Nanotechnologie en nanomaterialen: nanometer titaniumdioxide in zonnebrandcosmetica
Citeer woorden
Ongeveer 5% van de stralen uitgestraald door de zon heeft ultraviolette stralen met een golflengte ≤400 nm. Ultraviolette stralen in zonlicht kunnen worden verdeeld in: Long-golf ultraviolette stralen met een golflengte van 320 nm ~ 400 nm, A-type ultraviolette stralen (UVA) genoemd; Medium-wave ultraviolette stralen met een golflengte van 290 nm tot 320 nm worden b-type ultraviolette stralen (UVB) en korte golfen ultraviolette stralen met een golflengte van 200 nm tot 290 nm genoemd, worden c-type ultraviolet stralen genoemd.
Vanwege de korte golflengte en hoge energie hebben ultraviolette stralen grote vernietigende kracht, die de huid van mensen kan beschadigen, ontstekingen of zonnebrand kan veroorzaken en ernstig huidkanker produceert. UVB is de belangrijkste factor die huidontsteking en zonnebrand veroorzaakt.
1. Het principe van het afschermen van ultraviolette stralen met nano TiO2
Tio _ 2 is een halfgeleider van het N-type. De kristalvorm van nano-tio _ 2 gebruikt in zonnebrandcrème cosmetica is over het algemeen rutiel, en de verboden bandbreedte is 3,0 eV wanneer UV-rays met golflengte minder dan 400 nm bestralingen TIO _ 2, elektronen op valentieband kunnen uv-rays absorberen en worden opgewonden naar de geleidingsband en elektronische paren worden gegenereerd op hetzelfde tijdstip. Met kleine deeltjesgrootte en talrijke fracties verhoogt dit de kans op het blokkeren of onderscheppen van ultraviolette stralen aanzienlijk.
2. Kenmerken van nano-TiO2 in zonnebrandcosmetica
2.1
Hoge UV -afschermingsefficiëntie
Het ultraviolette afschermingsvermogen van zonnebrandcosmetica wordt uitgedrukt door de zonbeveiligingsfactor (SPF -waarde), en hoe hoger de SPF -waarde, hoe beter het zonnebrandeffect. De verhouding van de energie die nodig is om het laagste detecteerbare erytheem te produceren voor huid bedekt met zonnebrandproducten en de energie die nodig is om erytheem van dezelfde mate te produceren voor huid zonder zonnebrandproducten.
Terwijl nano-tiO2 ultraviolette stralen absorbeert en verstrooid, wordt het beschouwd als de meest ideale fysieke zonnebrandcrème in binnen- en buitenland. Over het algemeen is het vermogen van nano-TiO2 om UVB te beschermen 3-4 keer dat van nano-zno.
2.2
Geschikte bereik van de deeltjesgrootte
Het ultraviolette afschermingsvermogen van nano-TiO2 wordt bepaald door het absorptievermogen en het verstrooiingsvermogen. Hoe kleiner de oorspronkelijke deeltjesgrootte van nano-TiO2, hoe sterker het ultraviolette absorptievermogen. Volgens de lichtverstrooiingswet van Rayleigh is er een optimale originele deeltjesgrootte voor het maximale verstrooiingsvermogen van nano-TiO2 tot ultraviolette stralen met verschillende golflengten. Experimenten tonen ook aan dat hoe langer de golflengte van ultraviolette stralen, het afschermingsvermogen van nano-tio 2 meer afhangt van het verstrooiingsvermogen; Hoe korter de golflengte, hoe meer de afscherming afhangt van zijn absorptievermogen.
2.3
Uitstekende dispergeerbaarheid en transparantie
De oorspronkelijke deeltjesgrootte van nano-TiO2 is lager dan 100 nm, veel minder dan de golflengte van zichtbaar licht. Theoretisch kan nano-TiO2 zichtbaar licht overbrengen wanneer het volledig wordt verspreid, dus het is transparant. Vanwege de transparantie van nano-TiO2 zal het de huid niet bedekken wanneer het wordt toegevoegd aan zonnebrandcosmetica. Daarom kan het natuurlijke huid schoonheid vertonen. Transparantie is een van de belangrijke indexen van nano-TiO2 in zonnebrandcosmetica. Nano-Tio 2 is zelfs transparant maar niet volledig transparant in zonnebrandcosmetica, omdat nano-TiO2 kleine deeltjes heeft, een groot specifiek oppervlak en extreem hoge oppervlakte-energie, en het is gemakkelijk om aggregaten te vormen, waardoor de dispergeerbaarheid en transparantie van producten wordt beïnvloed.
