Nanotechnológia a nanomateriály: Nanometer oxidu titaničitého v opaľovacej kozmetike

Nanotechnológia a nanomateriály: Nanometer oxidu titaničitého v opaľovacej kozmetike

Citovať slová

Asi 5% lúčov vyžarovaných slnkom má ultrafialové lúče s vlnovou dĺžkou ≤400 nm. Ultrafialové lúče v slnečnom svetle možno rozdeliť na: dlhovlnné ultrafialové lúče s vlnovou dĺžkou 320 nm~400 nm, nazývané ultrafialové lúče typu A (UVA); Strednovlnné ultrafialové lúče s vlnovou dĺžkou 290 nm až 320 nm sa nazývajú ultrafialové lúče typu B (UVB) a krátkovlnné ultrafialové lúče s vlnovou dĺžkou 200 nm až 290 nm sa nazývajú ultrafialové lúče typu C.

Ultrafialové lúče majú vďaka svojej krátkej vlnovej dĺžke a vysokej energii veľkú deštruktívnu silu, ktorá môže poškodiť ľudskú pokožku, spôsobiť zápal alebo spálenie a vážne spôsobiť rakovinu kože. UVB je hlavným faktorom spôsobujúcim zápal kože a spálenie od slnka.

1. princíp tienenia ultrafialových lúčov nano TiO2

TiO_2 je polovodič typu N. Kryštalická forma nano-TiO _ 2 používaná v kozmetike na ochranu pred slnečným žiarením je vo všeobecnosti rutilová a jej zakázaná šírka pásma je 3,0 eV Keď UV lúče s vlnovou dĺžkou menšou ako 400 nm ožarujú TiO _ 2, elektróny na valenčnom páse môžu absorbovať UV lúče a byť excitované. vodivostné pásmo a páry elektrón-diera sa generujú súčasne, takže TiO _ 2 má funkciu pohlcovania UV lúče. S malou veľkosťou častíc a mnohými frakciami to výrazne zvyšuje pravdepodobnosť blokovania alebo zachytenia ultrafialových lúčov.

2. Charakteristika nano-TiO2 v opaľovacej kozmetike

2.1

Vysoká účinnosť tienenia proti UV žiareniu

Schopnosť opaľovacej kozmetiky tieniť proti ultrafialovému žiareniu je vyjadrená ochranným faktorom proti slnečnému žiareniu (hodnota SPF) a čím vyššia hodnota SPF, tým lepší účinok opaľovacieho krému. Pomer energie potrebnej na vytvorenie najnižšieho zistiteľného erytému pre pokožku pokrytú opaľovacími prípravkami k energii potrebnej na vytvorenie erytému rovnakého stupňa v prípade kože bez opaľovacích prípravkov.

Keďže nano-TiO2 absorbuje a rozptyľuje ultrafialové lúče, je považovaný za najideálnejší fyzický opaľovací krém doma aj v zahraničí. Vo všeobecnosti je schopnosť nano-TiO2 tieniť UVB 3-4 krát väčšia ako schopnosť nano-ZnO.

2.2

Vhodný rozsah veľkosti častíc

Schopnosť tienenia nano-TiO2 pred ultrafialovým žiarením je určená jeho absorpčnou schopnosťou a schopnosťou rozptylu. Čím menšia je pôvodná veľkosť častíc nano-TiO2, tým silnejšia je schopnosť absorbovať ultrafialové žiarenie. Podľa Rayleighovho zákona rozptylu svetla existuje optimálna pôvodná veľkosť častíc pre maximálnu schopnosť rozptylu nano-TiO2 voči ultrafialovým lúčom s rôznymi vlnovými dĺžkami. Experimenty tiež ukazujú, že čím dlhšia je vlnová dĺžka ultrafialových lúčov, schopnosť tienenia nano-TiO 2 závisí viac od jeho schopnosti rozptylu; Čím je vlnová dĺžka kratšia, tým viac závisí jej tienenie na absorpčnej schopnosti.

2.3

Výborná disperzibilita a transparentnosť

Pôvodná veľkosť častíc nano-TiO2 je pod 100 nm, čo je oveľa menej ako vlnová dĺžka viditeľného svetla. Teoreticky môže nano-TiO2 prenášať viditeľné svetlo, keď je úplne rozptýlené, takže je transparentné. Kvôli priehľadnosti nano-TiO2 nezakryje pokožku, keď sa pridá do opaľovacej kozmetiky. Preto môže ukázať prirodzenú krásu pokožky. Transparentnosť je jedným z dôležitých indexov nano-TiO2 v opaľovacej kozmetike. Nano-TiO2 je v skutočnosti priehľadný, ale nie úplne priehľadný v kozmetike na ochranu pred slnečným žiarením, pretože nano-TiO2 má malé častice, veľký špecifický povrch a extrémne vysokú povrchovú energiu a ľahko sa z neho vytvárajú agregáty, čo ovplyvňuje disperzibilitu a transparentnosť produktov.

