Nanotecnologia i nanomaterials: nanometre diòxid de titani en cosmètics de protecció solar

Nanotecnologia i nanomaterials: nanometre diòxid de titani en cosmètics de protecció solar

Citar paraules

Al voltant del 5% dels raigs irradiats pel sol tenen raigs ultraviolats amb una longitud d'ona ≤400 nm. Els raigs ultraviolats a la llum solar es poden dividir en: raigs ultraviolats d'ona llarga amb una longitud d'ona de 320 nm ~ 400 nm, anomenats raigs ultraviolats de tipus A (UVA); Els raigs ultraviolats d'ona mitjana amb una longitud d'ona de 290 nm a 320 nm s'anomenen raigs ultraviolats de tipus B (UVB) i els raigs ultraviolats d'ona curta amb una longitud d'ona de 200 nm a 290 nm s'anomenen raigs ultraviolats de tipus C.

A causa de la seva curta longitud d'ona i alta energia, els raigs ultraviolats tenen un gran poder destructiu, que poden danyar la pell de les persones, provocar inflamacions o cremades solars i produir greument càncer de pell. Els UVB són el principal factor que causa la inflamació de la pell i les cremades solars.

1. el principi de protecció dels raigs ultraviolats amb nano TiO2

TiO _ 2 és un semiconductor de tipus N. La forma cristal·lina de nano-TiO _ 2 que s'utilitza en els cosmètics de protecció solar és generalment rutil, i la seva amplada de banda prohibida és de 3,0 eV. Quan els raigs UV amb longitud d'ona inferior a 400 nm irradien TiO _ 2, els electrons de la banda de valència poden absorbir els raigs UV i estar excitats per la banda de conducció i els parells electró-forat es generen al mateix temps, de manera que TiO _ 2 té la funció d'absorbir els raigs UV. Amb una mida de partícula petita i nombroses fraccions, això augmenta molt la probabilitat de bloquejar o interceptar els raigs ultraviolats.

2. Característiques del nano-TiO2 en cosmètics de protecció solar

2.1

Alta eficiència de protecció UV

La capacitat de protecció ultraviolada dels cosmètics de protecció solar s'expressa pel factor de protecció solar (valor SPF) i com més alt sigui el valor SPF, millor serà l'efecte de protecció solar. La relació entre l'energia necessària per produir l'eritema detectable més baix per a la pell recoberta amb productes de protecció solar i l'energia necessària per produir eritema del mateix grau per a la pell sense productes de protecció solar.

Com que el nano-TiO2 absorbeix i dispersa els raigs ultraviolats, es considera el protector solar físic més ideal a casa i a l'estranger. En general, la capacitat del nano-TiO2 per protegir els UVB és 3-4 vegades superior a la del nano-ZnO.

2.2

Interval de mida de partícules adequat

La capacitat de blindatge ultraviolat del nano-TiO2 està determinada per la seva capacitat d'absorció i capacitat de dispersió. Com més petita sigui la mida de partícula original del nano-TiO2, més forta serà la capacitat d'absorció d'ultraviolats. Segons la llei de dispersió de la llum de Rayleigh, hi ha una mida de partícula original òptima per a la màxima capacitat de dispersió del nano-TiO2 als raigs ultraviolats amb diferents longituds d'ona. Els experiments també mostren que com més llarga sigui la longitud d'ona dels raigs ultraviolats, la capacitat de blindatge del nano-TiO 2 depèn més de la seva capacitat de dispersió; Com més curta sigui la longitud d'ona, més dependrà el seu blindatge de la seva capacitat d'absorció.

2.3

Excel·lent dispersibilitat i transparència

La mida de partícula original del nano-TiO2 és inferior a 100 nm, molt menys que la longitud d'ona de la llum visible. Teòricament, el nano-TiO2 pot transmetre la llum visible quan està completament dispersa, de manera que és transparent. A causa de la transparència del nano-TiO2, no cobrirà la pell quan s'afegeix als cosmètics de protecció solar. Per tant, pot mostrar la bellesa natural de la pell. La transparència és un dels índexs importants de nano-TiO2 en cosmètics de protecció solar. De fet, el nano-TiO 2 és transparent, però no completament transparent en els cosmètics de protecció solar, perquè el nano-TiO2 té partícules petites, una gran superfície específica i una energia superficial extremadament alta, i és fàcil de formar agregats, afectant així la dispersibilitat i la transparència de productes.

