宣城晶瑞新材料有限公司 2018-12-04 我要投稿>

導讀:太陽光中的紫外線按其波長可分爲UVA (320 run一400 nm )、UVB(290 nnr一320 nm)和UVC(200 run一290 nm) o UVB是導致灼傷、間接色素沉積和皮膚癌的主要根源,灼傷主要表現皮膚出現紅斑,嚴重者還可能伴有水腫、水疤、脫皮、發燒和惡心的症狀川。

  太陽光中的紫外線按其波長可分爲UVA (320 run一400 nm )、UVB(290 nnr一320 nm)和UVC(200 run一290 nm) o   UVB是導致灼傷、間接色素沉積和皮膚癌的主要根源,灼傷主要表現皮膚出現紅斑,嚴重者還可能伴有水腫、水疤、脫皮、發燒和惡心的症狀川。目前,防曬化妝品中的防曬指數(SPF)就是針對UVB的防護。UVC雖絕大部分被大氣平流層中的臭氧層所吸收,但由於其波長短、能量高和臭氧層破壞的日益加劇,對人類造成的傷害也不能忽視。隨着全球紫外線輻射強度的不斷增加和皮膚科學的發展,UVA對人體的傷害逐漸引起人們的關注。UVA的穿透能力強且具有累積性,長期作用於皮膚可造成皮膚彈性降低、皮膚粗糙和皺紋增多等光老化現象,UVA還能加劇UVB造成的傷害。納米氧化鋅能夠有效遮罩UVA,近年來在防曬化妝品中得到廣泛應用。

  1納米氧化鋅的特點:

  納米氧化鋅和納米二氧化鈦是兩種重要且廣泛使用的物理防曬劑,它們遮罩紫外線的原理都是吸收和散射紫外線。由於它們均屬於N型半導體,金紅石型二氧化鈦的禁帶寬度(Eg)爲3.0 eV ,  氧化鋅的禁帶寬度爲3.2 eV。當受到紫外線的照射時,價帶上的電子可吸收紫外線而被激發到導帶上,同時產生空穴一電子對,因此它們具有吸收紫外線的功能。另外,納米氧化鋅和納米二氧化鈦的顆粒尺寸遠小於紫外線的波長納米粒子可將作用於其上的紫外線向各個方向散射,從而減少照射方向的紫外線強度,這種散射紫外線的規律符合Rayleigh光散射定律。但納米氧化鋅在遮罩紫外線方面和納米二氧化鈦又有所差異。  

  在330nm以下,納米二氧化鈦對紫外線的遮罩能力明顯高於納米氧化鋅.在同樣濃度下,含納米二氧化鈦體系的吸光度約爲納術氧化鋅體系的2倍。

  在330 nm一355nm內,納米二氧化鈦的遮罩紫外線能力仍高於納米氧化鋅,但在355 nm一380 nm的波長內,納米氧化鋅的遮罩紫外線能力高於納米二氧化鈦,因此,納米氧化鋅雖然阻隔UVB的效果不如納米二氧化鈦,但對阻隔長波UVA (335nm一380 nm)效果優於納米二氧化鈦,正是由於這一特性,納米氧化鋅在防曬化妝品中逐漸得以應用。

  1.2 納米氧化鋅的抗菌性:

  納米氧化鋅的抗菌性源於兩個方面,其一。Zn²+與Ag+、Cu2+一樣屬於重金屬離子,可與病菌和病毒體內蛋白質上的疏基結合,從而抑制它們的活性。其二,氧化鋅在紫外線的照射下,會產生空穴電子對,活潑的空穴和電子分別從納米氧化鋅價帶(VB)、導帶(CB)遷移至粒子錶面,把表面吸附的水合羥基轉變成氫氧自由基,把表面吸附的氧氣轉變成原子氧;氫氧自由基具有極強的氧化能力,從而把大多數細菌和病毒殺死。由於納米氧化鋅的粒徑小,空穴和電子從晶體內部到達晶體表面的時間縮短,降低空穴和電子重新結合的幾

  率,因而納米氧化鋅的抗菌效果比微米氧化鋅更好。南京理工大學和江蘇工業學院有關的定量試驗表明:納米氧化鋅的質量分數爲1%時,在5  min內對金黃色葡萄球菌的殺菌率爲98.86%,對大腸杆菌的殺菌率爲99.93 %。納米氧化鋅應用於防曬化妝品中,不但使體系擁有收斂性和抗炎性,而且具有吸收人體皮膚所分泌出的油脂的功效。

  2、防曬化妝品對納米氧化鋅的要求

  化妝品配方師希望納米氧化鋅(VK-J50H)加人防曬化妝品中有以下特點:①能夠提供UVA和UVB全波段的有效防護;②優異分散性和透明性;③安全且無刺激性;④良好的光穩定性。爲滿足上述要求,一方面要對納米氧化鋅的原始粒徑大小及分布進行嚴格的控制,另一方面則需對納米氧化鋅(VK-J50H)進行特殊的表面處理。

