til 290 nm kaldes C-type ultraviolette stråler.

På grund af sin korte bølgelængde og høje energi har ultraviolette stråler stor destruktiv kraft, som kan skade folks hud, forårsage betændelse eller solskoldning og alvorligt producere hudkræft. UVB er den vigtigste faktor, der forårsager hudbetændelse og solskoldning.

1. princippet om at afskærme ultraviolette stråler med nano TiO2

TiO _ 2 er en N-type halvleder. Krystalformen af ​​nano-TiO _ 2 anvendt i solcreme kosmetik er generelt rutil, og dens forbudte båndbredde er 3,0 eV Når UV-stråler med bølgelængde mindre end 400 nm bestråler TiO _ 2, kan elektroner på valensbåndet absorbere UV-stråler og blive exciteret til ledningsbåndet, og elektron-hul-par genereres på samme tid, så TiO _ 2 har den funktion at absorbere UV-stråler. Med lille partikelstørrelse og talrige fraktioner øger dette i høj grad sandsynligheden for at blokere eller opsnappe ultraviolette stråler.

2. Karakteristika for nano-TiO2 i solcremekosmetik

2.1

Høj UV-afskærmningseffektivitet

Solcremekosmetikkens ultraviolette afskærmningsevne udtrykkes ved solbeskyttelsesfaktoren (SPF-værdien), og jo højere SPF-værdien er, jo bedre solcremeeffekt. Forholdet mellem den energi, der kræves for at producere det lavest påviselige erytem for hud belagt med solcremeprodukter, og den energi, der kræves for at producere erytem af samme grad for hud uden solcremeprodukter.

Da nano-TiO2 absorberer og spreder ultraviolette stråler, betragtes det som den mest ideelle fysiske solcreme i ind- og udland. Generelt er nano-TiO2's evne til at afskærme UVB 3-4 gange så stor som nano-ZnO.

2.2

Egnet partikelstørrelsesområde

Den ultraviolette afskærmningsevne af nano-TiO2 bestemmes af dens absorptionsevne og spredningsevne. Jo mindre den oprindelige partikelstørrelse af nano-TiO2, jo stærkere er ultraviolet absorptionsevne. Ifølge Rayleighs lov om lysspredning er der en optimal oprindelig partikelstørrelse for den maksimale spredningsevne af nano-TiO2 til ultraviolette stråler med forskellige bølgelængder. Eksperimenter viser også, at jo længere bølgelængden af ​​ultraviolette stråler er, afhænger afskærmningsevnen af ​​nano-TiO 2 mere af dens spredningsevne; Jo kortere bølgelængden er, jo mere afhænger dens afskærmning af dens absorptionsevne.

2.3

Fremragende spredningsevne og gennemsigtighed

Den oprindelige partikelstørrelse af nano-TiO2 er under 100 nm, langt mindre end bølgelængden af ​​synligt lys. Teoretisk set kan nano-TiO2 transmittere synligt lys, når det er fuldstændigt spredt, så det er gennemsigtigt. På grund af gennemsigtigheden af ​​nano-TiO2, vil det ikke dække huden, når det tilsættes i solcreme kosmetik. Derfor kan den vise naturlig hudskønhed. Gennemsigtighed er et af de vigtige indekser for nano-TiO2 i solcremekosmetik. Faktisk er nano-TiO 2 transparent, men ikke helt gennemsigtig i solcremekosmetik, fordi nano-TiO2 har små partikler, stort specifikt overfladeareal og ekstrem høj overfladeenergi, og det er nemt at danne aggregater, hvilket påvirker spredningsevnen og gennemsigtigheden af produkter.

2.4

God vejrbestandighed

Nano-TiO 2 til solcreme-kosmetik kræver en vis vejrbestandighed (især lysbestandighed). Fordi nano-TiO2 har små partikler og høj aktivitet, vil det generere elektron-hul-par efter at have absorberet ultraviolette stråler, og nogle elektron-hul-par vil migrere til overfladen, hvilket resulterer i atomære oxygen- og hydroxylradikaler i vandet adsorberet på overfladen af nano-TiO2, som har stærk oxidationsevne. Det vil forårsage misfarvning af produkter og lugt på grund af nedbrydning af krydderier. Derfor skal et eller flere gennemsigtige isoleringslag, såsom silica, aluminiumoxid og zirconiumoxid, belægges på overfladen af ​​nano-TiO2 for at hæmme dets fotokemiske aktivitet.

3. Typer og udviklingstendenser for nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 pulver

Nano-TiO2-produkterne sælges i form af fast pulver, som kan opdeles i hydrofilt pulver og lipofilt pulver efter overfladeegenskaberne af nano-TiO2. Hydrofilt pulver bruges i vandbaseret kosmetik, mens lipofilt pulver bruges i oliebaseret kosmetik. Hydrofile pulvere opnås generelt ved uorganisk overfladebehandling. De fleste af disse fremmede nano-TiO2-pulvere har gennemgået en speciel overfladebehandling i henhold til deres anvendelsesområde.

3.2

Hudfarve nano TiO2

Fordi nano-TiO2-partikler er fine og nemme at sprede blåt lys med kortere bølgelængde i synligt lys, vil huden, når den tilføjes i solcremekosmetik, vise blå tone og se usund ud. For at matche hudfarven tilsættes røde pigmenter såsom jernoxid ofte til kosmetiske formler i det tidlige stadie. Men på grund af forskellen i tæthed og befugtningsevne mellem nano-TiO2 _ 2 og jernoxid forekommer der ofte flydende farver.

4. Produktionsstatus for nano-TiO2 i Kina

Småskala forskning i nano-TiO2 _ 2 i Kina er meget aktiv, og det teoretiske forskningsniveau har nået verdens avancerede niveau, men den anvendte forskning og ingeniørforskning er relativt tilbagestående, og mange forskningsresultater kan ikke omdannes til industrielle produkter. Den industrielle produktion af nano-TiO2 i Kina begyndte i 1997, mere end 10 år senere end Japan.

Der er to grunde, der begrænser kvaliteten og markedskonkurrenceevnen for nano-TiO2-produkter i Kina:

① Anvendt teknologiforskning halter bagefter

Den applikationsteknologiske forskning skal løse problemerne med at tilføje proces- og effektevaluering af nano-TiO2 i kompositsystem. Anvendelsesforskningen af ​​nano-TiO2 på mange områder er ikke fuldt udviklet, og forskningen inden for nogle områder, såsom kosmetik til solcreme, mangler stadig at blive uddybet. På grund af forsinkelsen i anvendt teknologisk forskning er Kinas nano-TiO2 _ 2 produkter kan ikke danne seriemærker for at opfylde de særlige krav i forskellige områder.

② Overfladebehandlingsteknologien for nano-TiO2 har brug for yderligere undersøgelse

Overfladebehandling omfatter uorganisk overfladebehandling og organisk overfladebehandling. Overfladebehandlingsteknologi er sammensat af overfladebehandlingsmiddelformel, overfladebehandlingsteknologi og overfladebehandlingsudstyr.

5. Afsluttende bemærkninger

Nano-TiO2's gennemsigtighed, ultraviolette afskærmningsydelse, dispergerbarhed og lysmodstand i solcremekosmetik er vigtige tekniske indekser for at bedømme dets kvalitet, og synteseprocessen og overfladebehandlingsmetoden for nano-TiO2 er nøglen til at bestemme disse tekniske indekser.