Nanotehnologie și nanomateriale: nanometrul dioxid de titan în produsele cosmetice de protecție solară
Citați cuvinte
Aproximativ 5% din razele radiate de soare au raze ultraviolete cu o lungime de undă ≤400 nm. Razele ultraviolete din lumina soarelui pot fi împărțite în: raze ultraviolete cu undă lungă, cu o lungime de undă de 320 nm~400 nm, numite raze ultraviolete de tip A (UVA); Razele ultraviolete cu undă medie cu o lungime de undă de la 290 nm până la 320 nm sunt numite raze ultraviolete de tip B (UVB), iar razele ultraviolete cu undă scurtă cu o lungime de undă de la 200 nm până la 290 nm sunt numite raze ultraviolete de tip C.
Datorită lungimii de undă scurte și energiei mari, razele ultraviolete au o mare putere distructivă, care poate deteriora pielea oamenilor, poate provoca inflamații sau arsuri solare și poate produce grav cancer de piele. UVB este principalul factor care cauzează inflamația pielii și arsurile solare.
1. principiul de ecranare a razelor ultraviolete cu nano TiO2
TiO _ 2 este un semiconductor de tip N. Forma cristalină a nano-TiO _ 2 utilizată în produsele cosmetice de protecție solară este în general rutilă, iar lățimea sa interzisă este de 3,0 eV Când razele UV cu lungime de undă mai mică de 400 nm iradiază TiO _ 2, electronii de pe banda de valență pot absorbi razele UV și pot fi excitați să banda de conducere și perechile electron-gaură sunt generate în același timp, deci TiO _ 2 are funcția de absorbție a razelor UV. Cu dimensiunea mică a particulelor și numeroase fracții, acest lucru crește foarte mult probabilitatea de a bloca sau intercepta razele ultraviolete.
2. Caracteristicile nano-TiO2 în produsele cosmetice de protecție solară
2.1
Eficiență ridicată de protecție UV
Capacitatea de protecție împotriva radiațiilor ultraviolete a produselor cosmetice cu protecție solară este exprimată prin factorul de protecție solară (valoarea SPF), iar cu cât valoarea SPF este mai mare, cu atât efectul de protecție solară este mai bun. Raportul dintre energia necesară pentru a produce cel mai scăzut eritem detectabil pentru pielea acoperită cu produse de protecție solară și energia necesară pentru a produce eritem de același grad pentru pielea fără produse de protecție solară.
Deoarece nano-TiO2 absoarbe și împrăștie razele ultraviolete, este considerat cea mai ideală protecție solară fizică în țară și în străinătate. În general, capacitatea nano-TiO2 de a proteja UVB este de 3-4 ori mai mare decât a nano-ZnO.
2.2
Interval adecvat de dimensiuni ale particulelor
Capacitatea de ecranare ultravioletă a nano-TiO2 este determinată de capacitatea sa de absorbție și capacitatea de împrăștiere. Cu cât dimensiunea inițială a particulelor nano-TiO2 este mai mică, cu atât este mai puternică capacitatea de absorbție a ultravioletelor. Conform legii lui Rayleigh a împrăștierii luminii, există o dimensiune originală optimă a particulei pentru capacitatea maximă de împrăștiere a nano-TiO2 la razele ultraviolete cu lungimi de undă diferite. Experimentele arată, de asemenea, că, cu cât lungimea de undă a razelor ultraviolete este mai mare, capacitatea de ecranare a nano-TiO 2 depinde mai mult de capacitatea sa de împrăștiere; Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât ecranarea sa depinde mai mult de capacitatea sa de absorbție.
2.3
Dispersabilitate și transparență excelente
Dimensiunea inițială a particulelor de nano-TiO2 este sub 100 nm, mult mai mică decât lungimea de undă a luminii vizibile. Teoretic, nano-TiO2 poate transmite lumină vizibilă atunci când este complet dispersat, deci este transparent. Datorită transparenței nano-TiO2, acesta nu va acoperi pielea atunci când este adăugat în produsele cosmetice de protecție solară. Prin urmare, poate arăta frumusețea naturală a pielii. Transparența este unul dintre indicii importanți ai nano-TiO2 în produsele cosmetice de protecție solară. De fapt, nano-TiO 2 este transparent, dar nu complet transparent în produsele cosmetice de protecție solară, deoarece nano-TiO2 are particule mici, suprafață specifică mare și energie de suprafață extrem de mare și este ușor de format agregate, afectând astfel dispersiabilitatea și transparența produse.
