Нанотехнологија и наноматеријали: нанометарски титанијум диоксид у козметици за заштиту од сунца

Нанотехнологија и наноматеријали: нанометарски титанијум диоксид у козметици за заштиту од сунца

Цитирајте речи

Око 5% зрака које зрачи сунце има ултраљубичасте зраке са таласном дужином ≤400 нм. Ултраљубичасти зраци на сунчевој светлости могу се поделити на: дуготаласне ултраљубичасте зраке са таласном дужином од 320 нм~400 нм, које се називају ултраљубичасти зраци типа А (УВА); Средњоталасни ултраљубичасти зраци са таласном дужином од 290 нм до 320 нм називају се ултраљубичастим зрацима типа Б (УВБ), а краткоталасни ултраљубичасти зраци са таласном дужином од 200 нм до 290 нм називају се ултраљубичастим зрацима Ц типа.

Због своје кратке таласне дужине и велике енергије, ултраљубичасти зраци имају велику деструктивну моћ, која може оштетити кожу људи, изазвати упалу или опекотине од сунца и озбиљно изазвати рак коже. УВБ је главни фактор који узрокује упалу коже и опекотине од сунца.

1. принцип заштите ултраљубичастих зрака нано ТиО2

ТиО _ 2 је полупроводник Н-типа. Кристални облик нано-ТиО_2 који се користи у козметици за заштиту од сунца је генерално рутил, а његова забрањена ширина опсега је 3,0 еВ Када УВ зраци са таласном дужином мањом од 400нм зраче ТиО_2, електрони на валентном појасу могу да апсорбују УВ зраке и да буду узбуђени да проводни појас, а парови електрон-рупа се генеришу у исто време, па ТиО _ 2 има функцију апсорбовања УВ зрака. Са малом величином честица и бројним фракцијама, ово значајно повећава вероватноћу блокирања или пресретања ултраљубичастих зрака.

2. Карактеристике нано-ТиО2 у козметици за заштиту од сунца

2.1

Висока ефикасност УВ заштите

Способност заштите од ултраљубичастог зрачења козметике за заштиту од сунца изражава се фактором заштите од сунца (СПФ вредност), а што је већа СПФ вредност, то је бољи ефекат заштите од сунца. Однос енергије потребне да се произведе најнижи еритем који се може детектовати за кожу обложену производима за заштиту од сунца и енергије потребне за стварање еритема истог степена за кожу без производа за заштиту од сунца.

Пошто нано-ТиО2 апсорбује и расипа ултраљубичасте зраке, сматра се најидеалнијим физичким средством за заштиту од сунца у земљи и иностранству. Генерално, способност нано-ТиО2 да заштити УВБ је 3-4 пута већа од нано-ЗнО.

2.2

Одговарајући опсег величине честица

Способност заштите од ултраљубичастог зрачења нано-ТиО2 одређена је његовом способношћу апсорпције и способношћу расејања. Што је мања оригинална величина честица нано-ТиО2, то је јача способност апсорпције ултраљубичастог зрачења. Према Рејлијевом закону расејања светлости, постоји оптимална оригинална величина честица за максималну способност расејања нано-ТиО2 на ултраљубичасте зраке различитих таласних дужина. Експерименти такође показују да што је већа таласна дужина ултраљубичастих зрака, способност заштите нано-ТиО 2 више зависи од његове способности расејања; Што је таласна дужина краћа, то више њена заштита зависи од њене способности апсорпције.

2.3

Одлична дисперзибилност и транспарентност

Оригинална величина честица нано-ТиО2 је испод 100 нм, далеко мање од таласне дужине видљиве светлости. Теоретски, нано-ТиО2 може да преноси видљиву светлост када је потпуно распршен, па је провидан. Због провидности нано-ТиО2, неће прекрити кожу када се дода у козметику за заштиту од сунца. Стога може показати природну лепоту коже. Транспарентност је један од важних индекса нано-ТиО2 у козметици за заштиту од сунца. У ствари, нано-ТиО 2 је провидан, али није потпуно провидан у козметици за заштиту од сунца, јер нано-ТиО2 има мале честице, велику специфичну површину и изузетно високу површинску енергију, и лако се формирају агрегати, што утиче на дисперзибилност и транспарентност производи.

