Nanotehnoloogia ja nanomaterjalid: nanomeetri titaandioksiid päikesekaitsekosmeetikas

Nanotehnoloogia ja nanomaterjalid: nanomeetri titaandioksiid päikesekaitsekosmeetikas

Tsiteeri sõnu

Umbes 5% päikese kiirgavatest kiirtest on ultraviolettkiired lainepikkusega ≤400 nm. Ultraviolettkiired päikesevalguses võib jagada: pikalainelised ultraviolettkiired lainepikkusega 320 nm~400 nm, mida nimetatakse A-tüüpi ultraviolettkiirteks (UVA); Kesklaine ultraviolettkiirgust lainepikkusega 290 nm kuni 320 nm nimetatakse B-tüüpi ultraviolettkiirteks (UVB) ja lühilainelisi ultraviolettkiiri lainepikkusega 200 nm kuni 290 nm C-tüüpi ultraviolettkiirteks.

Lühikese lainepikkuse ja suure energia tõttu on ultraviolettkiirtel suur hävitav jõud, mis võib kahjustada inimeste nahka, põhjustada põletikku või päikesepõletust ning tekitada tõsiselt nahavähki. UVB on peamine nahapõletikku ja päikesepõletust põhjustav tegur.

1. Nano TiO2-ga ultraviolettkiirguse varjestamise põhimõte

TiO_2 on N-tüüpi pooljuht. Päikesekaitsetoodetes kasutatav nano-TiO _ 2 kristallvorm on üldiselt rutiilne ja selle keelatud ribalaius on 3,0 eV. Kui UV-kiired lainepikkusega alla 400 nm kiiritavad TiO _ 2, võivad valentsribal olevad elektronid UV-kiirgust neelata ja ergastuda. juhtivusriba ja elektron-augu paarid tekivad samaaegselt, nii et TiO _ 2 täidab UV-kiirguse neelamise funktsiooni. Väikeste osakeste ja arvukate fraktsioonide korral suurendab see oluliselt ultraviolettkiirte blokeerimise või peatamise tõenäosust.

2. Nano-TiO2 omadused päikesekaitsekosmeetikas

2.1

Kõrge UV-varjestuse efektiivsus

Päikesekaitsekosmeetika ultraviolettkiirguse varjestusvõimet väljendab päikesekaitsefaktor (SPF väärtus) ning mida kõrgem on SPF väärtus, seda parem on päikesekaitseefekt. Päikesekaitsetoodetega kaetud naha madalaima tuvastatava erüteemi tekitamiseks vajaliku energia ja päikesekaitsetoodeteta naha sama raskusastme erüteemi tekitamiseks vajaliku energia suhe.

Kuna nano-TiO2 neelab ja hajutab ultraviolettkiiri, peetakse seda kõige ideaalsemaks füüsiliseks päikesekaitsekreemiks nii kodus kui ka välismaal. Üldiselt on nano-TiO2 võime UVB-kiirgust varjestada 3–4 korda suurem kui nano-ZnO-l.

2.2

Sobiv osakeste suuruse vahemik

Nano-TiO2 ultraviolettkiirguse varjestusvõime määratakse selle neeldumis- ja hajutamisvõime järgi. Mida väiksem on nano-TiO2 algosakeste suurus, seda tugevam on ultraviolettkiirguse neeldumisvõime. Rayleighi valguse hajumise seaduse kohaselt on nano-TiO2 maksimaalseks hajutamisvõimeks erineva lainepikkusega ultraviolettkiirte suhtes optimaalne osakeste algsuurus. Katsed näitavad ka, et mida pikem on ultraviolettkiirte lainepikkus, Nano-TiO 2 varjestusvõime sõltub rohkem selle hajumise võimest; Mida lühem on lainepikkus, seda rohkem sõltub selle varjestus selle neeldumisvõimest.

2.3

Suurepärane hajutatavus ja läbipaistvus

Nano-TiO2 osakeste algne suurus on alla 100 nm, mis on palju väiksem kui nähtava valguse lainepikkus. Teoreetiliselt suudab nano-TiO2 läbida nähtavat valgust, kui see on täielikult hajutatud, seega on see läbipaistev. Nano-TiO2 läbipaistvuse tõttu ei kata see päikesekaitsekosmeetikasse lisamisel nahka. Seetõttu võib see näidata naha loomulikku ilu. Läbipaistvus on üks olulisi nano-TiO2 indekseid päikesekaitsetoodetes. Tegelikult on nano-TiO 2 päikesekaitsekosmeetikas läbipaistev, kuid mitte täiesti läbipaistev, kuna nano-TiO2 on väikeste osakeste, suure eripinna ja ülikõrge pinnaenergiaga ning sellest on lihtne moodustada agregaate, mõjutades seega naha hajutatavust ja läbipaistvust. tooteid.

