Nanoteknologio kaj Nanomaterialoj: Nanometra Titana Dioksido en Sunkremaj Kosmetikaĵoj

Nanoteknologio kaj Nanomaterialoj: Nanometra Titana Dioksido en Sunkremaj Kosmetikaĵoj

Citaĵvortoj

Ĉirkaŭ 5% de la radioj radiitaj de la suno havas ultraviolajn radiojn kun ondolongo ≤400 nm. Ultraviolaj radioj en sunlumo povas esti dividitaj en: longondajn ultraviolajn radiojn kun ondolongo de 320 nm~400 nm, nomatajn A-tipaj ultraviolaj radioj (UVA); mezondajn ultraviolajn radiojn kun ondolongo de 290 nm ĝis 320 nm nomatajn B-tipaj ultraviolaj radioj (UVB) kaj mallongondajn ultraviolajn radiojn kun ondolongo de 200 nm ĝis 290 nm nomatajn C-tipaj ultraviolaj radioj.

Pro sia mallonga ondolongo kaj alta energio, ultraviolaj radioj havas grandan detruan potencon, kiu povas damaĝi la haŭton de homoj, kaŭzi inflamon aŭ sunbrulon, kaj grave produkti haŭtkanceron. UVB estas la ĉefa faktoro kaŭzanta haŭtinflamon kaj sunbrulon.

1. la principo de ŝirmado de ultraviola radioj per nano-TiO2

TiO₂ estas N-tipa duonkonduktaĵo. La kristala formo de nano-TiO₂ uzata en sunkremaj kosmetikaĵoj estas ĝenerale rutilo, kaj ĝia malpermesita bendlarĝo estas 3.0 eV. Kiam UV-radioj kun ondolongo malpli ol 400 nm surradias TiO₂, elektronoj sur la valenta bendo povas absorbi UV-radiojn kaj esti ekscititaj al la kondukta bendo, kaj elektron-truaj paroj estas generitaj samtempe, do TiO₂ havas la funkcion absorbi UV-radiojn. Kun malgranda partikla grandeco kaj multaj frakcioj, tio multe pliigas la probablecon bloki aŭ interkapti ultraviolajn radiojn.

2. Karakterizaĵoj de nano-TiO2 en sunkremaj kosmetikaĵoj

2.1

Alta UV-ŝirma efikeco

La ultraviola ŝirma kapablo de sunkremaj kosmetikaĵoj estas esprimita per la sunprotekta faktoro (SPF-valoro), kaj ju pli alta la SPF-valoro, des pli bona la sunkrema efiko. La rilatumo de la energio bezonata por produkti la plej malaltan detekteblan eritemon por haŭto kovrita per sunkremaj produktoj al la energio bezonata por produkti eritemon de la sama grado por haŭto sen sunkremaj produktoj.

Ĉar nano-TiO2 sorbas kaj disigas ultraviolajn radiojn, ĝi estas konsiderata la plej ideala fizika sunkremo hejme kaj eksterlande. Ĝenerale, la kapablo de nano-TiO2 ŝirmi UVB estas 3-4-oble pli granda ol tiu de nano-ZnO.

2.2

Taŭga partikla grandeco-intervalo

La ultraviola ŝirma kapablo de nano-TiO2 estas determinita de ĝia sorba kapablo kaj disiga kapablo. Ju pli malgranda estas la originala partikla grandeco de nano-TiO2, des pli forta estas la ultraviola sorba kapablo. Laŭ la leĝo de Rayleigh pri lumdisigo, ekzistas optimala originala partikla grandeco por la maksimuma disiga kapablo de nano-TiO2 al ultraviolaj radioj kun malsamaj ondolongoj. Eksperimentoj ankaŭ montras, ke ju pli longa estas la ondolongo de ultraviolaj radioj, la ŝirma kapablo de nano-TiO2 pli dependas de ĝia disiga kapablo; Ju pli mallonga estas la ondolongo, des pli ĝia ŝirmado dependas de ĝia sorba kapablo.

2.3

Bonega dispersebleco kaj travidebleco

La originala partikla grandeco de nano-TiO2 estas sub 100 nm, multe malpli ol la ondolongo de videbla lumo. Teorie, nano-TiO2 povas transdoni videblan lumon kiam ĝi estas tute dispersita, do ĝi estas travidebla. Pro la travidebleco de nano-TiO2, ĝi ne kovros la haŭton kiam aldonita en sunkremajn kosmetikaĵojn. Tial, ĝi povas montri naturan haŭtbelecon. Travidebleco estas unu el la gravaj indikiloj de nano-TiO2 en sunkremaj kosmetikaĵoj. Fakte, nano-TiO2 estas travidebla sed ne tute travidebla en sunkremaj kosmetikaĵoj, ĉar nano-TiO2 havas malgrandajn partiklojn, grandan specifan surfacareon kaj ekstreme altan surfacan energion, kaj facile formas agregaĵojn, tiel influante la disperseblecon kaj travideblecon de produktoj.