2.4

Добра отпорност на временске услове

Нано-ТиО 2 за козметику за заштиту од сунца захтева одређену отпорност на временске услове (нарочито отпорност на светлост). Пошто нано-ТиО2 има мале честице и високу активност, он ће генерисати парове електрон-рупа након апсорбовања ултраљубичастих зрака, а неки парови електрон-рупа ће мигрирати на површину, што ће резултирати атомским кисеоником и хидроксилним радикалима у води адсорбованој на површини нано-ТиО2, који има јаку оксидациону способност. То ће изазвати промену боје производа и мирис услед распадања зачини. Због тога, један или више провидних изолационих слојева, као што су силицијум, глиница и цирконијум, морају бити премазани на површини нано-ТиО2 да би се инхибирала његова фотохемијска активност.

3. Врсте и трендови развоја нано-ТиО2

3.1

Нано-ТиО2 прах

Нано-ТиО2 производи се продају у облику чврстог праха, који се може поделити на хидрофилни прах и липофилни прах према површинским својствима нано-ТиО2. Хидрофилни прах се користи у козметици на бази воде, док се липофилни прах користи у козметици на бази уља. Хидрофилни прахови се генерално добијају неорганским површинским третманом. Већина ових страних нано-ТиО2 прахова је подвргнута специјалној површинској обради у складу са областима примене.

3.2

Боја коже нано ТиО2

Пошто су нано-ТиО2 честице фине и лако распршују плаву светлост краће таласне дужине у видљивом светлу, када се додају у козметику за заштиту од сунца, кожа ће имати плави тон и изгледати нездраво. Да би се ускладила боја коже, црвени пигменти као што је оксид гвожђа се често додају козметичким формулама у раној фази. Међутим, због разлике у густини и влажењу између нано-ТиО2 _ 2 и оксида гвожђа, често се јављају плутајуће боје.

4. Статус производње нано-ТиО2 у Кини

Мала истраживања нано-ТиО2 _ 2 у Кини су веома активна, а теоријски ниво истраживања је достигао светски напредни ниво, али примењена истраживања и инжењерска истраживања су релативно назадна, а многи резултати истраживања се не могу трансформисати у индустријске производе. Индустријска производња нано-ТиО2 у Кини почела је 1997. године, више од 10 година касније од Јапана.

Постоје два разлога који ограничавају квалитет и тржишну конкурентност нано-ТиО2 производа у Кини:

① Истраживање примењене технологије заостаје

Истраживање технологије примене треба да реши проблеме додавања процеса и евалуације ефеката нано-ТиО2 у композитни систем. Истраживање примене нано-ТиО2 у многим областима није у потпуности развијено, а истраживања у неким областима, као што је козметика за заштиту од сунца, тек треба да се продубе. Због заостајања у истраживању примењене технологије, кинески нано-ТиО2 _ 2 производи не могу формирати серијске брендове како би испунили посебне захтеве различитих области.

② Технологија површинске обраде нано-ТиО2 треба даље проучавати

Површинска обрада обухвата неорганску површинску обраду и органску површинску обраду. Технологија површинске обраде састоји се од формуле агенса за површинску обраду, технологије површинске обраде и опреме за површинску обраду.

5. Закључна разматрања

Транспарентност, учинак заштите од ултраљубичастог зрачења, дисперзибилност и отпорност на светлост нано-ТиО2 у козметици за заштиту од сунца су важни технички индекси за процену његовог квалитета, а процес синтезе и метода површинске обраде нано-ТиО2 су кључни за одређивање ових техничких индекса.