Nanoteknologia ja nanomateriaalit: Nanometer Titanium Dioxide aurinkosuojakosmetiikassa

Nanoteknologia ja nanomateriaalit: Nanometer Titanium Dioxide aurinkosuojakosmetiikassa

Lainaus sanoja

Noin 5 % auringon säteilemistä säteistä on ultraviolettisäteitä, joiden aallonpituus on ≤ 400 nm. Ultraviolettisäteet auringonvalossa voidaan jakaa: pitkäaaltoisiin ultraviolettisäteisiin, joiden aallonpituus on 320 nm-400 nm, joita kutsutaan A-tyypin ultraviolettisäteiksi (UVA); Keskiaaltoisia ultraviolettisäteitä, joiden aallonpituus on 290 nm - 320 nm, kutsutaan B-tyypin ultraviolettisäteiksi (UVB) ja lyhytaaltoisia ultraviolettisäteitä, joiden aallonpituus on 200 nm - 290 nm, kutsutaan C-tyypin ultraviolettisäteiksi.

Lyhyen aallonpituutensa ja korkean energiansa ansiosta ultraviolettisäteillä on suuri tuhovoima, joka voi vahingoittaa ihmisten ihoa, aiheuttaa tulehduksia tai auringonpolttamia ja aiheuttaa vakavasti ihosyöpää. UVB on tärkein ihotulehdusta ja auringonpolttamaa aiheuttava tekijä.

1. periaate suojata ultraviolettisäteitä nano TiO2:lla

TiO_2 on N-tyypin puolijohde. Aurinkosuojakosmetiikassa käytetyn nano-TiO _ 2:n kidemuoto on yleensä rutiilia ja sen kielletty kaistanleveys on 3,0 eV. Kun UV-säteet, joiden aallonpituus on alle 400 nm, säteilyttävät TiO _ 2:ta, valenssikaistalla olevat elektronit voivat absorboida UV-säteitä ja kiihtyä johtavuuskaista ja elektroni-reikäparit syntyvät samaan aikaan, joten TiO _ 2 on UV-säteiden absorbointitoiminto. Pienen hiukkaskoon ja lukuisten fraktioiden ansiosta tämä lisää huomattavasti todennäköisyyttä estää tai siepata ultraviolettisäteitä.

2. Nano-TiO2:n ominaisuudet aurinkosuojakosmetiikassa

2.1

Korkea UV-suojaustehokkuus

Aurinkosuojakosmetiikan UV-suojauskyky ilmaistaan ​​aurinkosuojakertoimella (SPF-arvo), ja mitä korkeampi SPF-arvo, sitä parempi aurinkosuojavaikutus. Aurinkosuojatuotteilla päällystetyn ihon pienimmän havaittavissa olevan punoituksen tuottamiseen tarvittavan energian suhde energiaan, joka tarvitaan samanasteisen eryteeman tuottamiseen iholle ilman aurinkosuojatuotteita.

Koska nano-TiO2 imee ja hajottaa ultraviolettisäteitä, sitä pidetään ihanteellisena fysikaalisena aurinkosuojana kotimaassa ja ulkomailla. Yleensä nano-TiO2:n kyky suojata UVB:tä on 3-4 kertaa nano-ZnO:n kyky.

2.2

Sopiva hiukkaskokoalue

Nano-TiO2:n ultraviolettisuojauskyky määräytyy sen absorptiokyvyn ja sirontakyvyn perusteella. Mitä pienempi nano-TiO2:n alkuperäinen hiukkaskoko on, sitä vahvempi on ultraviolettisäteilyn absorptiokyky. Rayleighin valonsirontalain mukaan on olemassa optimaalinen alkuperäinen hiukkaskoko nano-TiO2:n maksimaaliselle sirontakyvylle eri aallonpituuksilla oleviin ultraviolettisäteisiin. Kokeet osoittavat myös, että mitä pidempi ultraviolettisäteiden aallonpituus, Nano-TiO 2:n suojauskyky riippuu enemmän sen sirontakyvystä; Mitä lyhyempi aallonpituus, sitä enemmän sen suojaus riippuu sen absorptiokyvystä.

2.3

Erinomainen hajaantuvuus ja läpinäkyvyys

Nano-TiO2:n alkuperäinen hiukkaskoko on alle 100 nm, mikä on paljon pienempi kuin näkyvän valon aallonpituus. Teoreettisesti nano-TiO2 voi siirtää näkyvää valoa, kun se on täysin hajallaan, joten se on läpinäkyvää. Nano-TiO2:n läpinäkyvyyden vuoksi se ei peitä ihoa, kun se lisätään aurinkosuojakosmetiikkaan. Siksi se voi osoittaa ihon luonnollista kauneutta. Läpinäkyvyys on yksi tärkeimmistä nano-TiO2:n indekseistä aurinkosuojakosmetiikassa. Itse asiassa nano-TiO 2 on läpinäkyvää, mutta ei täysin läpinäkyvää aurinkosuojakosmetiikassa, koska nano-TiO2:ssa on pieniä hiukkasia, suuri ominaispinta-ala ja erittäin korkea pintaenergia, ja siitä on helppo muodostaa aggregaatteja, mikä vaikuttaa ihon dispergoituvuuteen ja läpinäkyvyyteen. tuotteita.