2.4

Bona resistència a la intempèrie

Nano-TiO 2 per a cosmètics de protecció solar requereix certa resistència a la intempèrie (especialment resistència a la llum). Com que el nano-TiO2 té partícules petites i alta activitat, generarà parells d'electrons-forat després d'absorbir els raigs ultraviolats, i alguns parells d'electrons-forat migraran a la superfície, donant lloc a oxigen atòmic i radicals hidroxil a l'aigua adsorbida a la superfície de nano-TiO2, que té una forta capacitat d'oxidació. Provocarà la decoloració dels productes i l'olor a causa de la descomposició de les espècies. Per tant, una o més capes d'aïllament transparents, com ara sílice, alúmina i zirconi, s'han de recobrir a la superfície del nano-TiO2 per inhibir la seva activitat fotoquímica.

3. Tipus i tendències de desenvolupament de nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2 en pols

Els productes nano-TiO2 es venen en forma de pols sòlida, que es pot dividir en pols hidròfila i pols lipòfila segons les propietats superficials del nano-TiO2. La pols hidròfila s'utilitza en cosmètics a base d'aigua, mentre que la pols lipòfila s'utilitza en cosmètics a base d'oli. Les pols hidròfiles s'obtenen generalment mitjançant tractament superficial inorgànic. La majoria d'aquestes pols nano-TiO2 estrangeres han estat sotmeses a un tractament superficial especial segons els seus camps d'aplicació.

3.2

Color de la pell nano TiO2

Com que les partícules nano-TiO2 són fines i fàcils de dispersar la llum blava amb una longitud d'ona més curta a la llum visible, quan s'afegeixen als cosmètics de protecció solar, la pell mostrarà un to blau i semblarà poc saludable. Per tal que coincideixi amb el color de la pell, sovint s'afegeixen pigments vermells com l'òxid de ferro a les fórmules cosmètiques en la fase inicial. Tanmateix, a causa de la diferència de densitat i humectabilitat entre el nano-TiO2 _ 2 i l'òxid de ferro, sovint es produeixen colors flotants.

4. Estat de producció de nano-TiO2 a la Xina

La investigació a petita escala sobre nano-TiO2 _2 a la Xina és molt activa i el nivell de recerca teòrica ha assolit el nivell avançat mundial, però la investigació aplicada i la investigació en enginyeria són relativament endarrerides i molts resultats de la investigació no es poden transformar en productes industrials. La producció industrial de nano-TiO2 a la Xina va començar el 1997, més de 10 anys més tard que el Japó.

Hi ha dues raons que restringeixen la qualitat i la competitivitat del mercat dels productes nano-TiO2 a la Xina:

① La investigació en tecnologia aplicada es queda endarrerida

La investigació de la tecnologia d'aplicació ha de resoldre els problemes d'afegir l'avaluació de processos i efectes de nano-TiO2 en un sistema compost. La investigació sobre l'aplicació del nano-TiO2 en molts camps no s'ha desenvolupat completament, i la investigació en alguns camps, com ara els cosmètics de protecció solar, encara s'ha d'aprofundir. A causa del retard de la investigació tecnològica aplicada, els productes nano-TiO2 _ 2 de la Xina No es poden formar marques en sèrie per satisfer els requisits especials de diferents camps.

② La tecnologia de tractament de superfícies de nano-TiO2 necessita més estudis

El tractament superficial inclou el tractament superficial inorgànic i el tractament superficial orgànic. La tecnologia de tractament de superfícies es compon de fórmula d'agent de tractament de superfícies, tecnologia de tractament de superfícies i equips de tractament de superfícies.

5. Observacions finals

La transparència, el rendiment del blindatge ultraviolat, la dispersibilitat i la resistència a la llum del nano-TiO2 en els cosmètics de protecció solar són índexs tècnics importants per jutjar la seva qualitat, i el procés de síntesi i el mètode de tractament de la superfície del nano-TiO2 són la clau per determinar aquests índexs tècnics.