Nanotechnológia és nanoanyagok: Nanométeres titán-dioxid a fényvédő kozmetikumokban

Nanotechnológia és nanoanyagok: Nanométeres titán-dioxid a fényvédő kozmetikumokban

Idézet szavakat

A Nap által kisugárzott sugarak körülbelül 5%-a rendelkezik ultraibolya sugárzással, amelynek hullámhossza ≤400 nm. A napfényben lévő ultraibolya sugarak a következőkre oszthatók: 320-400 nm hullámhosszú hosszúhullámú ultraibolya sugarak, úgynevezett A-típusú ultraibolya sugarak (UVA); A 290-320 nm hullámhosszú középhullámú ultraibolya sugarakat B-típusú ultraibolya sugárzásnak (UVB), a 200-290 nm hullámhosszúságú rövidhullámú ultraibolya sugarakat C-típusú ultraibolya sugárzásnak nevezik.

Rövid hullámhosszának és nagy energiájának köszönhetően az ultraibolya sugárzás nagy pusztító ereje van, amely károsíthatja az emberek bőrét, gyulladást vagy leégést okozhat, és súlyos bőrrákot okozhat. Az UVB a bőrgyulladást és leégést okozó fő tényező.

1. az ultraibolya sugarak árnyékolásának elve nano TiO2-val

A TiO_2 egy N típusú félvezető. A fényvédő kozmetikumokban használt nano-TiO _ 2 kristályformája általában rutil, tiltott sávszélessége 3,0 eV. Amikor a 400 nm-nél kisebb hullámhosszú UV-sugarak TiO _ 2 -t sugároznak be, a vegyértéksávon lévő elektronok elnyelhetik az UV-sugarakat és gerjeszthetők. a vezetési sáv és az elektron-lyuk párok egyszerre jönnek létre, így a TiO _ 2 UV-sugarak elnyelő funkciója. Kis részecskemérettel és számos frakcióval ez nagyban növeli az ultraibolya sugarak blokkolásának vagy elfogásának valószínűségét.

2. A nano-TiO2 jellemzői a fényvédő kozmetikumokban

2.1

Magas UV árnyékolási hatékonyság

A fényvédő kozmetikumok ultraibolya árnyékoló képességét a fényvédő faktor (SPF érték) fejezi ki, és minél magasabb az SPF érték, annál jobb a fényvédő hatás. A fényvédő termékekkel bevont bőrön a legalacsonyabb kimutatható bőrpír kialakulásához szükséges energia és a fényvédő termékek nélküli bőr ugyanolyan fokú bőrpír kialakulásához szükséges energia aránya.

Mivel a nano-TiO2 elnyeli és szórja az ultraibolya sugarakat, a legideálisabb fizikai fényvédőnek tartják itthon és külföldön. Általában a nano-TiO2 UVB-árnyékoló képessége 3-4-szerese a nano-ZnO-énak.

2.2

Megfelelő részecskeméret-tartomány

A nano-TiO2 ultraibolya árnyékoló képességét abszorpciós és szórási képessége határozza meg. Minél kisebb a nano-TiO2 eredeti részecskemérete, annál erősebb az ultraibolya abszorpciós képessége. A Rayleigh-féle fényszórási törvény szerint létezik egy optimális eredeti részecskeméret a nano-TiO2 maximális szórási képességéhez a különböző hullámhosszúságú ultraibolya sugarakra. A kísérletek azt is mutatják, hogy minél hosszabb az ultraibolya sugárzás hullámhossza,A nano-TiO 2 árnyékoló képessége jobban függ a szórási képességétől; Minél rövidebb a hullámhossz, annál inkább függ az árnyékolása az abszorpciós képességétől.

2.3

Kiváló diszpergálhatóság és átlátszóság

A nano-TiO2 eredeti részecskemérete 100 nm alatt van, ami jóval kisebb, mint a látható fény hullámhossza. Elméletileg a nano-TiO2 látható fényt képes átereszteni, ha teljesen szétszórt, tehát átlátszó. A nano-TiO2 átlátszósága miatt nem fedi el a bőrt, ha fényvédő kozmetikumokhoz adjuk. Ezért megmutathatja a bőr természetes szépségét.Az átlátszóság a nano-TiO2 egyik fontos mutatója a fényvédő kozmetikumokban. Valójában a nano-TiO 2 átlátszó, de nem teljesen átlátszó a fényvédő kozmetikumokban, mivel a nano-TiO2 kis részecskékkel, nagy fajlagos felülettel és rendkívül nagy felületi energiával rendelkezik, és könnyen aggregátumokat képez, így befolyásolja a diszpergálhatóságot és az átlátszóságot. termékek.