2.4
Rezistență bună la intemperii
Nano-TiO 2 pentru produsele cosmetice de protecție solară necesită o anumită rezistență la intemperii (în special rezistența la lumină). Deoarece nano-TiO2 are particule mici și activitate ridicată, va genera perechi electron-gaură după absorbția razelor ultraviolete, iar unele perechi electron-găură vor migra la suprafață, rezultând oxigen atomic și radicali hidroxil în apa adsorbită pe suprafața nano-TiO2, care are o puternică capacitate de oxidare. Va provoca decolorarea produselor și mirosul din cauza descompunerii condimentelor. Prin urmare, unul sau mai multe straturi transparente de izolare, cum ar fi silice, alumină și zirconiu, trebuie să fie acoperite pe suprafața nano-TiO2 pentru a inhiba activitatea fotochimică a acestuia.
3. Tipuri și tendințe de dezvoltare ale nano-TiO2
3.1
Nano-TiO2 pulbere
Produsele nano-TiO2 sunt vândute sub formă de pulbere solidă, care poate fi împărțită în pulbere hidrofilă și pulbere lipofilă în funcție de proprietățile de suprafață ale nano-TiO2. Pudra hidrofilă este folosită în produsele cosmetice pe bază de apă, în timp ce pulberea lipofilă este folosită în produsele cosmetice pe bază de ulei. Pulberile hidrofile sunt în general obținute prin tratarea suprafeței anorganice. Cele mai multe dintre aceste pulberi străine nano-TiO2 au suferit un tratament special de suprafață în funcție de domeniile lor de aplicare.
3.2
Culoarea pielii nano TiO2
Deoarece particulele nano-TiO2 sunt fine și ușor de împrăștiat lumină albastră cu lungime de undă mai scurtă în lumina vizibilă, atunci când sunt adăugate în produsele cosmetice de protecție solară, pielea va arăta un ton albastru și va arăta nesănătos. Pentru a se potrivi cu culoarea pielii, pigmenții roșii, cum ar fi oxidul de fier, sunt adesea adăugați formulelor cosmetice în stadiu incipient. Cu toate acestea, datorită diferenței de densitate și umectabilitate dintre nano-TiO2 _ 2 și oxid de fier, apar adesea culorile plutitoare.
4. Starea producției de nano-TiO2 în China
Cercetarea la scară mică asupra nano-TiO2 _ 2 în China este foarte activă, iar nivelul cercetării teoretice a atins nivelul avansat mondial, dar cercetarea aplicată și cercetarea inginerească sunt relativ înapoiate, iar multe rezultate ale cercetării nu pot fi transformate în produse industriale. Producția industrială de nano-TiO2 în China a început în 1997, cu peste 10 ani mai târziu decât Japonia.
Există două motive care limitează calitatea și competitivitatea pe piață a produselor nano-TiO2 în China:
① Cercetarea tehnologică aplicată rămâne în urmă
Cercetarea tehnologiei de aplicare trebuie să rezolve problemele de adăugare a procesului și evaluării efectului nano-TiO2 în sistemul compozit. Cercetarea aplicativă a nano-TiO2 în multe domenii nu a fost pe deplin dezvoltată, iar cercetarea în unele domenii, cum ar fi cosmeticele de protecție solară, trebuie încă aprofundată. Din cauza întârzierii cercetării tehnologice aplicate, produsele nano-TiO2 _ 2 din China nu poate forma mărci de serie pentru a satisface cerințele speciale ale diferitelor domenii.
② Tehnologia de tratare a suprafeței nano-TiO2 necesită studii suplimentare
Tratamentul de suprafață include tratarea suprafeței anorganice și tratarea suprafeței organice. Tehnologia de tratare a suprafeței este compusă din formula de agent de tratare a suprafeței, tehnologie de tratare a suprafeței și echipamente de tratare a suprafeței.
5. Observații finale
Transparența, performanța de ecranare cu ultraviolete, dispersibilitatea și rezistența la lumină a nano-TiO2 în produsele cosmetice de protecție solară sunt indici tehnici importanți pentru a aprecia calitatea acestuia, iar procesul de sinteză și metoda de tratare a suprafeței nano-TiO2 sunt cheia pentru determinarea acestor indici tehnici.
Ora postării: 23-aug-2021