Nanotechnologijos ir nanomedžiagos: nanometras Titano dioksidas apsaugos nuo saulės kosmetikoje

Nanotechnologijos ir nanomedžiagos: nanometras Titano dioksidas apsaugos nuo saulės kosmetikoje

Cituoti žodžius

Apie 5% saulės spinduliuojamų spindulių turi ultravioletinius spindulius, kurių bangos ilgis ≤400 nm. Ultravioletinius spindulius saulės šviesoje galima skirstyti į: ilgųjų bangų ultravioletinius spindulius, kurių bangos ilgis 320 nm~400 nm, vadinamus A tipo ultravioletiniais spinduliais (UVA); Vidutinės bangos ultravioletiniai spinduliai, kurių bangos ilgis nuo 290 nm iki 320 nm, vadinami B tipo ultravioletiniais spinduliais (UVB), o trumpųjų bangų ultravioletiniai spinduliai, kurių bangos ilgis nuo 200 nm iki 290 nm – C tipo ultravioletiniais spinduliais.

Dėl trumpo bangos ilgio ir didelės energijos ultravioletiniai spinduliai turi didelę ardomąją galią, kuri gali pažeisti žmonių odą, sukelti uždegimą ar nudegimą saulėje ir rimtai sukelti odos vėžį. UVB yra pagrindinis veiksnys, sukeliantis odos uždegimą ir saulės nudegimą.

1. ultravioletinių spindulių ekranavimo nano TiO2 principas

TiO _ 2 yra N tipo puslaidininkis. Apsauginėje kosmetikoje nuo saulės naudojamo nano-TiO _ 2 kristalinė forma paprastai yra rutilinė, o jo draudžiamas juostos plotis yra 3,0 eV. Kai UV spinduliai, kurių bangos ilgis mažesnis nei 400 nm, apšvitina TiO _ 2, valentinės juostos elektronai gali sugerti UV spindulius ir būti sužadinti laidumo juosta ir elektronų skylės poros generuojamos tuo pačiu metu, todėl TiO _ 2 turi UV spindulių sugerties funkcija. Dėl mažo dalelių dydžio ir daugybės frakcijų tai labai padidina tikimybę blokuoti ar sulaikyti ultravioletinius spindulius.

2. Nano-TiO2 charakteristikos apsaugos nuo saulės kosmetikoje

2.1

Didelis UV ekrano efektyvumas

Apsaugos nuo saulės kosmetikos gebėjimas apsaugoti nuo ultravioletinių spindulių išreiškiamas apsaugos nuo saulės faktoriumi (SPF vertė), o kuo didesnė SPF reikšmė, tuo geresnis apsaugos nuo saulės efektas. Energijos, reikalingos mažiausiai aptinkamai odos, padengtos apsaugos nuo saulės priemonėmis, eritemai susidaryti ir energijos, reikalingos to paties laipsnio eritemai susidaryti odai be apsaugos nuo saulės priemonių, santykis.

Kadangi nano-TiO2 sugeria ir išsklaido ultravioletinius spindulius, jis laikomas idealiausiu fiziniu apsauginiu kremu nuo saulės namuose ir užsienyje. Apskritai nano-TiO2 gebėjimas apsaugoti UVB yra 3–4 kartus didesnis nei nano-ZnO.

2.2

Tinkamas dalelių dydžio diapazonas

Nano-TiO2 ultravioletinių spindulių ekranavimo gebėjimą lemia jo gebėjimas sugerti ir sklaidytis. Kuo mažesnis pradinis nano-TiO2 dalelių dydis, tuo stipresnis ultravioletinių spindulių sugerties gebėjimas. Pagal Rayleigh šviesos sklaidos dėsnį, yra optimalus pradinis dalelių dydis maksimaliam nano-TiO2 sklaidos gebėjimui skirtingo bangos ilgio ultravioletiniams spinduliams. Eksperimentai taip pat rodo, kad kuo ilgesnis ultravioletinių spindulių bangos ilgis, Nano-TiO 2 ekranavimo gebėjimas labiau priklauso nuo jo sklaidos gebos; Kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo labiau jo ekranavimas priklauso nuo jo sugerties gebos.

2.3

Puikus dispersiškumas ir skaidrumas

Pradinis nano-TiO2 dalelių dydis yra mažesnis nei 100 nm, daug mažesnis už matomos šviesos bangos ilgį. Teoriškai nano-TiO2 gali perduoti matomą šviesą, kai yra visiškai išsklaidytas, todėl yra skaidrus. Dėl nano-TiO2 skaidrumo jis neuždengs odos, kai dedamas į kosmetiką nuo saulės. Todėl jis gali parodyti natūralų odos grožį. Skaidrumas yra vienas iš svarbių nano-TiO2 rodiklių apsaugos nuo saulės kosmetikoje. Tiesą sakant, nano-TiO 2 yra skaidrus, bet ne visiškai skaidrus kosmetikoje nuo saulės, nes nano-TiO2 turi mažas daleles, didelį specifinį paviršiaus plotą ir ypač didelę paviršiaus energiją, be to, lengvai susidaro agregatai, todėl tai turi įtakos odos sklaidumui ir skaidrumui. produktų.