2.4

Hyvä säänkestävyys

Aurinkosuojakosmetiikkaan tarkoitettu Nano-TiO 2 vaatii tietyn säänkestävyyden (erityisesti valonkestävyyden). Koska nano-TiO2:ssa on pieniä hiukkasia ja korkea aktiivisuus, se muodostaa elektroni-reikäpareja absorboituaan ultraviolettisäteitä, ja jotkut elektronireikäparit kulkeutuvat pintaan, mikä johtaa atomihappi- ja hydroksyyliradikaaleihin adsorboituneessa vedessä nano-TiO2, jolla on vahva hapetuskyky. Se aiheuttaa tuotteiden värimuutoksia ja hajua mausteiden hajoamisen vuoksi. Siksi yksi tai useampi läpinäkyvä eristyskerros, kuten piidioksidi, alumiinioksidi ja zirkoniumoksidi, on päällystettävä nano-TiO2:n pinnalle sen fotokemiallisen aktiivisuuden estämiseksi.

3. Nano-TiO2:n tyypit ja kehityssuuntaukset

3.1

Nano-TiO2-jauhe

Nano-TiO2-tuotteet myydään kiinteänä jauheena, joka voidaan jakaa hydrofiiliseen jauheeseen ja lipofiiliseen jauheeseen nano-TiO2:n pintaominaisuuksien mukaan. Hydrofiilistä jauhetta käytetään vesipohjaisessa kosmetiikassa ja lipofiilistä jauhetta öljypohjaisessa kosmetiikassa. Hydrofiilisiä jauheita saadaan yleensä epäorgaanisella pintakäsittelyllä. Suurin osa näistä vieraista nano-TiO2-jauheista on läpikäynyt erikoispintakäsittelyn käyttöalojensa mukaan.

3.2

Ihonväri nano TiO2

Koska nano-TiO2-hiukkaset ovat hienojakoisia ja helposti sirottavia sinistä valoa lyhyemmällä aallonpituudella näkyvässä valossa, aurinkosuojakosmetiikkaan lisättynä iho näyttää siniseltä ja näyttää epäterveelliseltä. Ihonvärin yhteensovittamiseksi punaisia ​​pigmenttejä, kuten rautaoksidia, lisätään usein kosmeettisiin valmisteisiin varhaisessa vaiheessa. Nano-TiO2_2:n ja rautaoksidin välisen tiheyden ja kostuvuuden välisen eron vuoksi kelluvia värejä esiintyy kuitenkin usein.

4. Nano-TiO2:n tuotantotila Kiinassa

Pienimuotoinen nano-TiO2 _ 2 -tutkimus Kiinassa on erittäin aktiivista, ja teoreettinen tutkimustaso on saavuttanut maailman edistyneen tason, mutta soveltava tutkimus ja tekninen tutkimus ovat suhteellisen takapajuisia, eikä monia tutkimustuloksia voida muuttaa teollisiksi tuotteiksi. Nano-TiO2:n teollinen tuotanto Kiinassa alkoi vuonna 1997, yli 10 vuotta myöhemmin kuin Japanissa.

On kaksi syytä, jotka rajoittavat nano-TiO2-tuotteiden laatua ja kilpailukykyä markkinoilla Kiinassa:

① Soveltavan teknologian tutkimus on jäljessä

Sovellusteknologiatutkimuksessa on ratkaistava nano-TiO2:n lisäysprosessin ja vaikutusten arvioinnin ongelmat komposiittijärjestelmässä. Nano-TiO2:n sovellustutkimusta ei ole monilla aloilla täysin kehitetty, ja joidenkin alojen, kuten aurinkosuojakosmetiikan, tutkimusta on vielä syvennettävä.Soveltavan teknologian tutkimuksen viiveen vuoksi Kiinan nano-TiO2 _ 2 -tuotteet ei voi muodostaa sarjamerkkejä vastaamaan eri alojen erityisvaatimuksia.

② Nano-TiO2:n pintakäsittelytekniikka vaatii lisätutkimusta

Pintakäsittely sisältää epäorgaanisen pintakäsittelyn ja orgaanisen pintakäsittelyn. Pintakäsittelytekniikka koostuu pintakäsittelyainekaavasta, pintakäsittelytekniikasta ja pintakäsittelylaitteista.

5. Loppuhuomautukset

Aurinkosuojakosmetiikan nano-TiO2:n läpinäkyvyys, UV-suojaus, hajoavuus ja valonkestävyys ovat tärkeitä teknisiä indeksejä sen laadun arvioimiseksi, ja nano-TiO2:n synteesiprosessi ja pintakäsittelymenetelmä ovat avainasemassa näiden teknisten indeksien määrittämisessä.