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纳米二氧化钛防晒剂优势明显

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发表时间:2019-11-18 16:14作者:九朋新材料来源:原创

70年代以前,晒黑皮肤曾作为关键的标志,但今天人们逐渐认识到过度暴晒是皮肤保健的大敌。因此,以防止遭紫外线伤害为目的的防晒产品发展很快,越来越受到人们的重视。

紫外线是一种比可见光波长短的电磁波,其波长在200~400nm之间,按波长的长短还可再细分为短波UVC(190~280nm)、中波UVB(280~320nm)和长波UVA(320~400nm)。紫外线UVC的短波可被距地面25Km上空的臭氧层吸收阻挡,到达不了地面。所以,一般日晒是由UVA和UVB引起的。

UVA对皮肤穿透力强,能够穿透皮肤和真皮层,逐渐破坏弹力纤维,使肌肉失去弹性。引起皮肤松弛,出现皱纹、雀斑和老年斑。若紫外线照射过量,还容易引起皮肤癌。

UVB能够达到地面,能使皮肤表面细胞内的核酸或蛋白质变性,皮肤变红、产生红斑(晒斑),在皮肤上形成黑色素,发生急性皮炎,常称为日光晒斑。所以说紫外线是皮肤健康的大敌。美国每年有近50万名皮肤癌新患者,而研究结果证明,在这些患者中受日光因素影响致癌的占98%以上。

近年来世界发达国家。如美国、日本、德国、英国、澳大利亚等国积极进行了防晒剂的开发研究。美国50%以上的化妆品中都添加了防晒剂。值得提出的是,以往的化妆品只要求屏蔽UVB;最近研究认为:加强UVA的防护应是当今防晒产品发展趋势之一。因为UVA的穿透能力远远大于UVB,它对人体的影响占紫外线总量的大部分,且具有累积性,大多是不可逆的,会进一步导致皮肤癌。


1.1、新型防晒剂——超细TiO2

   防晒剂的种类很多,但由于纳米TiO2的许多优越性能,使它逐渐登上了世界防晒品的舞台。据近年来对日本销售的37种防晒化妆品进行分析,发现其中的大多数产品含有纳米TiO2。据预测在化妆品方面,日本每年作为防晒剂、化装粉底和口红等的原料,就需求纳米TiO21000吨。

   防晒产品是直接涂抹于皮肤暴露部位的,为了具有一定的防晒效果,防晒剂在产品中要达到相应的用量。因此选择防晒剂很重要,必须遵循下列原则:

(1)对人体是无毒安全的。对皮肤没有刺激性,不致癌。

(2)对紫外线吸收能力强,最好是既能防护UVB对人体的危害,又能对UVA起防护作用。使防晒产品在UVB及UVA区域对紫外线均有良好的防护作用。

(3)对皮肤有固着性,而且耐汗,即所谓的抗水性。由于防晒制品主要应用对象是在阳光下工作、旅游或室外运动的人(如建筑工人、运动员、旅游者等),水浸及流汗有可能使涂敷在皮肤上的防晒剂损失。

(4)无臭味、怪味和外观颜色符合要求。要求防晒剂本身的色泽要浅、气味要小。

(5)稳定性好、被紫外线照射后不分解、不变色。挥发性小、热稳定性好、不与配方中其它组分起化学反应。


(6)有适当的溶解性,可与化妆品其它组分配伍。

(7)价格便宜、来源容易。


   美国、日本、欧洲等地区和国家经过长期考察,对可以安全使用的防晒剂种类及浓度范围均有明确的规定,以确保使用上的安全。美国联邦食品药品管理局(简称FDA)规定防晒剂为OTC(Over the-Counter or nonprescription)类药物。目前其批准使用的安全而有效的防晒剂为21种。其中大多数为有机化合物,既有UVA型吸收剂(如二苯甲铜系列衍生物、邻氨基苯甲酸锰醇酯等),亦有UVB型吸收剂(如对氨基苯甲酸及其衍生物、水扬酸衍生物和肉桂酸衍生物等)。当然也规定了一些无机粉体的防晒剂,主要是TiO2、ZnO、氧化铁红及一些复合粉体。