2.4

Geras atsparumas oro sąlygoms

Nano-TiO 2 apsaugai nuo saulės kosmetikos gaminiams reikalingas tam tikras atsparumas oro sąlygoms (ypač atsparumas šviesai). Kadangi nano-TiO2 turi mažų dalelių ir didelio aktyvumo, sugerdamas ultravioletinius spindulius jis generuos elektronų skylių poras, o kai kurios elektronų skylės poros migruos į paviršių, todėl vandenyje, kuris adsorbuojasi ant paviršiaus, susidaro atominiai deguonies ir hidroksilo radikalai. nano-TiO2, pasižymintis stipriu oksidaciniu gebėjimu. Dėl prieskonių skilimo gali pakisti produktų spalva ir atsirasti kvapas. Todėl vienas ar keli skaidrūs izoliaciniai sluoksniai, tokie kaip silicio dioksidas, aliuminio oksidas ir cirkonis, turi būti padengti nano-TiO2 paviršiumi, kad būtų slopinamas jo fotocheminis aktyvumas.

3. Nano-TiO2 tipai ir raidos tendencijos

3.1

Nano-TiO2 milteliai

Nano-TiO2 produktai parduodami kietų miltelių pavidalu, kuriuos pagal nano-TiO2 paviršiaus savybes galima suskirstyti į hidrofilinius ir lipofilinius miltelius. Hidrofiliniai milteliai naudojami vandens pagrindo kosmetikoje, o lipofiliniai milteliai – aliejinės kosmetikos gaminiuose. Hidrofiliniai milteliai paprastai gaunami neorganiniu paviršiaus apdorojimu. Dauguma šių svetimų nano-TiO2 miltelių buvo specialiai apdoroti pagal jų taikymo sritis.

3.2

Odos spalva nano TiO2

Kadangi nano-TiO2 dalelės yra smulkios ir lengvai išsklaido mėlyną šviesą su trumpesniu bangos ilgiu matomoje šviesoje, įdėjus į kosmetiką nuo saulės, oda atrodys mėlynai ir atrodys nesveikai. Siekiant suderinti odos spalvą, ankstyvoje stadijoje į kosmetikos formules dažnai pridedami raudoni pigmentai, tokie kaip geležies oksidas. Tačiau dėl nano-TiO2_2 ir geležies oksido tankio ir drėkinimo skirtumo dažnai atsiranda plūduriuojančių spalvų.

4. Nano-TiO2 gamybos būklė Kinijoje

Mažo masto nano-TiO2 _2 tyrimai Kinijoje yra labai aktyvūs, o teorinių tyrimų lygis pasiekė pasaulinį pažangų lygį, tačiau taikomieji tyrimai ir inžineriniai tyrimai yra gana atsilikę, o daugelio tyrimų rezultatų negalima paversti pramoniniais produktais. Pramoninė nano-TiO2 gamyba Kinijoje prasidėjo 1997 m., daugiau nei 10 metų vėliau nei Japonijoje.

Yra dvi priežastys, ribojančios nano-TiO2 produktų kokybę ir konkurencingumą rinkoje Kinijoje:

① Taikomųjų technologijų tyrimai atsilieka

Taikymo technologijos tyrime reikia išspręsti nano-TiO2 pridėjimo proceso ir poveikio įvertinimo kompozitinėje sistemoje problemas. Nano-TiO2 taikymo tyrimai daugelyje sričių nėra iki galo išplėtoti, o kai kurių sričių, pavyzdžiui, apsaugos nuo saulės kosmetikos, tyrimus vis dar reikia pagilinti. Dėl taikomųjų technologijų tyrimų vėlavimo Kinijos nano-TiO2 _ 2 produktai negali formuoti serijinių prekių ženklų, kad atitiktų specialius skirtingų sričių reikalavimus.

② Reikia toliau tirti nano-TiO2 paviršiaus apdorojimo technologiją

Paviršiaus apdorojimas apima neorganinį paviršiaus apdorojimą ir organinį paviršiaus apdorojimą. Paviršiaus apdorojimo technologija susideda iš paviršiaus apdorojimo agento formulės, paviršiaus apdorojimo technologijos ir paviršiaus apdorojimo įrangos.

5. Baigiamosios pastabos

Nano-TiO2 skaidrumas, apsauga nuo ultravioletinių spindulių, dispersiškumas ir atsparumas šviesai kosmetikoje nuo saulės yra svarbūs techniniai rodikliai, leidžiantys įvertinti jo kokybę, o nano-TiO2 sintezės procesas ir paviršiaus apdorojimo metodas yra raktas į šiuos techninius rodiklius.