Nanotegnologie en Nanomateriale: Nanometer Titaandioksied in Sonskermskoonheidsmiddels
Aanhalingswoorde
Ongeveer 5% van die strale wat deur die son uitgestraal word, het ultravioletstrale met 'n golflengte ≤400 nm. Ultravioletstrale in sonlig kan verdeel word in: langgolf-ultravioletstrale met 'n golflengte van 320 nm~400 nm, genaamd A-tipe ultravioletstrale (UVA); mediumgolf-ultravioletstrale met 'n golflengte van 290 nm tot 320 nm word B-tipe ultravioletstrale (UVB) genoem en kortgolf-ultravioletstrale met 'n golflengte van 200 nm tot 290 nm word C-tipe ultravioletstrale genoem.
As gevolg van sy kort golflengte en hoë energie, het ultravioletstrale groot vernietigende krag, wat mense se vel kan beskadig, inflammasie of sonbrand kan veroorsaak, en ernstig velkanker kan veroorsaak. UVB is die hooffaktor wat velinflammasie en sonbrand veroorsaak.
1. die beginsel van die afskerming van ultravioletstrale met nano-TiO2
TiO_2 is 'n N-tipe halfgeleier. Die kristalvorm van nano-TiO_2 wat in sonskerm-skoonheidsmiddels gebruik word, is oor die algemeen rutiel, en die verbode bandwydte is 3.0 eV. Wanneer UV-strale met 'n golflengte van minder as 400 nm TiO_2 bestraal, kan elektrone op die valensband UV-strale absorbeer en na die geleidingsband opgewek word, en elektron-gat-pare word terselfdertyd gegenereer, dus het TiO_2 die funksie om UV-strale te absorbeer. Met klein deeltjiegrootte en talle fraksies verhoog dit die waarskynlikheid om ultravioletstrale te blokkeer of te onderskep, aansienlik.
2. Eienskappe van nano-TiO2 in sonskermskoonheidsmiddels
2.1
Hoë UV-afskermingsdoeltreffendheid
Die ultraviolet-afskermingsvermoë van sonskerm-skoonheidsmiddels word uitgedruk deur die sonbeskermingsfaktor (SPF-waarde), en hoe hoër die SPF-waarde, hoe beter is die sonskerm-effek. Die verhouding van die energie wat benodig word om die laagste waarneembare eriteem te produseer vir vel bedek met sonskermprodukte tot die energie wat benodig word om eriteem van dieselfde graad te produseer vir vel sonder sonskermprodukte.
Aangesien nano-TiO2 ultravioletstrale absorbeer en verstrooi, word dit as die ideale fisiese sonskerm tuis en in die buiteland beskou. Oor die algemeen is die vermoë van nano-TiO2 om UVB te beskerm 3-4 keer dié van nano-ZnO.
2.2
Geskikte deeltjiegroottebereik
Die ultraviolet-afskermingsvermoë van nano-TiO2 word bepaal deur sy absorpsievermoë en verstrooiingsvermoë. Hoe kleiner die oorspronklike deeltjiegrootte van nano-TiO2, hoe sterker is die ultraviolet-absorpsievermoë. Volgens Rayleigh se wet van ligverstrooiing is daar 'n optimale oorspronklike deeltjiegrootte vir die maksimum verstrooiingsvermoë van nano-TiO2 tot ultravioletstrale met verskillende golflengtes. Eksperimente toon ook dat hoe langer die golflengte van ultravioletstrale, hoe meer hang die afskermingsvermoë van nano-TiO2 af van sy verstrooiingsvermoë; hoe korter die golflengte, hoe meer hang die afskerming daarvan af van sy absorpsievermoë.
2.3
Uitstekende dispergeerbaarheid en deursigtigheid
Die oorspronklike deeltjiegrootte van nano-TiO2 is onder 100 nm, veel minder as die golflengte van sigbare lig. Teoreties kan nano-TiO2 sigbare lig deurlaat wanneer dit volledig versprei is, dus is dit deursigtig. As gevolg van die deursigtigheid van nano-TiO2, sal dit nie die vel bedek wanneer dit by sonskerm-skoonheidsmiddels gevoeg word nie. Daarom kan dit natuurlike velskoonheid toon. Deursigtigheid is een van die belangrike indekse van nano-TiO2 in sonskerm-skoonheidsmiddels. Trouens, nano-TiO2 is deursigtig, maar nie heeltemal deursigtig in sonskerm-skoonheidsmiddels nie, want nano-TiO2 het klein deeltjies, 'n groot spesifieke oppervlakarea en uiters hoë oppervlakenergie, en dit is maklik om aggregate te vorm, wat die dispergeerbaarheid en deursigtigheid van produkte beïnvloed.
