Nanotechnology at Nanomaterials: Nanometer Titanium Dioxide sa Sunscreen Cosmetics

Nanotechnology at Nanomaterials: Nanometer Titanium Dioxide sa Sunscreen Cosmetics

Sumipi ng mga salita

Humigit-kumulang 5% ng mga sinag ng araw ay may mga sinag ng ultraviolet na may haba ng daluyong ≤400 nm. Ang ultraviolet rays sa sikat ng araw ay maaaring nahahati sa: long-wave ultraviolet rays na may wavelength na 320 nm~400 nm, na tinatawag na A-type ultraviolet rays (UVA); Ang mga medium-wave na ultraviolet ray na may wavelength na 290 nm hanggang 320 nm ay tinatawag na B-type na ultraviolet rays (UVB) at ang mga short-wave na ultraviolet ray na may wavelength na 200 nm hanggang 290 nm ay tinatawag na C-type na ultraviolet rays.

Dahil sa maikling wavelength nito at mataas na enerhiya, ang ultraviolet rays ay may mahusay na mapanirang kapangyarihan, na maaaring makapinsala sa balat ng mga tao, maging sanhi ng pamamaga o sunog ng araw, at seryosong makagawa ng kanser sa balat. Ang UVB ay ang pangunahing kadahilanan na nagiging sanhi ng pamamaga ng balat at sunog ng araw.

1. ang prinsipyo ng pagprotekta sa mga sinag ng ultraviolet na may nano TiO2

Ang TiO _ 2 ay isang N-type na semiconductor. Ang kristal na anyo ng nano-TiO _ 2 na ginagamit sa sunscreen cosmetics ay karaniwang rutile, at ang ipinagbabawal nitong band width ay 3.0 eV Kapag ang UV rays na may wavelength na mas mababa sa 400nm ay nag-irradiate ng TiO _ 2, ang mga electron sa valence band ay maaaring sumipsip ng UV rays at masasabik na ang conduction band, at ang mga pares ng electron-hole ay nabuo sa parehong oras, kaya ang TiO _ 2 ay may function na sumisipsip ng UV sinag. Sa maliit na laki ng butil at maraming fraction, Lubos nitong pinapataas ang posibilidad ng pagharang o pagharang ng ultraviolet rays.

2. Mga katangian ng nano-TiO2 sa mga pampaganda ng sunscreen

2.1

Mataas na UV shielding na kahusayan

Ang ultraviolet shielding ability ng sunscreen cosmetics ay ipinahayag ng sun protection factor (SPF value), at mas mataas ang SPF value, mas maganda ang sunscreen effect. Ang ratio ng enerhiya na kinakailangan upang makagawa ng pinakamababang nakikitang erythema para sa balat na pinahiran ng mga produktong sunscreen sa enerhiya na kinakailangan upang makagawa ng erythema ng parehong antas para sa balat na walang mga produkto ng sunscreen.

Habang ang nano-TiO2 ay sumisipsip at nagkakalat ng ultraviolet rays, ito ay itinuturing na ang pinaka-perpektong pisikal na sunscreen sa bahay at sa ibang bansa. Sa pangkalahatan, ang kakayahan ng nano-TiO2 na protektahan ang UVB ay 3-4 beses kaysa sa nano-ZnO.

2.2

Angkop na hanay ng laki ng butil

Ang ultraviolet shielding kakayahan ng nano-TiO2 ay natutukoy sa pamamagitan ng kanyang pagsipsip kakayahan at scattering kakayahan. Kung mas maliit ang orihinal na laki ng particle ng nano-TiO2, mas malakas ang kakayahan sa pagsipsip ng ultraviolet. Ayon sa batas ni Rayleigh ng light scattering, mayroong pinakamainam na orihinal na laki ng particle para sa maximum na kakayahan sa scattering ng nano-TiO2 sa ultraviolet rays na may iba't ibang wavelength. Ipinakikita rin ng mga eksperimento na mas mahaba ang wavelength ng mga sinag ng ultraviolet, Ang kakayahan sa pagprotekta ng nano-TiO 2 ay higit na nakasalalay sa kakayahan nitong scattering; Ang mas maikli ang wavelength, mas nakadepende ang shielding nito sa kakayahan nito sa pagsipsip.

2.3

Napakahusay na dispersibility at transparency

Ang orihinal na laki ng particle ng nano-TiO2 ay mas mababa sa 100 nm, mas mababa kaysa sa wavelength ng nakikitang liwanag. Sa teorya, ang nano-TiO2 ay maaaring magpadala ng nakikitang liwanag kapag ito ay ganap na nakakalat, kaya ito ay transparent. Dahil sa transparency ng nano-TiO2, hindi nito tatakpan ang balat kapag idinagdag sa mga pampaganda ng sunscreen. Samakatuwid, maaari itong magpakita ng natural na kagandahan ng balat. Ang transparency ay isa sa mga mahalagang index ng nano-TiO2 sa mga pampaganda ng sunscreen. Sa katunayan, ang nano-TiO 2 ay transparent ngunit hindi ganap na transparent sa mga pampaganda ng sunscreen, dahil ang nano-TiO2 ay may maliliit na particle, malaking partikular na lugar sa ibabaw at napakataas na enerhiya sa ibabaw, at ito ay madaling bumuo ng mga pinagsama-sama, kaya nakakaapekto sa dispersibility at transparency ng mga produkto.

