Nanotehnologija i nanomaterijali: nanometarski titanijev dioksid u kozmetici za sunčanje

Nanotehnologija i nanomaterijali: nanometarski titanijev dioksid u kozmetici za sunčanje

Citiraj riječi

Oko 5% zraka koje zrači sunce imaju ultraljubičaste zrake valne duljine ≤400 nm. Ultraljubičaste zrake na sunčevoj svjetlosti mogu se podijeliti na: dugovalne ultraljubičaste zrake valne duljine od 320 nm~400 nm, koje se nazivaju ultraljubičaste zrake tipa A (UVA); Srednjovalne ultraljubičaste zrake valne duljine od 290 nm do 320 nm nazivaju se ultraljubičaste zrake tipa B (UVB), a ultraljubičaste zrake kratkog vala valne duljine od 200 nm do 290 nm nazivaju se ultraljubičaste zrake tipa C.

Zbog svoje kratke valne duljine i visoke energije, ultraljubičaste zrake imaju veliku razornu moć, koja može oštetiti ljudsku kožu, izazvati upale ili opekline te ozbiljno izazvati rak kože. UVB je glavni čimbenik koji uzrokuje upalu kože i opekline od sunca.

1. princip zaštite ultraljubičastih zraka s nano TiO2

TiO _ 2 je poluvodič tipa N. Kristalni oblik nano-TiO _ 2 koji se koristi u kozmetici za zaštitu od sunca općenito je rutil, a njegova zabranjena širina pojasa je 3,0 eV Kada UV zrake valne duljine manje od 400 nm ozrače TiO _ 2, elektroni na valentnom pojasu mogu apsorbirati UV zrake i biti pobuđeni da vodljivi pojas, a istovremeno se generiraju parovi elektron-šupljina, pa TiO _ 2 ima funkciju apsorpcije UV zraka. S malom veličinom čestica i brojnim frakcijama, ovo uvelike povećava vjerojatnost blokiranja ili presretanja ultraljubičastih zraka.

2. Karakteristike nano-TiO2 u kozmetici za zaštitu od sunca

2.1

Visoka učinkovitost UV zaštite

Sposobnost zaštite od ultraljubičastog zračenja kozmetičkih proizvoda za zaštitu od sunca izražava se faktorom zaštite od sunca (SPF vrijednost), a što je SPF vrijednost veća, to je učinak zaštite od sunca bolji. Omjer energije potrebne za stvaranje najslabije vidljive eriteme za kožu premazanu proizvodima za zaštitu od sunca i energije potrebne za stvaranje eritema istog stupnja za kožu bez proizvoda za zaštitu od sunca.

Budući da nano-TiO2 apsorbira i raspršuje ultraljubičaste zrake, smatra se najidealnijom fizičkom kremom za sunčanje u zemlji i inozemstvu. Općenito, sposobnost nano-TiO2 da zaštiti UVB je 3-4 puta veća od nano-ZnO.

2.2

Prikladan raspon veličine čestica

Sposobnost ultraljubičaste zaštite nano-TiO2 određena je njegovom sposobnošću apsorpcije i sposobnosti raspršenja. Što je manja originalna veličina čestica nano-TiO2, to je veća sposobnost apsorpcije ultraljubičastog zračenja. Prema Rayleighovu zakonu raspršenja svjetlosti, postoji optimalna izvorna veličina čestica za maksimalnu sposobnost raspršenja nano-TiO2 na ultraljubičaste zrake različitih valnih duljina. Eksperimenti također pokazuju da što je duža valna duljina ultraljubičastih zraka, sposobnost zaštite nano-TiO 2 više ovisi o njegovoj sposobnosti raspršenja; Što je valna duljina kraća, to njegova zaštita više ovisi o njegovoj sposobnosti apsorpcije.

2.3

Izvrsna disperzibilnost i prozirnost

Izvorna veličina čestica nano-TiO2 je ispod 100 nm, daleko manje od valne duljine vidljive svjetlosti. Teoretski, nano-TiO2 može propuštati vidljivu svjetlost kada je potpuno raspršen, tako da je proziran. Zbog prozirnosti nano-TiO2 neće prekriti kožu kada se doda u kozmetiku za sunčanje. Stoga može pokazati prirodnu ljepotu kože. Transparentnost je jedan od važnih pokazatelja nano-TiO2 u kozmetici za sunčanje. Zapravo, nano-TiO 2 je proziran, ali ne i potpuno proziran u kozmetici za zaštitu od sunca, jer nano-TiO 2 ima male čestice, veliku specifičnu površinu i izuzetno visoku površinsku energiju, te je lako formirati agregate, što utječe na disperzibilnost i prozirnost proizvoda.