2.4

Hea ilmastikukindlus

Nano-TiO 2 päikesekaitsekosmeetika jaoks nõuab teatud ilmastikukindlust (eriti valguskindlust). Kuna nano-TiO2 on väikeste osakeste ja kõrge aktiivsusega, tekitab see pärast ultraviolettkiirte neelamist elektron-augu paarid ja mõned elektron-augu paarid migreeruvad pinnale, mille tulemuseks on vee pinnale adsorbeerunud aatomihapnik ja hüdroksüülradikaalid. nano-TiO2, millel on tugev oksüdatsioonivõime. See põhjustab vürtside lagunemise tõttu toodete värvimuutust ja lõhna. Seetõttu tuleb nano-TiO2 pinnale katta üks või mitu läbipaistvat isolatsioonikihti, nagu ränidioksiid, alumiiniumoksiid ja tsirkooniumoksiid, et pärssida selle fotokeemilist aktiivsust.

3. Nano-TiO2 tüübid ja arengusuunad

3.1

Nano-TiO2 pulber

Nano-TiO2 tooteid müüakse tahke pulbrina, mida saab nano-TiO2 pinnaomaduste järgi jagada hüdrofiilseks ja lipofiilseks pulbriks. Hüdrofiilset pulbrit kasutatakse veepõhises kosmeetikas, lipofiilset pulbrit aga õlipõhises kosmeetikas. Hüdrofiilsed pulbrid saadakse tavaliselt anorgaanilise pinnatöötluse teel. Enamik neist välismaistest nano-TiO2 pulbritest on läbinud spetsiaalse pinnatöötluse vastavalt nende kasutusvaldkondadele.

3.2

Nahavärv nano TiO2

Kuna nano-TiO2 osakesed on peened ja hajutavad nähtavas valguses lühema lainepikkusega sinist valgust, on päikesekaitsekosmeetikasse lisamisel nahk sinist tooni ja ebatervislik. Nahavärvi sobitamiseks lisatakse kosmeetikatoodetesse sageli varajases staadiumis punaseid pigmente, nagu raudoksiid. Kuid nano-TiO2_2 ja raudoksiidi tiheduse ja märguvuse erinevuse tõttu esinevad sageli ujuvad värvid.

4. Nano-TiO2 tootmise staatus Hiinas

Nano-TiO2 _2 väikesemahulised uuringud Hiinas on väga aktiivsed ja teoreetiline uurimistase on jõudnud maailma kõrgtasemeni, kuid rakendusuuringud ja inseneriuuringud on suhteliselt mahajäänud ning paljusid uurimistulemusi ei saa tööstustoodeteks muuta. Nano-TiO2 tööstuslik tootmine Hiinas algas 1997. aastal, rohkem kui 10 aastat hiljem kui Jaapanis.

Nano-TiO2 toodete kvaliteeti ja turu konkurentsivõimet Hiinas piiravad kaks põhjust:

① Rakendustehnoloogia uuringud jäävad maha

Rakendustehnoloogia uurimistöös on vaja lahendada nano-TiO2 liitsüsteemi lisamisprotsessi ja mõju hindamise probleemid. Nano-TiO2 rakendusuuringud paljudes valdkondades ei ole veel täielikult välja arendatud ja mõnedes valdkondades, näiteks päikesekaitsetoodete kosmeetikas, tuleb veel süvendada.Rakendustehnoloogia uuringute mahajäämuse tõttu on Hiina nano-TiO2 _ 2 tooted ei saa moodustada seeriamärke, et vastata erinevate valdkondade erinõuetele.

② Nano-TiO2 pinnatöötlustehnoloogia vajab täiendavat uurimist

Pinnatöötlus hõlmab anorgaanilist pinnatöötlust ja orgaanilist pinnatöötlust. Pinnatöötlustehnoloogia koosneb pinnatöötlusaine valemist, pinnatöötlustehnoloogiast ja pinnatöötlusseadmetest.

5. Lõppmärkused

Nano-TiO2 läbipaistvus, ultraviolettkiirguse varjestus, hajutatavus ja valguskindlus päikesekaitsetoodetes on olulised tehnilised näitajad selle kvaliteedi hindamisel ning nano-TiO2 sünteesiprotsess ja pinnatöötlusmeetod on nende tehniliste näitajate määramise võtmeks.