Nanotecnologia e nanomateriali: biossido di titanio nanometro nei cosmetici per la protezione solare
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Circa il 5% dei raggi irradiati dal sole ha raggi ultravioletti con una lunghezza d'onda ≤400 nm. I raggi ultravioletti alla luce solare possono essere divisi in: raggi ultravioletti ad onda lunga con una lunghezza d'onda di 320 nm ~ 400 nm, chiamati raggi ultravioletti di tipo A (UVA); I raggi ultravioletti a onda media con una lunghezza d'onda da 290 nm a 320 nm sono chiamati raggi ultravioletti di tipo B (UVB) e raggi ultravioletti a onda corta con una lunghezza d'onda da 200 nm a 290 nm sono chiamati raggi ultravioletti di tipo C.
A causa della sua lunghezza d'onda corta e dell'alta energia, i raggi ultravioletti hanno un grande potere distruttivo, che può danneggiare la pelle delle persone, causare infiammazioni o scottature solari e produrre seriamente il cancro della pelle. UVB è il fattore principale che causa infiammazione della pelle e scottature solari.
1. Il principio di schermare i raggi ultravioletti con nano tio2
TiO _ 2 è un semiconduttore di tipo n. La forma cristallina di nano-tio _ 2 utilizzata nei cosmetici per la protezione solare è generalmente rutile, e la sua larghezza di banda proibita è 3,0 eV quando i raggi UV con lunghezza d'onda inferiore a 400nm irradiano tio _ 2, gli elettroni sulla banda di valenza possono assorbire i raggi UV ed essere eccitati alla banda di conduzione e sono generati a forma di foro. Con dimensioni di piccole particelle e numerose frazioni, questo aumenta notevolmente la probabilità di bloccare o intercettare i raggi ultravioletti.
2. Caratteristiche di nano-tio2 nei cosmetici per la protezione solare
2.1
Alta efficienza di schermatura UV
La capacità di schermatura ultravioletta dei cosmetici della protezione solare è espressa dal fattore di protezione solare (valore SPF) e maggiore è il valore SPF, migliore è l'effetto della protezione solare. Il rapporto tra l'energia richiesta per produrre l'eritema rilevabile più basso per la pelle rivestita con prodotti per la protezione solare all'energia necessaria per produrre eritema della stessa misura per la pelle senza prodotti per la protezione solare.
Mentre Nano-Tio2 assorbe e disperde i raggi ultravioletti, è considerata la protezione solare fisica più ideale in patria e all'estero. In generale, la capacità di nano-tio2 di proteggere UVB è 3-4 volte quella di nano-zno.
2.2
Gamma di dimensioni delle particelle adatta
La capacità di schermatura ultravioletta di nano-tio2 è determinata dalla sua capacità di assorbimento e capacità di dispersione. Più piccola è la dimensione originale delle particelle di nano-tio2, più forte è l'abilità di assorbimento ultravioletto. Secondo la legge di scattering della luce di Rayleigh, esiste una dimensione delle particelle originale ottimale per la massima capacità di scattering di nano-tio2 a raggi ultravioletti con diverse lunghezze d'onda. Gli esperimenti mostrano anche che più lungo la lunghezza d'onda dei raggi ultravioletti, la capacità di schermatura di nano-tio 2 dipende più dalla sua capacità di dispersione; Più corta è la lunghezza d'onda, più la sua schermatura dipende dalla sua capacità di assorbimento.
2.3
Eccellente dispersibilità e trasparenza
La dimensione originale delle particelle di nano-tio2 è inferiore a 100 nm, molto inferiore alla lunghezza d'onda della luce visibile. Teoricamente, Nano-Tio2 può trasmettere la luce visibile quando è completamente dispersa, quindi è trasparente. A causa della trasparenza di nano-tio2, non coprirà la pelle quando aggiunto nei cosmetici della crema solare. Pertanto, può mostrare la bellezza della pelle naturale. La trasparenza è uno degli indici importanti di nano-tio2 nei cosmetici per la protezione solare. In effetti, Nano-Tio 2 è trasparente ma non completamente trasparente nei cosmetici della protezione solare, poiché la nano-tio2 ha piccole particelle, ampie area superficiale specifica e energia superficiale estremamente elevata ed è facile formare aggregati, influenzando così la dispersibilità e la trasparenza dei prodotti.
