紫外線是太陽(yáng)光中對(duì)人體危害較大的一種光波。過(guò)度照射紫外線,會(huì)使皮膚產(chǎn)生紅斑、黑斑,使皮膚老化,嚴(yán)重的會(huì)引發(fā)皮膚癌。近年來(lái),隨著人們對(duì)紫外線認(rèn)識(shí)的提高及保健意識(shí)的增強(qiáng),防曬型化妝品的開發(fā)、應(yīng)用逐漸成為一個(gè)科研熱點(diǎn)。納米二氧化鈦VK-T02由于具有高折光性和高光活性,一直被作為一種主要的防曬劑。納米二氧化鈦VK-T02因有著更為優(yōu)越的性能而被廣泛重視,被用于新型、防曬化妝品的研究和開發(fā),逐步顯示其特殊的優(yōu)越性和廣闊的應(yīng)用前景。
1 納米二氧化鈦納米二氧化鈦VK-T02的防曬機(jī)理
按照波長(zhǎng)的不同,紫外線分為短波區(qū)190～280 nm、中波區(qū)280～320 nm、長(zhǎng)波區(qū)320～400nm。短波區(qū)紫外線能量高,但在經(jīng)過(guò)離臭氧層時(shí)被阻擋,因此,對(duì)人體傷害的一般是中波區(qū)和長(zhǎng)波區(qū)紫外線。
納米二氧化鈦VK-T02的強(qiáng)抗紫外線能力是由于其具有高折光性和高光活性。其抗紫外線能力及其機(jī)理與其粒徑有關(guān):當(dāng)粒徑較大時(shí),對(duì)紫外線的阻隔是以反射、散射為主,且對(duì)中波區(qū)和長(zhǎng)波區(qū)紫外線均有效。防曬機(jī)理是簡(jiǎn)單的遮蓋,屬一般的物理防曬,防曬能力較弱;隨著粒徑的減小,光線能透過(guò)納米二氧化鈦VK-T02的粒子面,對(duì)長(zhǎng)波區(qū)紫外線的反射、散射性不明顯,而對(duì)中波區(qū)紫外線的吸收性明顯增強(qiáng)。其防曬機(jī)理是吸收紫外線,主要吸收中波區(qū)紫外線。
由此可見(jiàn), 納米二氧化鈦VK-T02對(duì)不同波長(zhǎng)紫外線的防曬機(jī)理不一樣,對(duì)長(zhǎng)波區(qū)紫外線的阻隔以散射為主,對(duì)中波區(qū)紫外線的阻隔以吸收為主。
納米二氧化鈦VK-T02由于粒徑小,活性大,既能反射、散射紫外線,又能吸收紫外線,從而對(duì)紫外線有更強(qiáng)的阻隔能力。
2 納米二氧化鈦(VK-T02)的防曬性能及應(yīng)用前景
由于紫外線對(duì)人體有很大的危害性,發(fā)達(dá)國(guó)家近些年來(lái)比較重視防曬產(chǎn)品的研究、開發(fā),相繼推出了多種多樣的抗紫外纖維、塑料、薄膜、涂料,以及防曬膏霜、粉底、口紅、摩絲、火局油膏等防曬化妝品。我國(guó)近年來(lái)也加大了防曬化裝品的研究和生產(chǎn)。
但以往防曬劑多為二甲酮類、鄰氨基甲酮類、水楊酸酯類、對(duì)氨基甲酸類、肉桂酸酯類等有機(jī)化合物,因而不穩(wěn)定、壽命短,并且副作用較大,具有一定的毒性和刺激性,如果添加過(guò)量,會(huì)產(chǎn)生化學(xué)性過(guò)敏,甚至可能導(dǎo)致皮膚癌。
而納米二氧化鈦VK-T02為無(wú)機(jī)成分,具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及非遷移性和較強(qiáng)的消色力、遮蓋力,較低的腐蝕性,良好的易分散性,并且無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)刺激性,使用安全,還兼有殺菌除臭的作用。更為重要的是,如前所述,納米二氧化鈦既能吸收紫外線,又能發(fā)射、散射紫外線,因此抗紫外線的能力強(qiáng),與同樣劑量的有機(jī)抗紫外劑相比,它在紫外區(qū)的吸收峰更高;而且納米二氧化鈦對(duì)中波區(qū)和長(zhǎng)波區(qū)紫外線均有阻隔作用,不象有機(jī)抗紫外劑只是單一對(duì)中波區(qū)或長(zhǎng)波區(qū)紫外線有屏蔽作用。特別是由于其顆粒較細(xì),制成品透明度高,能透過(guò)可見(jiàn)光,加入化妝品使用時(shí)皮膚白度自然,克服了有的有機(jī)物或顏料級(jí)二氧化鈦不透明,使皮膚呈現(xiàn)不自然的蒼白色的缺點(diǎn)。
