Нанотехнология және наноматериалдар: күннен қорғайтын косметикадағы нанометрлік титан диоксиді

Нанотехнология және наноматериалдар: күннен қорғайтын косметикадағы нанометрлік титан диоксиді

Сөздерді цитаталау

Күннен таралатын сәулелердің шамамен 5%-ында толқын ұзындығы ≤400 нм ультракүлгін сәулелер бар. Күн сәулесіндегі ультракүлгін сәулелерді келесідей бөлуге болады: толқын ұзындығы 320 нм~400 нм ұзын толқынды ультракүлгін сәулелер, А типті ультракүлгін сәулелер (УКВ) деп аталады; Толқын ұзындығы 290 нм-ден 320 нм-ге дейінгі орташа толқынды ультракүлгін сәулелер В типті ультракүлгін сәулелер (УКВ) және толқын ұзындығы 200 нм-ден 290 нм-ге дейінгі қысқа толқынды ультракүлгін сәулелер С типті ультракүлгін сәулелер деп аталады.

Қысқа толқын ұзындығы мен жоғары энергияның арқасында ультракүлгін сәулелер адамдардың терісін зақымдауы, қабыну немесе күннің күйіп қалуын тудыруы және терінің қатерлі ісігін елеулі түрде тудыруы мүмкін үлкен деструктивті күшке ие. УКВ терінің қабынуы мен күнге күйіп қалуын тудыратын негізгі фактор болып табылады.

1. нано TiO2 бар ультракүлгін сәулелерді қорғау принципі

TiO _ 2 N-типті жартылай өткізгіш болып табылады. Күннен қорғайтын косметикада қолданылатын нано-TiO _ 2 кристалды түрі әдетте рутилді болып табылады және оның тыйым салынған жолақ ені 3,0 эВ Толқын ұзындығы 400 нм-ден аз ультракүлгін сәулелер TiO _ 2 сәулелендіргенде, валенттік диапазондағы электрондар ультракүлгін сәулелерді жұтып, қозуы мүмкін. өткізгіштік жолағы және электронды-саңылау жұптары бір мезгілде пайда болады уақыт, сондықтан TiO _ 2 ультракүлгін сәулелерді сіңіру қызметін атқарады. Кішкентай бөлшектермен және көптеген фракциялармен, бұл ультракүлгін сәулелерді бөгеу немесе ұстап тұру ықтималдығын айтарлықтай арттырады.

2. Күннен қорғайтын косметикадағы nano-TiO2 сипаттамалары

2.1

Ультракүлгін сәулелерден қорғаудың жоғары тиімділігі

Күннен қорғайтын косметиканың ультракүлгін сәулелерден қорғау қабілеті күннен қорғайтын фактормен (SPF мәні) көрінеді және SPF мәні неғұрлым жоғары болса, күннен қорғайтын әсер соғұрлым жақсы болады. Күннен қорғайтын құралдармен қапталған теріге арналған ең төменгі анықталатын эритеманы өндіруге қажетті энергияның күннен қорғайтын өнімдерсіз теріге бірдей дәрежедегі эритеманы өндіруге қажетті энергияға қатынасы.

Нано-TiO2 ультракүлгін сәулелерді сіңіріп, тарататындықтан, ол үйде және шетелде ең тамаша физикалық күннен қорғайтын крем болып саналады. Жалпы алғанда, nano-TiO2-нің UVB-ны қорғау қабілеті нано-ZnO-дан 3-4 есе жоғары.

2.2

Бөлшек өлшемдерінің қолайлы диапазоны

Нано-TiO2-нің ультракүлгін сәулелерден қорғану қабілеті оның сіңіру қабілетімен және шашырау қабілетімен анықталады. Нано-TiO2 бөлшектерінің бастапқы мөлшері неғұрлым аз болса, ультракүлгін сәулелерді сіңіру қабілеті соғұрлым күшті болады. Рэйлейдің жарықтың шашырау заңына сәйкес, әртүрлі толқын ұзындығы бар ультракүлгін сәулелерге нано-TiO2-нің максималды шашырау қабілеті үшін бөлшектердің оңтайлы бастапқы өлшемі бар. Эксперименттер сондай-ақ ультракүлгін сәулелердің толқын ұзындығы неғұрлым ұзағырақ болса, nano-TiO 2-нің қорғаныс қабілеті оның шашырау қабілетіне көбірек байланысты екенін көрсетеді; Толқын ұзындығы неғұрлым қысқа болса, соғұрлым оның экрандауы оның сіңіру қабілетіне байланысты.

2.3

Тамаша дисперстік және мөлдірлік

Нано-TiO2 бөлшектерінің бастапқы өлшемі 100 нм-ден төмен, бұл көрінетін жарықтың толқын ұзындығынан әлдеқайда аз. Теориялық тұрғыдан, nano-TiO2 көрінетін жарықты толығымен дисперсті болған кезде өткізе алады, сондықтан ол мөлдір. Нано-TiO2 мөлдірлігіне байланысты күннен қорғайтын косметикаға қосқанда теріні жаппайды. Сондықтан ол табиғи тері сұлулығын көрсете алады. Мөлдірлік күннен қорғайтын косметикадағы nano-TiO2 маңызды көрсеткіштерінің бірі болып табылады. Шын мәнінде, nano-TiO 2 күннен қорғайтын косметикада мөлдір, бірақ толық мөлдір емес, өйткені nano-TiO2 шағын бөлшектері, үлкен меншікті бетінің ауданы және өте жоғары беттік энергиясы бар және агрегаттарды қалыптастыру оңай, осылайша дисперстілігі мен мөлдірлігіне әсер етеді. өнімдер.