2.4

Dobrá odolnosť voči poveternostným vplyvom

Nano-TiO 2 pre opaľovaciu kozmetiku vyžaduje určitú odolnosť voči poveternostným vplyvom (najmä odolnosť voči svetlu). Pretože nano-TiO2 má malé častice a vysokú aktivitu, po absorpcii ultrafialových lúčov vytvorí páry elektrón-diera a niektoré páry elektrón-diera migrujú na povrch, čo vedie k atómovému kyslíku a hydroxylovým radikálom vo vode adsorbovaným na povrchu. nano-TiO2, ktorý má silnú oxidačnú schopnosť. Spôsobuje zmenu farby výrobkov a zápach v dôsledku rozkladu korenia. Preto musí byť na povrchu nano-Ti02 potiahnutá jedna alebo viac transparentných izolačných vrstiev, ako je oxid kremičitý, oxid hlinitý a oxid zirkoničitý, aby sa inhibovala jeho fotochemická aktivita.

3. Druhy a vývojové trendy nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 prášok

Produkty nano-TiO2 sa predávajú vo forme tuhého prášku, ktorý možno podľa povrchových vlastností nano-TiO2 rozdeliť na hydrofilný prášok a lipofilný prášok. Hydrofilný prášok sa používa v kozmetike na vodnej báze, zatiaľ čo lipofilný prášok sa používa v kozmetike na báze oleja. Hydrofilné prášky sa vo všeobecnosti získavajú anorganickou povrchovou úpravou. Väčšina týchto cudzích práškov nano-TiO2 prešla špeciálnou povrchovou úpravou podľa oblastí ich použitia.

3.2

Farba pleti nano TiO2

Keďže častice nano-TiO2 sú jemné a ľahko rozptyľujú modré svetlo s kratšou vlnovou dĺžkou vo viditeľnom svetle, po pridaní do opaľovacej kozmetiky bude pokožka vykazovať modrý odtieň a bude vyzerať nezdravo. Aby sa zladila farba pokožky, do kozmetických prípravkov sa v ranom štádiu často pridávajú červené pigmenty, ako je oxid železitý. Avšak kvôli rozdielu v hustote a zmáčavosti medzi nano-TiO2 _ 2 a oxidom železa sa často vyskytujú plávajúce farby.

4. Stav výroby nano-TiO2 v Číne

Malý výskum nano-TiO2 _ 2 v Číne je veľmi aktívny a teoretická úroveň výskumu dosiahla svetovú pokročilú úroveň, ale aplikovaný výskum a inžiniersky výskum sú relatívne zaostalé a mnohé výsledky výskumu nemožno transformovať do priemyselných produktov. Priemyselná výroba nano-TiO2 v Číne začala v roku 1997, o viac ako 10 rokov neskôr ako v Japonsku.

Existujú dva dôvody, ktoré obmedzujú kvalitu a konkurencieschopnosť nano-TiO2 produktov v Číne:

① Výskum aplikovaných technológií zaostáva

Výskum aplikačnej technológie potrebuje vyriešiť problémy pridávania procesu a hodnotenia účinku nano-TiO2 v kompozitnom systéme. Aplikačný výskum nano-TiO2 v mnohých oblastiach nie je úplne rozvinutý a výskum v niektorých oblastiach, ako je opaľovacia kozmetika, je stále potrebné prehĺbiť. Kvôli oneskoreniu výskumu aplikovanej technológie čínske produkty nano-TiO2 _ 2 nemôže vytvárať sériové značky, aby vyhovovali špeciálnym požiadavkám rôznych oblastí.

② Technológia povrchovej úpravy nano-TiO2 si vyžaduje ďalšie štúdium

Povrchová úprava zahŕňa anorganickú povrchovú úpravu a organickú povrchovú úpravu. Technológia povrchovej úpravy pozostáva zo vzorca prípravku na povrchovú úpravu, technológie povrchovej úpravy a zariadenia na povrchovú úpravu.

5. Záverečné poznámky

Transparentnosť, schopnosť tieniť ultrafialové žiarenie, disperzibilita a odolnosť nano-TiO2 v kozmetike na ochranu pred slnečným žiarením sú dôležitými technickými ukazovateľmi na posúdenie jej kvality a proces syntézy a metóda povrchovej úpravy nano-TiO2 sú kľúčom k určeniu týchto technických ukazovateľov.