正因?yàn)槿绱? 納米二氧化鈦VK-T02很快被廣泛重視并逐步取代一些有機(jī)抗紫外劑,成為當(dāng)今防曬化妝品中性能優(yōu)越一種物理屏蔽型抗紫外劑。
隨著人們生活水平的提高和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇,安全、高效防曬型化妝品的研究、開發(fā)力度將逐步加大。目前,發(fā)達(dá)國(guó)家的防曬型化妝品市場(chǎng)已顯現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。1999 、2000 年,美國(guó)的年銷售額已分別達(dá)7. 37 、7. 65 億美元,英國(guó)達(dá)2. 45 、2. 70 億美元,而且近年來(lái)分別以20 %、10 %以上的速度增長(zhǎng),其中納米二氧化鈦的用量也逐年大幅度增長(zhǎng)。日本抗紫外化妝品中納米二氧化鈦的年需求量在1 000 t 以上,紡織、塑料、橡膠制品中的用量更大。
從防曬化妝品的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,一是無(wú)機(jī)防曬劑代替有機(jī)防曬劑,二是仿生防曬。后者成本較大,目前難以推廣,前者價(jià)格適中,且防曬性能優(yōu)越,因而被普遍看好。尤其是納米二氧化鈦 VK-T02,由于具有較為優(yōu)越的性能和應(yīng)用前景,因而發(fā)展勢(shì)頭和市場(chǎng)潛力較好。
3 納米二氧化鈦VK-T02在防曬化妝品中的應(yīng)用選擇
3. 1 晶型的選擇
常用二氧化鈦屬正方晶體,其晶型有金紅石型及銳鈦礦型兩種,前者可通過(guò)后者煅燒制得,因而晶格結(jié)構(gòu)更完善,在熱力學(xué)上更為穩(wěn)定。
從折光率來(lái)看,金紅石型為2. 7 ,銳鈦礦型為2. 3 ,因此,金紅石型對(duì)紫外線的發(fā)射、散射能力較強(qiáng),而吸收力較弱。
通過(guò)對(duì)其表面進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在有氧氣存在的情況下,金紅石型的光活性比銳鈦礦型的弱。這可能由于:1)金紅石型產(chǎn)生電子2空穴對(duì)速率較快,更容易以熱量或其它形式釋放光能;2) 金紅石型在熱處理時(shí)逐漸失水,減少了表面羥基;3) 金紅石型的氧氣交換能力較弱,較不易吸收氧氣。
因此,從保持穩(wěn)定、增強(qiáng)屏蔽作用、減少二氧化鈦光活性、降低其光危害性的角度出發(fā),在化妝品中應(yīng)盡量采用金紅石型二氧化鈦。
3. 2 粒徑的選擇
納米二氧化鈦VK-T02微粒的大小與其抗紫外能力密切相關(guān)。當(dāng)其粒徑等于或小于光波波長(zhǎng)的一半時(shí),對(duì)光的反射、散射量大,屏蔽效果好。紫外線的波長(zhǎng)在190～400 nm 之間,因此納米二氧化鈦VK-T02的粒徑不能大于200 nm , 好不大于100nm。但是,也不是顆粒越小越好,粒度太小容易團(tuán)聚,不利于分散,還易于堵塞皮膚的毛孔,不利于透氣和汗液的排除。一般說(shuō)來(lái),當(dāng)其粒徑在30～100 nm 之間時(shí),對(duì)紫外線的屏蔽效果好,同時(shí)能透過(guò)可見(jiàn)光,使皮膚的白度顯得更富自然美。因此,好設(shè)法將化妝品用二氧化鈦的大小控制在此范圍內(nèi)。
4 結(jié)論
納米二氧化鈦VK-T02由于有著較高的折光性和光活性,因而成為一種性能優(yōu)越的新型防曬劑,在防曬化妝品的應(yīng)用中具有較好的發(fā)展前景。
簡(jiǎn)繁切換