2.4
Goede weerstand
Nano-tio 2 voor zonnebrandcosmetica vereist bepaalde weerweerstand (vooral lichtweerstand). Omdat nano-TiO2 kleine deeltjes en hoge activiteit heeft, zal het elektronengatparen genereren na het absorberen van ultraviolette stralen, en sommige elektronengatparen zullen migreren naar het oppervlak, wat resulteert in atomaire zuurstof en hydroxylradicalen in het water dat wordt geadreerd op het oppervlak van nano-TIO2, die een sterke oxidatie heeft. Daarom moeten een of meer transparante isolatielagen, zoals silica, aluminiumoxide en zirconia, worden bekleed op het oppervlak van nano-TiO2 om de fotochemische activiteit ervan te remmen.
3. Types en ontwikkelingstrends van nano-tiO2
3.1
Nano-tiO2 poeder
De nano-TiO2-producten worden verkocht in de vorm van vast poeder, die kan worden verdeeld in hydrofiel poeder en lipofiel poeder volgens de oppervlakte-eigenschappen van nano-TiO2. Hydrofiel poeder wordt gebruikt in cosmetica op waterbasis, terwijl lipofiel poeder wordt gebruikt in op olie gebaseerde cosmetica. Hydrofiele poeders worden in het algemeen verkregen door anorganische oppervlaktebehandeling. De meeste van deze buitenlandse nano-TiO2-poeders hebben een speciale oppervlaktebehandeling ondergaan volgens hun toepassingsvelden.
3.2
Huidskleur nano tiO2
Omdat nano-tiO2-deeltjes prima zijn en gemakkelijk te verspreiden blauw licht met kortere golflengte in zichtbaar licht, wanneer toegevoegd aan zonnebrandcosmetica, zal de huid blauwe toon vertonen en er ongezond uitzien. Om de huidskleur te matchen, worden rode pigmenten zoals ijzeroxide in het vroege stadium vaak toegevoegd aan cosmetische formules. Vanwege het verschil in dichtheid en bevochtigbaarheid tussen nano-TiO2 _ 2 en ijzeroxide komen echter vaak drijvende kleuren op.
4. Productiestatus van nano-TiO2 in China
Kleinschalig onderzoek naar nano-TiO2 _ 2 in China is zeer actief en het theoretische onderzoeksniveau heeft het wereldgeavanceerde niveau bereikt, maar het toegepaste onderzoeks- en engineeringonderzoek is relatief achterwaarts en veel onderzoeksresultaten kunnen niet worden omgezet in industriële producten. De industriële productie van nano-TiO2 in China begon in 1997, meer dan 10 jaar later dan Japan.
Er zijn twee redenen die het concurrentievermogen van de kwaliteit en de markt van nano-TiO2-producten in China beperken:
① Toegepaste technologieonderzoek blijft achter bij
Het onderzoek naar applicatietechnologie moet de problemen van het toevoegen van proces- en effectevaluatie van nano-TiO2 in het composietsysteem oplossen. Het applicatieonderzoek van nano-TiO2 op veel gebieden is niet volledig ontwikkeld, en het onderzoek op sommige gebieden, zoals zonnebrandcosmetica, moet nog worden verdiept.
② De oppervlaktebehandelingstechnologie van nano-TiO2 heeft verder onderzoek nodig
Oppervlaktebehandeling omvat anorganische oppervlaktebehandeling en organische oppervlaktebehandeling. Oppervlaktebehandelingstechnologie bestaat uit formule voor oppervlaktebehandeling, oppervlaktebehandelingstechnologie en apparatuur voor oppervlaktebehandeling.
5. Eindopmerkingen
De transparantie, ultraviolette afschermingsprestaties, dispergeerbaarheid en lichtweerstand van nano-TiO2 in zonnebrandcosmetica zijn belangrijke technische indexen om de kwaliteit ervan te beoordelen, en het syntheseproces en oppervlaktebehandelingsmethode van nano-TiO2 zijn de sleutel om deze technische indexen te bepalen.
Posttijd: augustus-23-2021