2.4

Jó időjárásállóság

A napvédő kozmetikumokhoz használt Nano-TiO 2 bizonyos időjárásállóságot (különösen fényállóságot) igényel. Mivel a nano-TiO2 kis részecskékkel és nagy aktivitással rendelkezik, az ultraibolya sugarak elnyelése után elektron-lyuk párokat hoz létre, és néhány elektron-lyuk pár a felszínre vándorol, ami atomos oxigén- és hidroxilgyököket eredményez a vízben adszorbeált vízben. nano-TiO2, amely erős oxidációs képességgel rendelkezik. A fűszerek lebomlása miatt a termékek elszíneződését és szagot okoz. Ezért egy vagy több átlátszó szigetelőréteget, például szilícium-dioxidot, alumínium-oxidot és cirkónium-oxidot kell bevonni a nano-TiO2 felületére, hogy gátolja annak fotokémiai aktivitását.

3. A nano-TiO2 típusai és fejlődési irányai

3.1

Nano-TiO2 por

A nano-TiO2 termékeket szilárd por formájában értékesítik, amely a nano-TiO2 felületi tulajdonságai szerint hidrofil porra és lipofil porra osztható. A hidrofil port a vízbázisú kozmetikumokban, míg a lipofil port az olajalapú kozmetikumokban használják. A hidrofil porokat általában szervetlen felületkezeléssel állítják elő. A legtöbb idegen nano-TiO2 por speciális felületkezelésen esett át az alkalmazási területnek megfelelően.

3.2

Bőrszín nano TiO2

Mivel a nano-TiO2 részecskék finomak, és látható fényben könnyen szórják a rövidebb hullámhosszú kék fényt, a fényvédő kozmetikumokhoz hozzáadva a bőr kék tónusú lesz, és egészségtelennek tűnik. A bőr színének összehangolása érdekében a kozmetikai készítményekhez gyakran adnak vörös pigmenteket, például vas-oxidot a korai szakaszban. A nano-TiO2_2 és a vas-oxid közötti sűrűség és nedvesíthetőség különbsége miatt azonban gyakran előfordulnak lebegő színek.

4. A nano-TiO2 gyártási helyzete Kínában

A nano-TiO2 _2 kisléptékű kutatása Kínában nagyon aktív, és az elméleti kutatási szint elérte a világ haladó szintjét, de az alkalmazott kutatás és a mérnöki kutatás viszonylag elmaradott, és sok kutatási eredmény nem alakítható ipari termékké. A nano-TiO2 ipari gyártása Kínában 1997-ben kezdődött, több mint 10 évvel később, mint Japánban.

Két oka van annak, ami korlátozza a nano-TiO2 termékek minőségét és piaci versenyképességét Kínában:

① Az alkalmazott technológiai kutatás elmarad

Az alkalmazástechnológiai kutatásnak meg kell oldania a nano-TiO2 kompozit rendszerben történő hozzáadásának folyamatát és hatásértékelését. A nano-TiO2 alkalmazási kutatása számos területen még nem alakult ki teljesen, és egyes területeken, például a fényvédő kozmetikumok kutatása még elmélyítésre szorul.Az alkalmazott technológiai kutatások elmaradása miatt a kínai nano-TiO2 _ 2 termékek nem hozhat létre sorozatmárkákat, hogy megfeleljen a különböző területek speciális követelményeinek.

② A nano-TiO2 felületkezelési technológiája további tanulmányozást igényel

A felületkezelés szervetlen felületkezelést és szerves felületkezelést foglal magában. A felületkezelési technológia a felületkezelő szer formulából, a felületkezelési technológiából és a felületkezelő berendezésekből áll.

5. Záró megjegyzések

A nano-TiO2 átlátszósága, ultraibolya árnyékolási teljesítménye, diszpergálhatósága és fényállósága a fényvédő kozmetikumokban fontos technikai mutatói annak minőségének megítéléséhez, és a nano-TiO2 szintézis folyamata és felületkezelési módszere a kulcs e technikai mutatók meghatározásához.