Nanotecnología y nanomateriales: dióxido de titanio nanométrico en cosméticos de protección solar
Palabras de cita
Alrededor del 5% de los rayos irradiados por el sol tienen rayos ultravioleta con una longitud de onda ≤400 nm. Los rayos ultravioleta en la luz solar se pueden dividir en: rayos ultravioleta de onda larga con una longitud de onda de 320 nm ~ 400 nm, llamados rayos ultravioleta de tipo A (UVA); Los rayos ultravioleta de onda media con una longitud de onda de 290 nm a 320 nm se denominan rayos ultravioleta de tipo B (UVB) y los rayos ultravioleta de onda corta con una longitud de onda de 200 nm a 290 nm se denominan rayos ultravioletas de tipo C-tipo.
Debido a su longitud de onda corta y alta energía, los rayos ultravioleta tienen un gran poder destructivo, que puede dañar la piel de las personas, causar inflamación o quemaduras solares y producir seriamente cáncer de piel. UVB es el factor principal que causa inflamación de la piel y quemaduras solares.
1. El principio de blindaje de rayos ultravioleta con nano tio2
TIO _ 2 es un semiconductor de tipo N. La forma de cristal de Nano-TIO _ 2 utilizada en cosméticos de protección solar es generalmente rutil, y su ancho de banda prohibido es 3.0 eV cuando los rayos UV con longitud de onda de menos de 400 nm tio _ 2, los electrones en la banda de valencia pueden absorber rayos UV y estar excitado a la banda de conducción de conducción, y los pares de ondas de conducción se generan en el mismo tiempo, por lo tanto, los rayos de los rayos de la conducción. Con un pequeño tamaño de partícula y numerosas fracciones, esto aumenta en gran medida la probabilidad de bloquear o interceptar rayos ultravioleta.
2. Características de Nano-TiO2 en cosméticos de protección solar
2.1
Alta eficiencia de blindaje UV
La capacidad de blindaje ultravioleta de los cosméticos de protección solar se expresa mediante el factor de protección solar (valor SPF), y cuanto mayor sea el valor SPF, mejor será el efecto de protector solar. La relación de la energía requerida para producir el eritema detectable más bajo para la piel recubierta con productos de protección solar con la energía requerida para producir eritema de la misma grado para la piel sin productos de protección solar.
Como Nano-TiO2 absorbe y dispersa los rayos ultravioleta, se considera el protector solar físico más ideal en el hogar y en el extranjero. En general, la capacidad de Nano-TiO2 para proteger UVB es 3-4 veces la de Nano-Zno.
2.2
Rango de tamaño de partícula adecuado
La capacidad de blindaje ultravioleta de Nano-TiO2 está determinada por su capacidad de absorción y capacidad de dispersión. Cuanto más pequeño sea el tamaño de partícula original de Nano-TiO2, más fuerte es la capacidad de absorción ultravioleta. Según la ley de dispersión de luz de Rayleigh, existe un tamaño de partícula original óptimo para la máxima capacidad de dispersión de Nano-TiO2 a los rayos ultravioleta con diferentes longitudes de onda. Los experimentos también muestran que cuanto más larga es la longitud de onda de los rayos ultravioleta, la capacidad de blindaje de Nano-TiO 2 depende más de su capacidad de dispersión; Cuanto más corta es la longitud de onda, más su blindaje depende de su capacidad de absorción.
2.3
Excelente dispersión y transparencia
El tamaño de partícula original de Nano-TiO2 es inferior a 100 nm, mucho menos que la longitud de onda de la luz visible. Teóricamente, Nano-TiO2 puede transmitir luz visible cuando está completamente dispersada, por lo que es transparente. Debido a la transparencia de Nano-TiO2, no cubrirá la piel cuando se agregue a los cosméticos de protección solar. Por lo tanto, puede mostrar la belleza natural de la piel. La transparencia es uno de los índices importantes de Nano-TiO2 en los cosméticos de protección solar. De hecho, Nano-TiO 2 es transparente pero no es completamente transparente en los cosméticos de protección solar, porque Nano-TiO2 tiene partículas pequeñas, una gran superficie específica y energía superficial extremadamente alta, y es fácil formar agregados, lo que afecta la dispersión y la transparencia de los productos.
