Nanotecnoloxía e nanomateriais: dióxido de titanio nanométrico en cosméticos con protección solar

Nanotecnoloxía e nanomateriais: dióxido de titanio nanométrico en cosméticos con protección solar

Palabras de cita

Aproximadamente o 5 % dos raios irradiados polo sol son raios ultravioleta cunha lonxitude de onda ≤400 nm. Os raios ultravioleta da luz solar pódense dividir en: raios ultravioleta de onda longa cunha lonxitude de onda de 320 nm a 400 nm, chamados raios ultravioleta de tipo A (UVA); os raios ultravioleta de onda media cunha lonxitude de onda de 290 nm a 320 nm chámanse raios ultravioleta de tipo B (UVB) e os raios ultravioleta de onda curta cunha lonxitude de onda de 200 nm a 290 nm chámanse raios ultravioleta de tipo C.

Debido á súa curta lonxitude de onda e alta enerxía, os raios ultravioleta teñen un gran poder destrutivo, que pode danar a pel das persoas, causar inflamación ou queimaduras solares e producir gravemente cancro de pel. Os UVB son o principal factor que causa a inflamación da pel e as queimaduras solares.

1. o principio de protexer os raios ultravioleta con nano TiO2

O TiO2 é un semicondutor de tipo N. A forma cristalina do nano-TiO2 empregado nos cosméticos con protección solar é xeralmente rutilo, e o seu ancho de banda prohibido é de 3,0 eV. Cando os raios UV cunha lonxitude de onda inferior a 400 nm irradian o TiO2, os electróns da banda de valencia poden absorber os raios UV e excitarse na banda de condución, xerando ao mesmo tempo pares electrón-burato, polo que o TiO2 ten a función de absorber os raios UV. Cun tamaño de partícula pequeno e numerosas fraccións, isto aumenta considerablemente a probabilidade de bloquear ou interceptar os raios ultravioleta.

2. Características do nano-TiO2 en cosméticos de protección solar

2.1

Alta eficiencia de protección UV

A capacidade de protección ultravioleta dos cosméticos con protector solar exprésase mediante o factor de protección solar (valor FPS), e canto maior sexa o valor FPS, mellor será o efecto do protector solar. É a relación entre a enerxía necesaria para producir o eritema detectable máis baixo para a pel cuberta con produtos de protección solar e a enerxía necesaria para producir un eritema do mesmo grao para a pel sen produtos de protección solar.

Dado que o nano-TiO2 absorbe e dispersa os raios ultravioleta, considérase o protector solar físico máis ideal tanto no país como no estranxeiro. En xeral, a capacidade do nano-TiO2 para protexer os raios UVB é de 3 a 4 veces maior que a do nano-ZnO.

2.2

Rango de tamaño de partícula axeitado

A capacidade de blindaxe ultravioleta do nano-TiO2 está determinada pola súa capacidade de absorción e capacidade de dispersión. Canto menor sexa o tamaño orixinal das partículas do nano-TiO2, maior será a capacidade de absorción ultravioleta. Segundo a lei de dispersión da luz de Rayleigh, existe un tamaño de partícula orixinal óptimo para a máxima capacidade de dispersión do nano-TiO2 aos raios ultravioleta con diferentes lonxitudes de onda. Os experimentos tamén mostran que canto maior sexa a lonxitude de onda dos raios ultravioleta, a capacidade de blindaxe do nano-TiO2 depende máis da súa capacidade de dispersión; canto máis curta sexa a lonxitude de onda, máis dependerá a súa blindaxe da súa capacidade de absorción.

2.3

Excelente dispersabilidade e transparencia

O tamaño orixinal das partículas do nano-TiO2 é inferior a 100 nm, moito menor que a lonxitude de onda da luz visible. Teoricamente, o nano-TiO2 pode transmitir a luz visible cando está completamente disperso, polo que é transparente. Debido á súa transparencia, non cubrirá a pel cando se engade aos cosméticos de protección solar. Polo tanto, pode mostrar a súa beleza natural. A transparencia é un dos índices importantes do nano-TiO2 nos cosméticos de protección solar. De feito, o nano-TiO2 é transparente, pero non completamente transparente nos cosméticos de protección solar, porque o nano-TiO2 ten partículas pequenas, unha gran superficie específica e unha enerxía superficial extremadamente alta, e é doado formar agregados, o que afecta á dispersabilidade e á transparencia dos produtos.