2.4
Buona resistenza alle intemperie
Nano-Tio 2 per i cosmetici per la protezione solare richiede una certa resistenza alle intemperie (in particolare la resistenza alla luce). Because nano-TiO2 has small particles and high activity, it will generate electron-hole pairs after absorbing ultraviolet rays, and some electron-hole pairs will migrate to the surface, resulting in atomic oxygen and hydroxyl radicals in the water adsorbed on the surface of nano-TiO2, which has strong oxidation ability.It will cause discoloration of products and odor due to decomposition of spices. Pertanto, uno o più strati di isolamento trasparente, come silice, allumina e zirconia, devono essere rivestiti sulla superficie di nano-tio2 per inibire la sua attività fotochimica.
3. Tipi e tendenze di sviluppo di nano-tio2
3.1
Polvere nano-tio2
I prodotti nano-tio2 sono venduti sotto forma di polvere solida, che può essere divisa in polvere idrofila e polvere lipofila in base alle proprietà superficiali di nano-tio2. La polvere idrofila viene utilizzata nei cosmetici a base d'acqua, mentre la polvere lipofila viene utilizzata nei cosmetici a base di olio. Le polveri idrofili sono generalmente ottenute mediante trattamento inorganico di superficie. La maggior parte di queste polveri esteri nano-tio2 ha subito un trattamento di superficie speciale in base ai loro campi di applicazione.
3.2
Colore colore nano tio2
Poiché le particelle nano-tio2 sono belle e facili da disperdere la luce blu con una lunghezza d'onda più corta nella luce visibile, se aggiunte nei cosmetici per la protezione solare, la pelle mostrerà il tono blu e sembrerà malsano. Per abbinare il colore della pelle, i pigmenti rossi come l'ossido di ferro vengono spesso aggiunti alle formule cosmetiche nella fase iniziale. Tuttavia, a causa della differenza di densità e bagnabilità tra nano-tio2 _ 2 e ossido di ferro, spesso si verificano colori galleggianti.
4. Stato di produzione di nano-tio2 in Cina
La ricerca su piccola scala su nano-tio2 _ 2 in Cina è molto attiva e il livello di ricerca teorica ha raggiunto il livello mondiale avanzato, ma la ricerca applicata e ingegneristica sono relativamente arretrate e molti risultati della ricerca non possono essere trasformati in prodotti industriali. La produzione industriale di nano-tio2 in Cina è iniziata nel 1997, più di 10 anni dopo il Giappone.
Ci sono due ragioni che limitano la qualità e la competitività del mercato dei prodotti nano-tio2 in Cina:
① La ricerca tecnologica applicata è in ritardo
La ricerca sulla tecnologia dell'applicazione deve risolvere i problemi di aggiunta di processi e valutazione degli effetti di nano-tio2 nel sistema composito. La ricerca sull'applicazione di nano-tio2 in molti campi non è stata completamente sviluppata e la ricerca in alcuni campi, come i cosmetici per la protezione solare, deve ancora essere approfondita.
② La tecnologia del trattamento superficiale di Nano-Tio2 necessita di ulteriori studi
Il trattamento superficiale include il trattamento inorganico superficiale e il trattamento di superficie organico. La tecnologia del trattamento superficiale è composta dalla formula dell'agente di trattamento superficiale, dalla tecnologia del trattamento superficiale e dalle apparecchiature di trattamento superficiale.
5. Osservazioni conclusive
La trasparenza, le prestazioni di schermatura ultravioletta, la dispersibilità e la resistenza alla luce dei nano-tio2 nei cosmetici della crema solare sono importanti indici tecnici per giudicarne la qualità e il processo di sintesi e il metodo di trattamento superficiale di Nano-Tio2 sono la chiave per determinare questi indici tecnici.
Tempo post: JUL-04-2022