2.4
Buena resistencia al clima
Nano-TIO 2 para cosméticos de protección solar requiere cierta resistencia a la intemperie (especialmente resistencia a la luz). Debido a que Nano-TiO2 tiene pequeñas partículas y alta actividad, generará pares de agujeros de electrones después de absorber rayos ultravioleta, y algunos pares de agujeros de electrones migrarán a la superficie, lo que resulta en oxígeno atómico y radicales hidroxilo en el agua adsorbida en la superficie de Nano-TiO2, lo que tiene una fuerte capacidad de oxidación. Por lo tanto, una o más capas de aislamiento transparente, como sílice, alúmina y circonio, deben estar recubiertas en la superficie de Nano-TiO2 para inhibir su actividad fotoquímica.
3. Tipos y tendencias de desarrollo de Nano-TiO2
3.1
Polvo de nano-tio2
Los productos Nano-TiO2 se venden en forma de polvo sólido, que se puede dividir en polvo hidrofílico y polvo lipofílico de acuerdo con las propiedades superficiales de Nano-TiO2. El polvo hidrofílico se usa en cosméticos a base de agua, mientras que el polvo lipofílico se usa en cosméticos a base de aceite. Los polvos hidrofílicos generalmente se obtienen mediante un tratamiento de superficie inorgánica. La mayoría de estos polvos extraños de Nano-TiO2 han sufrido un tratamiento de superficie especial de acuerdo con sus campos de aplicación.
3.2
Color de piel nano tio2
Debido a que las partículas de nano-TiO2 son finas y fáciles de dispersar la luz azul con una longitud de onda más corta con luz visible, cuando se agregan a los cosméticos de protección solar, la piel mostrará un tono azul y se verá poco saludable. Para combinar el color de la piel, los pigmentos rojos como el óxido de hierro a menudo se agregan a las fórmulas cosméticas en la etapa inicial. Sin embargo, debido a la diferencia en la densidad y la humectabilidad entre nano-TiO2 _ 2 y óxido de hierro, a menudo se producen colores flotantes.
4. Estado de producción de Nano-TiO2 en China
La investigación a pequeña escala sobre Nano-TiO2 _ 2 en China es muy activa, y el nivel de investigación teórico ha alcanzado el nivel mundial avanzado, pero la investigación aplicada de investigación e ingeniería es relativamente atrasada, y muchos resultados de investigación no pueden transformarse en productos industriales. La producción industrial de Nano-TiO2 en China comenzó en 1997, más de 10 años después que Japón.
Hay dos razones que restringen la calidad y la competitividad del mercado de los productos Nano-TiO2 en China:
① La investigación de tecnología aplicada se queda atrás
La investigación de tecnología de aplicaciones debe resolver los problemas de agregar la evaluación de procesos y efectos de Nano-TiO2 en el sistema compuesto. La investigación de aplicaciones de Nano-TiO2 en muchos campos no se ha desarrollado completamente, y la investigación en algunos campos, como los cosméticos de protección solar, todavía debe profundizarse.
② La tecnología de tratamiento de superficie de Nano-TiO2 necesita más estudio
El tratamiento de la superficie incluye tratamiento de superficie inorgánico y tratamiento de superficie orgánica. La tecnología de tratamiento de superficie está compuesta de fórmula de agente de tratamiento de superficie, tecnología de tratamiento de superficie y equipos de tratamiento de superficie.
5. Observaciones finales
La transparencia, el rendimiento de blindaje ultravioleta, la dispersión y la resistencia a la luz de Nano-TiO2 en cosméticos de protección solar son índices técnicos importantes para juzgar su calidad, y el proceso de síntesis y el método de tratamiento de superficie de Nano-TIO2 son la clave para determinar estos índices técnicos.
Tiempo de publicación: agosto-23-2021