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纳米二氧化钛防晒油

供稿人:卞志昕  供稿时间:2005-9-5   关键字:纳米  二氧化胎  防晒  化妆品  
紫外线是太阳光中对人体危害较大的一种光波。过度照射紫外线,会使皮肤产生红斑、黑斑,使皮肤老化,严重的会引发皮肤癌。近年来,随着人们对紫外线认识的提高及保健意识的增强,防晒型化妆品的开发、应用逐渐成为一个科研热点。二氧化钛由于具有高折光性和高光活性,一直被作为一种主要的防晒剂。纳米二氧化钛因有着更为优越的性能而被广泛重视,被用于新型、优质防晒化妆品的研究和开发,逐步显示其特殊的优越性和广阔的应用前景。
 
1 防晒机理
纳米二氧化钛对紫外线的吸收机理可能是:纳米二氧化钛的电子结构是由价电子带和空轨道形成的传导带构成的,当其受紫外线照射时,比其禁带宽度(约为2.3 eV)能量大的光线被吸收,使价带的电子激发至导带,结果使价电子带缺少电子而发生空穴,形成容易移动且活性极强的电子一空穴对。这样的电子.空穴对一方面可以在发生各种氧化还原反应时相互之间又重新结合,以热量或产生荧光的形式释放能量,另一方面可离解成在晶格中自由迁移到晶格表面或其它反应场所的自由空穴和自由电子,并立即被表面基团捕获。通常情况下二氧化钛会表面水活化产生表面羟基捕获自由空穴,形成羟基自由基,而游离的自由电子很快会与吸收态氧气结合产生超氧自由基,因而还会将周围的细菌与病毒杀死。可见,紫外线照射、表面水活化程度及吸氧率是二氧化钛光活性的3个基本条件。
 
正是由于纳米二氧化钛吸收紫外线后会产生自由基,从而会加速皮肤的老化,对皮肤造成危害。因此,在使用纳米二氧化钛作为防晒剂的时候,要从减弱或消除3个基本条件人手,以减弱或根本消除其光活性,从而降低其危害性。
 
2 产品
德国BASF公司今年3月17日宣布,其在生产的化妆品中加入了日本Sakai化学工业公司生产的T-Lite微细二氧化钛微粒,这是一种透明的紫外光滤光剂,BASF公司已准备在全球上市这种含纳米二氧化钛的化妆品和防晒品。这种T-Lite微细二氧化钛具有超透明性,且能在不同的油中具有很好的相容稳定性。二氧化钛已被美国食品和药物监督局认可为第一类防晒物质。
 
日本昭和电工公司(SDK)也开发出商品名为Maxlight FTS和ZS两种超细紫外线屏蔽材料,可用于防晒膏等产品的基料。该公司通过兼并的一家分公司(现为Showa Titanium Co., Ltd)生产微粒,其中FTX系列为30nm直径的二氧化钛颗粒,该公司还在纳米粒子外涂上均匀的硅土薄层降低表面活性,增加透明度和提高其屏蔽紫外线的功能。Maxlight FTS具有纳米颗粒的高度分散性和优异的屏蔽UVB(波长280~320nm)的功能。配方中加入少量FTS即可获得较高的防晒系数值,还可使皮肤有很高的透明度。
 
3 专利
专利中述及的多为可用于化妆品的纳米二氧化钛微粒制造方法。法国Oreal公司1998年授权公告的美国专利US 5756110就介绍了其防晒化妆品的成份,这种稳定且均相的防晒品适合于保护人类皮肤或头发的光照,减少UV-A和/或UV-B,特别是太阳光辐射损害,并显示出良好的透明性,其由存储稳定的超细油水乳液组成,乳液中含有均相的无机物分散微粒,如二氧化钛纳米粒子,直径可在10~50nm之间。
 
Laboratoires Expanscience2005年授权公告的美国专利US 6919071也涉及了化妆品和皮肤成份的制备方法。其也是将无机防晒剂包裹在油水乳液中,无机粒子可以是纳米二氧化钛或纳米氧化锌或其混合物。
 
国内专利均为二氧化钛的制备工艺,如中国发明专利CN 1562766公开了一种无机非金属材料的无团聚纳米级二氧化钛的制备方法。它将无离子水缓慢的滴加到四氯化钛中,然后用无机酸或者盐的稀溶液将其稀释,加热保温得纳米级二氧化钛乳液,将纳米级二氧化钛乳液用pH值小于5.2 的有机酸进行洗涤、经过滤膜过滤,然后脱除水和有机酸得纳米级二氧化钛粉体。应用于涂料、化妆品、橡胶轮胎等领域。
 
4 标准
我国第一批纳米的标准中包括了纳米二氧化钛的标准,标准号为GB/T19591-2004,标准中将二氧化钛分为锐钛矿型(A)和金红石型(R)两类。设立主含量、粒径、团聚指数、比表面积、白度、水分、pH、灼烧失重、表观密度、铅、汞、砷。铅、汞、砷有害杂质指标的设置,主要考虑作为化妆品、医药添加剂用。
 
5 市场
我国的纳米二氧化钛的市场刚开始形成,因此具有广阔的市场前景和巨大的发展空间。按照多西(G.Dosi)的技术范式概念和新技术轨道理论可知,随着纳米技术的发展,传统的二氧化钛技术范式,必将进入其新技术轨道。因此,纳米二氧化钛产品将对传统的钛白粉产生巨大的冲击和替代效应。据调查, 2002年全球的钛白粉交易量为398~401万吨, 2003年继续上升。又因为纳米二氧化钛有区别于传统钛白粉的特殊物理化学特性,应用更加广泛。因此纳米二氧化钛未来的市场前景将比传统钛白粉更为广阔,市场需求将更大。
 
Reference:
徐存英等   纳米二氧化钛在防晒化妆品中的应用   云南化工   2004 31(3) 36-38
http://www.basf.com/corporate/news2005/031705_T-Lite.htm
Nano-Particle UV-Shielding Material for Cosmetics   http://www.sdk.co.jp/contents_e/news/news01/01-12-11.htm
新发布的七项纳米材料标准内容简介  www.chinastandard.com.cn

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