   以往多使用有机化合物为紫外线吸收剂,但是存在诸如为了尽可能保护皮肤不接触紫外线而提高添加量之后,会增加发生致癌症(受到光的照射后,该物质与皮肤发生作用导致皮肤癌的可能性)以及产生化学性过敏等问题。而纳米TiO2为无机成分,无毒、无味,不存在上述问题,且自身为白色。可以简单地加以着色。尤其可贵的是纳米TiO2吸收紫外线能力强,对UVA和UVB都有屏蔽作用且可过滤可见光。所以当化妆品领域迫切要求防止日晒时就使得超微细TiO2登上世界防晒化妆品的舞台。因此纳米TiO2被广泛地使用在防晒霜、粉底霜、口红、防晒摩丝上,突破了膏、霜、蜜、水等传统的防晒制品形式,用于洗发、洗浴等基础化妆品中。


1.2、为了方便用户使用并节省研磨分散的成本,可将超细TiO2粉体做成浆状产品——预分散。

   例如英国的Tioxide公司将其经过表面处理的超细TiO2做成3种预分散体(介质分别为棕榈酸辛酯、矿物油和甘油三酯或肉豆蔻异丙酯),供化妆品生产厂家使用。这种商品名称叫做Tioveil的预分散体,最多含有40%超细TiO2,可屏蔽长波紫外线(UVA)和中波紫外线(UVB)。


1.3、应用中应注意的几个问题

(1)超微细TiO2 的粒径与晶型

   TiO2的粒径对光散射和遮盖力有较大的影响。当粒径与光波之比极大时,粒子的遮盖效果与粒子的截面成反比,粒径越小,光的屏蔽面积越大。在粒径与光波长同级时,粒径为波长的1/2左右光散射最大。粒径与光波之比极小时,光散射系数降低(与粒径的6次方成正比),遮盖力降低,透明度增加。所以,纳米TiO2 粒径有一最佳范围,不是越小越好,应为透明性高、且能防止紫外线的粒子为理想化妆品的原料。至于超细TiO2 的晶型,金红石型优于锐钛型。


(2)超微细TiO2的表面处理

   用于化妆品的超微细TiO2,除了必须具备优良的吸收紫外线和良好的透明性之外,它们还应具有良好的分散性、耐候性、使用感良好、不发生因光产生的黑化及不显示光催化活性等等。为了封闭纳米 TiO2的催化活性,提高稳定性和分散性,需要对纳米TiO2进行表面处理。表面处理剂分为无机物和有机物两种晶型。一般地讲,用无机物进行TiO2表面处理,主要目的是降低TiO2的光催化活性,提高耐候性与稳定性。用有机物进行TiO2表面处理的主要目的是改进TiO2在不同介质中的分散性。


(3)防晒剂的复配

   一般单独使用任何一种防晒剂都不能取得满意的结果。因此,在配方中应选择两种或两种以上的防晒剂复合使用。近年来,化妆品的开发要求粉体原料多样化、完善化以及最大限度地提高其附加价值,复合粉体的制造与研究取得了很大发展。出现了有机—无机、无机—有机、无机—无机等多功能复合粉体。


(4)产品防晒效果的评价

   对于防晒产品来说,防晒能力的高低是体现其性能优劣的重要指标,这主要由产品中防晒剂的品种及数量决定。在美、德、日、澳大利亚等国对防晒产品的防晒效果的评价均有相同的方法,即依据防晒品防护皮肤免受晒伤度。以SPF(Sun Protection Foctor)值大小表示。SPF值称为防晒因子。它的定义是指在有防晒剂防护的皮肤上产生最小红斑所需能量与原来未加防护的皮肤上产生相同程度红斑所需能量之比;即:SPF=防晒剂防护皮肤的最小致红斑量/未被防晒剂防护皮肤的最小致红斑量。


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