  2.1適宜的原始粒徑

  納米氧化鋅遮罩紫外線能力是由其吸收能力和散射能力共同決定的,納米氧化鋅的原始粒徑越小,吸收紫外線能力越強且透明度高。根據Rayleigh光散射定律,納米氧化鋅對不同波長紫外線的散射能力則取決於其原始粒徑、二次粒徑和顆粒形狀。納米氧化鋅的原始粒徑越大,對長波紫外線的散射能力越強。但如果納米氧化鋅的原始粒徑太大,由於其對可見光的散射能力也相應增加,塗在皮膚上會出現不自然的白化現象,因此,用於防曬化妝品的納米氧化鋅存在合適的粒徑範圍。一般認爲,遮罩紫外線的合適原始粒徑爲30-50 nm。爲適用不同的需求,納米氧化鋅的生產商宣城晶瑞、杭州萬景等公司提供了不同粒徑大小的納米氧化鋅供用戶選擇。比如:納米氧化鋅(VK-JH05)光催化性能強,分散性好.

  2.2無機表面處理

  對納米氧化鋅進行無機表面處理基於以下原因:

  (1) 氧化鋅的等電點在pH=9.3一10. 3,與防曬化妝品體系的pH值接近,因此納米氧化鋅極易絮凝;另外,納米氧化鋅粒子小、比表面積大、表面能極高,很容易形成團聚體,這樣,勢必造成紫外線遮罩效果下降和透明性變差。納米氧化鋅的無機表面處理就是爲了改變納米氧化鋅表面電荷性質,增大屯電位,提高分散性。

  (2)由於納米氧化鋅的比表面積大,Zn²+極易溶出。Zn²+雖可以起到抗菌作用,但大量Zn²+的存在會使體系豁度增大,甚至產生凝膠化現象,如果體系含有脂肪酸及其鹽,還會與Zn²+反應生成脂肪酸鋅,這些都會導致紫外線遮罩效果下降和使用感覺變差。在納米氧化鋅表面包一層或多層致密均勻的無機膜,可以有效減少Zn²+的溶出量.

  (3)納米氧化鋅(VK-JH05)具有光催化作用,受到紫外線的輻射會產生空穴一電子對,部分空穴和電子會遷移到表面,在納米氧化鋅表面產生原子氧和氫氧自由基,這些自由基具有很強氧化和還原能力,會對皮膚細胞產生不良影響,而且會使其他有機成分變色、降解和分散,有時甚至會產生令人難以忍受的異味。在納米氧化鋅表面包一層或多層的氧化硅、氧化鋁、氧化鋯和氧化錫等隔離層以抑制其光化學活性,提高光穩定性和安全性。對納米氧化鋅進行合適的無機表面處理,可同時提高體系的UVA遮罩性和可見光的透明性。需要指出的是,無機表面處理劑並非越多越好,

  無機表面處理劑的增加雖然可以減少Zn²+的溶出和提高耐光性,但遮罩紫外線的有效成分—納米氧化鋅的含量卻相對降低。

  2.3有機表面處理

  純納米氧化鋅(VK-J30)或經過無機表面處理的納米氧化鋅表面呈親水性,適合於極性體系中使用。如果防曬化妝品是憎水性的,表面呈親水性的納米氧化鋅在化妝品的油相中難以分散,不能體現納米氧化鋅的透明性和紫外線的遮罩性。爲提高納米氧化鋅在有機體系的分散性以及與有機防曬劑的協同性,必須對納米氧化鋅進行有機表面處理。有的研究表明有機表面處理還可以提高納米氧化鋅的耐光性。目前經有機硅表面處理的納米氧化鋅,由於其具有優異的親油性、分散性、抗水性和耐候性而得以廣泛的應用。

  3、應用於防曬化妝品中納米氧化鋅的發展趨勢

  3.1 雙親性納米氧化鋅粉體

  目前,將納米氧化鋅粉體表面包覆具有多個親水基團和親油基團的表面處理劑,使其具有親水和親油的雙親性,這樣所得的納米氧化鋅粉體可適用極性和非極性體系,具有很強的通用性,是納米氧化鋅表面處理的一個發展方向。

  3.2納米氧化鋅的分散體

  納米氧化鋅分散體(VK-J50W)是納米氧化鋅粉體在分散劑作用下,經高剪切混合、球磨或砂磨等方法制備出的一種漿體,分散體總體分爲油性分散體和水性分散體兩種。由於化妝品制造過程中的分散強度都較弱,納米氧化鋅難以分散到原始粒徑,納米氧化鋅的透明性和紫外線遮罩性不能充分發揮。爲了適應這一情況,把納米氧化鋅制備成容易分散、透明性好、紫外線遮罩性效率高的分散體形式,不但便於用戶使用而且可降低成本、提高單位質量納米氧化鋅的遮罩紫外線效果,還可減少納米氧化鋅運輸和使用過程的粉塵污染,是納米氧化鋅在防曬化妝品中應用的一個發展方向。

  納米氧化鋅是一種廠譜的無機紫外線遮罩劑,由於其UVA的有效遮罩性、安全性和抗菌性而得到越來越廣泛的運用。
 

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