2.4
Goeie weerbestandheid
Nano-TiO2 vir sonskerm-skoonheidsmiddels vereis sekere weerbestandheid (veral ligbestandheid). Omdat nano-TiO2 klein deeltjies en hoë aktiwiteit het, sal dit elektrongatpare genereer nadat dit ultravioletstrale geabsorbeer het, en sommige elektrongatpare sal na die oppervlak migreer, wat lei tot atoomsuurstof en hidroksielradikale in die water wat op die oppervlak van nano-TiO2 geadsorbeer word, wat 'n sterk oksidasievermoë het. Dit sal verkleuring van produkte en reuk veroorsaak as gevolg van die ontbinding van speserye. Daarom moet een of meer deursigtige isolasielae, soos silika, alumina en sirkonium, op die oppervlak van nano-TiO2 bedek word om die fotochemiese aktiwiteit daarvan te inhibeer.
3. Tipes en ontwikkelingstendense van nano-TiO2
3.1
Nano-TiO2 poeier
Die nano-TiO2-produkte word in die vorm van vaste poeier verkoop, wat volgens die oppervlakeienskappe van nano-TiO2 in hidrofiliese poeier en lipofiele poeier verdeel kan word. Hidrofiliese poeier word in watergebaseerde skoonheidsmiddels gebruik, terwyl lipofiele poeier in oliegebaseerde skoonheidsmiddels gebruik word. Hidrofiliese poeiers word gewoonlik verkry deur anorganiese oppervlakbehandeling. Die meeste van hierdie vreemde nano-TiO2-poeiers het spesiale oppervlakbehandeling ondergaan volgens hul toepassingsvelde.
3.2
Velkleur nano TiO2
Omdat nano-TiO2-deeltjies fyn is en maklik blou lig met korter golflengtes in sigbare lig kan versprei, sal die vel 'n blou toon toon en ongesond lyk wanneer dit by sonskerm-skoonheidsmiddels gevoeg word. Om by die velkleur te pas, word rooi pigmente soos ysteroksied dikwels in die vroeë stadium by kosmetiese formules gevoeg. As gevolg van die verskil in digtheid en benatbaarheid tussen nano-TiO2_2 en ysteroksied, kom drywende kleure egter dikwels voor.
4. Produksiestatus van nano-TiO2 in China
Kleinskaalse navorsing oor nano-TiO2 _ 2 in China is baie aktief, en die teoretiese navorsingsvlak het die wêreldgevorderde vlak bereik, maar die toegepaste navorsing en ingenieursnavorsing is relatief agterlik, en baie navorsingsresultate kan nie in industriële produkte omskep word nie. Die industriële produksie van nano-TiO2 in China het in 1997 begin, meer as 10 jaar later as Japan.
Daar is twee redes wat die gehalte en markmededingendheid van nano-TiO2-produkte in China beperk:
① Toegepaste tegnologie-navorsing bly agter
Die toepassingstegnologie-navorsing moet die probleme oplos van die byvoeging van proses- en effek-evaluering van nano-TiO2 in saamgestelde stelsels. Die toepassingsnavorsing van nano-TiO2 in baie velde is nog nie ten volle ontwikkel nie, en die navorsing in sommige velde, soos sonskerm-skoonheidsmiddels, moet nog verdiep word. As gevolg van die agterstand in toegepaste tegnologie-navorsing, kan China se nano-TiO2 _2 produkte nie reekshandelsmerke vorm om aan die spesiale vereistes van verskillende velde te voldoen nie.
② Die oppervlakbehandelingstegnologie van nano-TiO2 benodig verdere studie
Oppervlakbehandeling sluit anorganiese oppervlakbehandeling en organiese oppervlakbehandeling in. Oppervlakbehandelingstegnologie bestaan uit die formule vir oppervlakbehandelingsmiddels, oppervlakbehandelingstegnologie en oppervlakbehandelingstoerusting.
5. Slotopmerkings
Die deursigtigheid, ultraviolet-afskermingsprestasie, dispergeerbaarheid en ligweerstand van nano-TiO2 in sonskerm-skoonheidsmiddels is belangrike tegniese indekse om die kwaliteit daarvan te beoordeel, en die sinteseproses en oppervlakbehandelingsmetode van nano-TiO2 is die sleutel om hierdie tegniese indekse te bepaal.
Plasingstyd: 4 Julie 2022