2.4

Dobra otpornost na vremenske uvjete

Nano-TiO 2 za kozmetiku za zaštitu od sunca zahtijeva određenu otpornost na vremenske uvjete (osobito otpornost na svjetlo). Budući da nano-TiO2 ima male čestice i visoku aktivnost, on će generirati parove elektron-šupljina nakon apsorpcije ultraljubičastih zraka, a neki parovi elektron-šupljina će migrirati na površinu, što će rezultirati atomskim kisikom i hidroksilnim radikalima u vodi adsorbiranim na površini nano-TiO2, koji ima jaku sposobnost oksidacije. To će uzrokovati promjenu boje proizvoda i neugodan miris zbog raspadanja začina. Stoga, jedan ili više prozirnih izolacijskih slojeva, poput silicijevog dioksida, aluminijevog oksida i cirkonijevog oksida, moraju biti obloženi na površini nano-TiO2 kako bi se spriječila njegova fotokemijska aktivnost.

3. Vrste i trendovi razvoja nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 prah

Proizvodi nano-TiO2 prodaju se u obliku krutog praha, koji se može podijeliti na hidrofilni prah i lipofilni prah prema površinskim svojstvima nano-TiO2. Hidrofilni puder se koristi u kozmetici na bazi vode, dok se lipofilni puder koristi u kozmetici na bazi ulja. Hidrofilni prahovi općenito se dobivaju anorganskom površinskom obradom. Većina ovih stranih nano-TiO2 prahova podvrgnuta je posebnoj površinskoj obradi u skladu s njihovim područjima primjene.

3.2

Boja kože nano TiO2

Budući da su nano-TiO2 čestice fine i lako raspršuju plavo svjetlo kraće valne duljine u vidljivom svjetlu, kada se dodaju u kozmetiku za zaštitu od sunca, koža će pokazivati ​​plavi ton i izgledati nezdravo. Kako bi uskladili boju kože, crveni pigmenti poput željeznog oksida često se dodaju kozmetičkim formulama u ranoj fazi. Međutim, zbog razlike u gustoći i sposobnosti vlaženja između nano-TiO2 _ 2 i željeznog oksida, često se pojavljuju plutajuće boje.

4. Status proizvodnje nano-TiO2 u Kini

Malo istraživanje nano-TiO2 _ 2 u Kini je vrlo aktivno, a teorijska razina istraživanja dosegla je svjetsku naprednu razinu, ali primijenjena istraživanja i inženjerska istraživanja su relativno zaostala, a mnogi rezultati istraživanja ne mogu se transformirati u industrijske proizvode. Industrijska proizvodnja nano-TiO2 u Kini započela je 1997., više od 10 godina kasnije od Japana.

Postoje dva razloga koji ograničavaju kvalitetu i tržišnu konkurentnost nano-TiO2 proizvoda u Kini:

① Istraživanje primijenjene tehnologije zaostaje

Istraživanje tehnologije primjene treba riješiti probleme dodavanja postupka i procjene učinka nano-TiO2 u kompozitnom sustavu. Istraživanje primjene nano-TiO2 u mnogim područjima nije u potpunosti razvijeno, a istraživanja u nekim područjima, kao što je kozmetika za zaštitu od sunca, tek treba produbiti. Zbog zaostajanja istraživanja primijenjene tehnologije, kineski nano-TiO2 _ 2 proizvodi ne mogu formirati serijske marke kako bi zadovoljili posebne zahtjeve različitih područja.

② Tehnologiju površinske obrade nano-TiO2 potrebno je dodatno proučiti

Površinska obrada uključuje anorgansku površinsku obradu i organsku površinsku obradu. Tehnologija površinske obrade sastoji se od formule sredstva za površinsku obradu, tehnologije površinske obrade i opreme za površinsku obradu.

5. Zaključna razmatranja

Prozirnost, učinak zaštite od ultraljubičastog zračenja, disperzibilnost i otpornost na svjetlo nano-TiO2 u kozmetici za zaštitu od sunca važni su tehnički pokazatelji za procjenu njegove kvalitete, a proces sinteze i metoda površinske obrade nano-TiO2 ključni su za određivanje ovih tehničkih indeksa.