2.4

Magandang paglaban sa panahon

Ang Nano-TiO 2 para sa mga pampaganda ng sunscreen ay nangangailangan ng ilang paglaban sa panahon (lalo na sa liwanag). Dahil ang nano-TiO2 ay may maliliit na particle at mataas na aktibidad, ito ay bubuo ng mga pares ng electron-hole pagkatapos masipsip ang mga sinag ng ultraviolet, at ang ilang mga pares ng electron-hole ay lilipat sa ibabaw, na magreresulta sa atomic oxygen at hydroxyl radical sa tubig na na-adsorb sa ibabaw ng nano-TiO2, na may malakas na kakayahan sa oksihenasyon. Ito ay magdudulot ng pagkawalan ng kulay ng mga produkto at amoy dahil sa pagkabulok ng mga pampalasa. Samakatuwid, ang isa o higit pang mga transparent na layer ng paghihiwalay, tulad ng silica, alumina at zirconia, ay dapat na pinahiran sa ibabaw ng nano-TiO2 upang pigilan ang aktibidad ng photochemical nito.

3. Mga uri at uso sa pag-unlad ng nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 na pulbos

Ang mga produktong nano-TiO2 ay ibinebenta sa anyo ng solid powder, na maaaring nahahati sa hydrophilic powder at lipophilic powder ayon sa mga katangian ng ibabaw ng nano-TiO2. Ang hydrophilic powder ay ginagamit sa water-based cosmetics, habang ang lipophilic powder ay ginagamit sa oil-based cosmetics. Ang mga hydrophilic powder ay karaniwang nakukuha sa pamamagitan ng inorganic surface treatment. Karamihan sa mga dayuhang nano-TiO2 powder na ito ay sumailalim sa espesyal na surface treatment ayon sa kanilang application field.

3.2

Kulay ng balat nano TiO2

Dahil ang mga particle ng nano-TiO2 ay pino at madaling ikalat ang asul na liwanag na may mas maikling wavelength sa nakikitang liwanag, kapag idinagdag sa mga pampaganda ng sunscreen, ang balat ay magpapakita ng asul na tono at mukhang hindi malusog. Upang tumugma sa kulay ng balat, ang mga pulang pigment gaya ng iron oxide ay kadalasang idinaragdag sa mga cosmetic formula sa maagang yugto. Gayunpaman, dahil sa pagkakaiba sa density at pagkabasa sa pagitan ng nano-TiO2 _ 2 at iron oxide, madalas na nangyayari ang mga lumulutang na kulay.

4. Katayuan ng produksyon ng nano-TiO2 sa China

Ang maliit na sukat na pananaliksik sa nano-TiO2 _ 2 sa China ay napakaaktibo, at ang antas ng teoretikal na pananaliksik ay umabot sa advanced na antas ng mundo, ngunit ang inilapat na pananaliksik at pananaliksik sa engineering ay medyo atrasado, at maraming mga resulta ng pananaliksik ay hindi maaaring mabago sa mga produktong pang-industriya. Ang pang-industriya na produksyon ng nano-TiO2 sa China ay nagsimula noong 1997, higit sa 10 taon mamaya kaysa sa Japan.

Mayroong dalawang dahilan na naghihigpit sa kalidad at pagiging mapagkumpitensya sa merkado ng mga produktong nano-TiO2 sa China:

① Nahuhuli ang pananaliksik sa paggamit ng teknolohiya

Ang pananaliksik sa teknolohiya ng aplikasyon ay kailangang malutas ang mga problema sa pagdaragdag ng proseso at pagsusuri ng epekto ng nano-TiO2 sa composite system. Ang pagsasaliksik ng aplikasyon ng nano-TiO2 sa maraming larangan ay hindi pa ganap na nabubuo, at ang pananaliksik sa ilang larangan, tulad ng sunscreen cosmetics, ay kailangan pa ring palalimin. hindi maaaring bumuo ng mga serial brand upang matugunan ang mga espesyal na pangangailangan ng iba't ibang larangan.

② Ang teknolohiyang pang-ibabaw na paggamot ng nano-TiO2 ay nangangailangan ng karagdagang pag-aaral

Kasama sa surface treatment ang inorganikong surface treatment at organic surface treatment. Ang teknolohiya sa paggamot sa ibabaw ay binubuo ng formula ng ahente ng paggamot sa ibabaw, teknolohiya ng paggamot sa ibabaw at mga kagamitan sa paggamot sa ibabaw.

5. Pangwakas na pananalita

Ang transparency, ultraviolet shielding performance, dispersibility at light resistance ng nano-TiO2 sa sunscreen cosmetics ay mahalagang teknikal na index para hatulan ang kalidad nito, at ang proseso ng synthesis at surface treatment method ng nano-TiO2 ang susi upang matukoy ang mga teknikal na index na ito.