2.4

Boa resistencia ás inclemencias meteorolóxicas

O nano-TiO2 para cosméticos con protección solar require certa resistencia ás inclemencias meteorolóxicas (especialmente resistencia á luz). Debido a que o nano-TiO2 ten partículas pequenas e alta actividade, xerará pares de electróns-burato despois de absorber os raios ultravioleta, e algúns pares de electróns-burato migrarán á superficie, o que resultará en osíxeno atómico e radicais hidroxilo na auga adsorbida na superficie do nano-TiO2, que ten unha forte capacidade de oxidación. Isto provocará decoloración dos produtos e cheiro debido á descomposición das especias. Polo tanto, unha ou máis capas de illamento transparentes, como sílice, alúmina e circona, deben cubrirse na superficie do nano-TiO2 para inhibir a súa actividade fotoquímica.

3. Tipos e tendencias de desenvolvemento do nano-TiO2

3.1

Po de nano-TiO2

Os produtos de nano-TiO2 véndense en forma de po sólido, que se pode dividir en po hidrófilo e po lipófilo segundo as propiedades superficiais do nano-TiO2. O po hidrófilo úsase en cosméticos a base de auga, mentres que o po lipófilo úsase en cosméticos a base de aceite. Os pos hidrófilos xeralmente obtéñense mediante tratamento superficial inorgánico. A maioría destes pos de nano-TiO2 estranxeiros foron sometidos a un tratamento superficial especial segundo os seus campos de aplicación.

3.2

Cor da pel nano TiO2

Debido a que as partículas de nano-TiO2 son finas e dispersan facilmente a luz azul con lonxitudes de onda máis curtas na luz visible, cando se engaden aos cosméticos con protector solar, a pel mostrará un ton azul e un aspecto pouco saudable. Para igualar a cor da pel, adoitan engadirse pigmentos vermellos como o óxido de ferro ás fórmulas cosméticas na fase inicial. Non obstante, debido á diferenza de densidade e mollabilidade entre o nano-TiO2_2 e o óxido de ferro, adoitan producirse cores flotantes.

4. Estado da produción de nano-TiO2 na China

A investigación a pequena escala sobre o nano-TiO2_2 na China é moi activa e o nivel de investigación teórica alcanzou o nivel avanzado mundial, pero a investigación aplicada e a investigación en enxeñaría están relativamente atrasadas e moitos resultados da investigación non se poden transformar en produtos industriais. A produción industrial de nano-TiO2 na China comezou en 1997, máis de 10 anos máis tarde que no Xapón.

Hai dúas razóns que restrinxen a calidade e a competitividade no mercado dos produtos de nano-TiO2 na China:

① A investigación en tecnoloxía aplicada está atrasada

A investigación sobre tecnoloxía de aplicación precisa resolver os problemas de engadir procesos e a avaliación do efecto do nano-TiO2 en sistemas compostos. A investigación sobre a aplicación do nano-TiO2 en moitos campos non se desenvolveu completamente e a investigación nalgúns campos, como os cosméticos con protección solar, aínda precisa profundizar. Debido ao atraso na investigación de tecnoloxía aplicada, os produtos chineses de nano-TiO2_2 non poden formar marcas en serie para cumprir cos requisitos especiais dos diferentes campos.

② A tecnoloxía de tratamento superficial do nano-TiO2 necesita máis estudos

O tratamento superficial inclúe o tratamento superficial inorgánico e o tratamento superficial orgánico. A tecnoloxía de tratamento superficial está composta por unha fórmula de axente de tratamento superficial, tecnoloxía de tratamento superficial e equipos de tratamento superficial.

5. Observacións finais

A transparencia, o rendemento de protección ultravioleta, a dispersabilidade e a resistencia á luz do nano-TiO2 nos cosméticos de protección solar son índices técnicos importantes para xulgar a súa calidade, e o proceso de síntese e o método de tratamento superficial do nano-TiO2 son a clave para determinar estes índices técnicos.