Nanoteknologi og nanomaterialer: Nanometer titandioksid i solkremkosmetikk

Nanoteknologi og nanomaterialer: Nanometer titandioksid i solkremkosmetikk

Sitat ord

Omtrent 5 % av strålene som utstråles av solen har ultrafiolette stråler med en bølgelengde ≤400 nm. Ultrafiolette stråler i sollys kan deles inn i: langbølgede ultrafiolette stråler med en bølgelengde på 320 nm~400 nm, kalt A-type ultrafiolette stråler (UVA); Mediumbølge ultrafiolette stråler med en bølgelengde på 290 nm til 320 nm kalles B-type ultrafiolette stråler (UVB) og kortbølgede ultrafiolette stråler med en bølgelengde på 200 nm til 290 nm kalles C-type ultrafiolette stråler.

På grunn av sin korte bølgelengde og høye energi har ultrafiolette stråler stor destruktiv kraft, som kan skade folks hud, forårsake betennelse eller solbrenthet og alvorlig gi hudkreft. UVB er hovedfaktoren som forårsaker hudbetennelse og solbrenthet.

1. prinsippet om å skjerme ultrafiolette stråler med nano TiO2

TiO _ 2 er en N-type halvleder. Krystallformen av nano-TiO _ 2 som brukes i solkrem-kosmetikk er generelt rutil, og dens forbudte båndbredde er 3,0 eV Når UV-stråler med bølgelengde mindre enn 400 nm bestråler TiO _ 2, kan elektroner på valensbåndet absorbere UV-stråler og bli eksitert for å ledningsbåndet, og elektron-hull-parene genereres samtidig, så TiO _ 2 har som funksjon å absorbere UV-stråler. Med liten partikkelstørrelse og mange fraksjoner øker dette sannsynligheten for å blokkere eller avskjære ultrafiolette stråler.

2. Kjennetegn ved nano-TiO2 i solkrem kosmetikk

2.1

Høy UV-skjermingseffektivitet

Den ultrafiolette skjermingsevnen til solkremkosmetikk uttrykkes ved solbeskyttelsesfaktoren (SPF-verdien), og jo høyere SPF-verdien er, desto bedre solkremeffekt. Forholdet mellom energien som kreves for å produsere det lavest påvisbare erytem for hud belagt med solkremprodukter og energien som kreves for å produsere erytem av samme grad for hud uten solkremprodukter.

Ettersom nano-TiO2 absorberer og sprer ultrafiolette stråler, regnes den som den mest ideelle fysiske solkremen i inn- og utland. Generelt er evnen til nano-TiO2 til å skjerme UVB 3-4 ganger den for nano-ZnO.

2.2

Egnet partikkelstørrelsesområde

Den ultrafiolette skjermingsevnen til nano-TiO2 bestemmes av dens absorpsjonsevne og spredningsevne. Jo mindre den opprinnelige partikkelstørrelsen til nano-TiO2 er, jo sterkere er ultrafiolett absorpsjonsevne. I henhold til Rayleighs lov om lysspredning er det en optimal opprinnelig partikkelstørrelse for maksimal spredningsevne til nano-TiO2 til ultrafiolette stråler med forskjellige bølgelengder. Eksperimenter viser også at jo lengre bølgelengden til ultrafiolette stråler er, avhenger skjermingsevnen til nano-TiO 2 mer av spredningsevnen; Jo kortere bølgelengden er, jo mer avhenger skjermingen av dens absorpsjonsevne.

2.3

Utmerket spredning og gjennomsiktighet

Den opprinnelige partikkelstørrelsen til nano-TiO2 er under 100 nm, langt mindre enn bølgelengden til synlig lys. Teoretisk sett kan nano-TiO2 overføre synlig lys når det er fullstendig spredt, så det er gjennomsiktig. På grunn av gjennomsiktigheten til nano-TiO2, vil den ikke dekke huden når den tilsettes i solkrem kosmetikk. Derfor kan den vise naturlig hudskjønnhet.Åpenhet er en av de viktige indeksene for nano-TiO2 i solkremkosmetikk. Faktisk er nano-TiO 2 gjennomsiktig, men ikke helt gjennomsiktig i solkremkosmetikk, fordi nano-TiO2 har små partikler, stort spesifikt overflateareal og ekstremt høy overflateenergi, og det er lett å danne aggregater, og dermed påvirker spredningen og gjennomsiktigheten av produkter.