2.4

Жақсы ауа-райына төзімділік

Күннен қорғайтын косметикаға арналған Nano-TiO 2 белгілі бір ауа-райына төзімділікті қажет етеді (әсіресе жарыққа төзімді). Нано-TiO2 ұсақ бөлшектері және жоғары белсенділігі болғандықтан, ультракүлгін сәулелерді жұтқаннан кейін электронды-тесік жұптарын жасайды, ал кейбір электронды-тесік жұптары бетіне ауысады, нәтижесінде судың бетінде адсорбцияланған атомдық оттегі мен гидроксил радикалдары пайда болады. Күшті тотығу қабілеті бар nano-TiO2. Ол өнімдердің түсінің өзгеруіне және иіске әкеледі. дәмдеуіштердің ыдырауы. Сондықтан, бір немесе бірнеше мөлдір оқшаулау қабаттары, мысалы, кремний диоксиді, алюминий тотығы және цирконий, оның фотохимиялық белсенділігін тежеу ​​үшін нано-TiO2 бетіне қапталуы керек.

3. Nano-TiO2 түрлері мен даму тенденциялары

3.1

Nano-TiO2 ұнтағы

Нано-TiO2 өнімдері nano-TiO2 бетінің қасиеттеріне сәйкес гидрофильді ұнтақ және липофильді ұнтақ болып бөлінетін қатты ұнтақ түрінде сатылады. Гидрофильді ұнтақ су негізіндегі косметикада, ал липофильді ұнтақ май негізіндегі косметикада қолданылады. Гидрофильді ұнтақтар әдетте бейорганикалық бетті өңдеу арқылы алынады. Осы шетелдік нано-TiO2 ұнтақтарының көпшілігі қолдану өрістеріне сәйкес арнайы беттік өңдеуден өткен.

3.2

Терінің түсі nano TiO2

Нано-TiO2 бөлшектері жақсы және көрінетін жарықта қысқа толқын ұзындығы бар көгілдір жарықты шашырату оңай болғандықтан, күннен қорғайтын косметикаға қосқанда, тері көк реңкті көрсетіп, сау емес көрінеді. Терінің түсіне сәйкес болу үшін ерте кезеңде косметикалық формулаларға темір оксиді сияқты қызыл пигменттер жиі қосылады. Алайда, nano-TiO2 _ 2 және темір оксиді арасындағы тығыздық пен ылғалдану айырмашылығына байланысты, қалқымалы түстер жиі пайда болады.

4. Қытайдағы nano-TiO2 өндірісінің жағдайы

Қытайда нано-TiO2 _ 2 бойынша шағын көлемді зерттеулер өте белсенді және теориялық зерттеу деңгейі әлемдік озық деңгейге жетті, бірақ қолданбалы зерттеулер мен инженерлік зерттеулер салыстырмалы түрде артта қалды және көптеген зерттеу нәтижелерін өнеркәсіптік өнімге айналдыру мүмкін емес. Қытайда nano-TiO2 өнеркәсіптік өндірісі 1997 жылы Жапониядан 10 жылдан астам кеш басталды.

Қытайдағы nano-TiO2 өнімдерінің сапасы мен нарықтағы бәсекеге қабілеттілігін шектейтін екі себеп бар:

① Қолданбалы технология зерттеулері артта қалды

Қолданбалы технологияларды зерттеу композиттік жүйеге нано-TiO2 эффектісін бағалау мен процесс қосу мәселелерін шешуді қажет етеді. Көптеген салаларда nano-TiO2 қолданбалы зерттеулері толық әзірленбеген және кейбір салалардағы зерттеулер, мысалы, күннен қорғайтын косметика, әлі де тереңдетуді қажет етеді. Қолданбалы технология зерттеулерінің артта қалуына байланысты, Қытайдың nano-TiO2 _ 2 өнімдері. әртүрлі салалардағы арнайы талаптарды қанағаттандыру үшін сериялық брендтерді қалыптастыра алмайды.

② Нано-TiO2 бетін өңдеу технологиясы қосымша зерттеуді қажет етеді

Беттік өңдеуге бейорганикалық бетті өңдеу және бетті органикалық өңдеу кіреді. Беттік өңдеу технологиясы бетті өңдеу агентінің формуласынан, бетті өңдеу технологиясынан және бетті өңдеу жабдығынан тұрады.

5. Қорытынды сөз

Күннен қорғайтын косметикадағы nano-TiO2 мөлдірлігі, ультракүлгін сәулелерден қорғайтын өнімділігі, дисперстілігі және жарыққа төзімділігі оның сапасын бағалау үшін маңызды техникалық көрсеткіштер болып табылады, ал нано-TiO2 синтез процесі мен бетін өңдеу әдісі осы техникалық көрсеткіштерді анықтаудың кілті болып табылады.