2.4

Bona veterrezisto

Nano-TiO2 por sunkremaj kosmetikaĵoj postulas certan veterreziston (precipe lumreziston). Ĉar nano-TiO2 havas malgrandajn partiklojn kaj altan aktivecon, ĝi generos elektron-truajn parojn post sorbado de ultraviolaj radioj, kaj iuj elektron-truaj paroj migros al la surfaco, rezultante en atom-oksigena kaj hidroksilaj radikaluloj en la akvo adsorbita sur la surfaco de nano-TiO2, kiu havas fortan oksidigan kapablon. Tio kaŭzos miskolorigon de produktoj kaj odoron pro putriĝo de spicoj. Tial, unu aŭ pluraj travideblaj izolaj tavoloj, kiel ekzemple siliko, alumino kaj zirkonio, devas esti kovritaj sur la surfaco de nano-TiO2 por inhibicii ĝian fotokemian aktivecon.

3. Tipoj kaj evoluaj tendencoj de nano-TiO2

3.1

Nano-TiO2-pulvoro

La nano-TiO2-produktoj estas vendataj en la formo de solida pulvoro, kiu povas esti dividita en hidrofilan pulvoron kaj lipofilan pulvoron laŭ la surfacaj ecoj de nano-TiO2. Hidrofila pulvoro estas uzata en akvobazitaj kosmetikaĵoj, dum lipofila pulvoro estas uzata en olebazitaj kosmetikaĵoj. Hidrofilaj pulvoroj estas ĝenerale akiritaj per neorganika surfaca traktado. La plej multaj el ĉi tiuj fremdaj nano-TiO2-pulvoroj spertis specialan surfacan traktadon laŭ siaj aplikaj kampoj.

3.2

Haŭtkoloro nano TiO2

Ĉar nano-TiO2-partikloj estas fajnaj kaj facile disĵetas bluan lumon kun pli mallonga ondolongo en videbla lumo, kiam aldonitaj en sunkremojn, la haŭto montros bluan nuancon kaj aspektos nesana. Por kongrui kun la haŭtkoloro, ruĝaj pigmentoj kiel feroksido ofte estas aldonitaj al kosmetikaj formuloj en la frua stadio. Tamen, pro la diferenco en denseco kaj malsekebleco inter nano-TiO2_2 kaj feroksido, ofte aperas ŝvebantaj koloroj.

4. Produktada stato de nano-TiO2 en Ĉinio

Malgrandskala esplorado pri nano-TiO2_2 en Ĉinio estas tre aktiva, kaj la teoria esplornivelo atingis la mondan altnivelan nivelon, sed la aplikata esplorado kaj inĝeniera esplorado estas relative malantaŭenaj, kaj multaj esplorrezultoj ne povas esti transformitaj en industriajn produktojn. La industria produktado de nano-TiO2 en Ĉinio komenciĝis en 1997, pli ol 10 jarojn pli poste ol Japanio.

Estas du kialoj, kiuj limigas la kvaliton kaj merkatan konkurencivon de nano-TiO2-produktoj en Ĉinio:

① Aplikata teknologia esplorado postrestas

Esplorado pri aplika teknologio bezonas solvi la problemojn de aldonado de procezoj kaj taksado de efikoj de nano-TiO2 en kompozitaj sistemoj. Esplorado pri aplikaj teknologioj de nano-TiO2 en multaj kampoj ankoraŭ ne estas plene disvolvita, kaj esplorado en iuj kampoj, kiel ekzemple sunkremoj kaj kosmetikaĵoj, ankoraŭ bezonas esti profundigita. Pro la malfruo de esplorado pri aplika teknologio, la ĉinaj nano-TiO2-produktoj ne povas formi seriajn markojn por plenumi la specialajn postulojn de malsamaj kampoj.

② La surfactraktada teknologio de nano-TiO2 bezonas plian studon

Surfactraktado inkluzivas neorganikan surfactraktadon kaj organikan surfactraktadon. Surfactraktado-teknologio konsistas el surfactraktada agentoformulo, surfactraktada teknologio kaj surfactraktada ekipaĵo.

5. Konkludoj

La travidebleco, ultraviola ŝirma efikeco, dispersebleco kaj lumrezisto de nano-TiO2 en sunkremaj kosmetikaĵoj estas gravaj teknikaj indeksoj por juĝi ĝian kvaliton, kaj la sintezprocezo kaj surfactraktadmetodo de nano-TiO2 estas la ŝlosilo por determini ĉi tiujn teknikajn indeksojn.