2.4

God værbestandighet

Nano-TiO 2 for solkremkosmetikk krever en viss værbestandighet (spesielt lysbestandighet). Fordi nano-TiO2 har små partikler og høy aktivitet, vil det generere elektron-hull-par etter å ha absorbert ultrafiolette stråler, og noen elektron-hull-par vil migrere til overflaten, noe som resulterer i atomære oksygen- og hydroksylradikaler i vannet adsorbert på overflaten av nano-TiO2, som har sterk oksidasjonsevne. Det vil forårsake misfarging av produkter og lukt på grunn av nedbrytning av krydder. Derfor må ett eller flere gjennomsiktige isolasjonslag, som silika, alumina og zirkoniumoksid, belegges på overflaten av nano-TiO2 for å hemme dens fotokjemiske aktivitet.

3. Typer og utviklingstrender av nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 pulver

Nano-TiO2-produktene selges i form av fast pulver, som kan deles inn i hydrofilt pulver og lipofilt pulver i henhold til overflateegenskapene til nano-TiO2. Hydrofilt pulver brukes i vannbasert kosmetikk, mens lipofilt pulver brukes i oljebasert kosmetikk. Hydrofile pulvere oppnås vanligvis ved uorganisk overflatebehandling. De fleste av disse fremmede nano-TiO2-pulverene har gjennomgått spesiell overflatebehandling i henhold til deres bruksområder.

3.2

Hudfarge nano TiO2

Fordi nano-TiO2-partikler er fine og lette å spre blått lys med kortere bølgelengde i synlig lys, når de tilsettes i solkrem kosmetikk, vil huden vise blå tone og se usunn ut. For å matche hudfargen tilsettes ofte røde pigmenter som jernoksid til kosmetiske formler på et tidlig stadium. Men på grunn av forskjellen i tetthet og fuktbarhet mellom nano-TiO2 _ 2 og jernoksid, forekommer ofte flytende farger.

4. Produksjonsstatus for nano-TiO2 i Kina

Småskala forskning på nano-TiO2 _ 2 i Kina er veldig aktiv, og det teoretiske forskningsnivået har nådd verdens avanserte nivå, men anvendt forskning og ingeniørforskning er relativt tilbakestående, og mange forskningsresultater kan ikke transformeres til industrielle produkter. Den industrielle produksjonen av nano-TiO2 i Kina startet i 1997, mer enn 10 år senere enn Japan.

Det er to grunner som begrenser kvaliteten og markedskonkurranseevnen til nano-TiO2-produkter i Kina:

① Anvendt teknologiforskning henger etter

Applikasjonsteknologiforskningen må løse problemene med å legge til prosess- og effektevaluering av nano-TiO2 i komposittsystem. Anvendelsesforskningen av nano-TiO2 på mange felt er ikke fullt utviklet, og forskningen på enkelte felt, som for eksempel solkremkosmetikk, må fortsatt utdypes. På grunn av etterslepet med forskning på anvendt teknologi, har Kinas nano-TiO2 _ 2-produkter kan ikke danne seriemerker for å møte de spesielle kravene til forskjellige felt.

② Overflatebehandlingsteknologien til nano-TiO2 trenger ytterligere studier

Overflatebehandling omfatter uorganisk overflatebehandling og organisk overflatebehandling. Overflatebehandlingsteknologi er sammensatt av overflatebehandlingsmiddelformel, overflatebehandlingsteknologi og overflatebehandlingsutstyr.

5. Avsluttende merknader

Gjennomsiktigheten, ultrafiolett skjermingsytelsen, spredningsevnen og lysmotstanden til nano-TiO2 i solkremkosmetikk er viktige tekniske indekser for å bedømme kvaliteten, og synteseprosessen og overflatebehandlingsmetoden til nano-TiO2 er nøkkelen til å bestemme disse tekniske indeksene.