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纳米二氧化钛-防晒大魔王

阅读:949      发布时间:2023-4-7
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 防晒霜你选对了吗?

70年代以前美黑是健美的标志但今天人们认识到过度曝晒是皮肤保健的大敌当紫外线辐射在皮肤上照射过度时,皮肤的免疫系统会被破坏。紫外线照射过度不仅容易导致皮肤松弛皱纹,还易引起皮肤黄变,严重的会引发皮肤癌因此防晒成了当下的热门话题。

纳米技术是21世纪的三项伟大发明之一。纳米二氧化钛具有优异的化学稳定性、安全无毒、遮盖力强、较低的腐蚀性、良好的分散性,还兼有杀菌除臭的作用。更为重要的是,纳米二氧化钛粒径小、能够较好的渗透到皮肤深层,从而达到吸收紫外线,反射、散射紫外线的作用。因此,市面上大多数的防晒产品中都有纳米二氧化钛的身影。

瑞芯智造(深圳)科技有限公司开发的纳米库尔特粒度仪(Nanocoulter),采用固态纳米孔技术,以经典的库尔特原理(电阻感应脉冲RPS)为底层原理,具有精度高,分辨率高,多维度,测量范围宽,检测速度快等优势。对纳米二氧化钛进行单颗粒检测,测试得到的粒径、浓度数据稳定准确。

 

01 纳米二氧化钛防晒机理

 

紫外线是太阳光中重要组成部分之一,其波长可以分为三波段其中 UVC是短波会被臭氧层吸收阻挡无法到达地面,对人体无伤害作用因此紫外线中UVA 和UVB 才是对人体皮肤造成伤害的主要波段。纳米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。纳米二氧化钛的抗紫外线能力与其粒径有关,当纳米二氧化钛粒径≤300nm时,对波长在190~400nm之间的紫外线,防晒机理以反射、散射为主;当纳米二氧化钛的粒径<200nm时,对中波区和长波区紫外线的防晒机理是简单的遮盖,防晒能力较弱;当纳米二氧化钛的粒径在30~100nm之间时,对中波区紫外线的吸收性明显增强,对紫外线的屏蔽效果很好,其防晒机理是吸收紫外线。综上所述,纳米二氧化钛对不同波长紫外线的防晒机理不一样。当紫外线的波长比较长时,纳米二氧化钛的屏蔽性能取决于其散射能力;当紫外线的波长较短时,其屏蔽性能取决于其吸收能力。

纳米级的二氧化钛屏蔽紫外线是由吸收能力和散射能力共同决定的原始粒径越小的纳米二氧化钛对紫外线吸收能力越强。然而,纳米级二氧化钛的粒径也并非越小越好。由于纳米二氧化钛粒子存在不可避免的团聚现象,会导致纳米二氧化钛不利于分散,易堵塞皮肤的毛孔,不利于透气和汗液排除。一般认为,当其粒径在 30~100 nm之间时,对紫外线的屏蔽效果很好,同时能透过可见光,使皮肤更富自然美。

02二氧化钛的粒径、浓度表征方法

通常使用电子显微镜进行纳米颗粒的表征,然后辅以光谱、能量色散X射线和X射线衍射检测,综合表征纳米颗粒。由于这些方法的操作复杂、时间较长、仪器价格较高等局限性。近些年又出现了一些新的纳米粒子检测和分析技术,如电阻感应脉冲(RPS)检测方法。RPS即库尔特原理,是ISO 13319-1:2021国际标准订定的颗粒粒度与计数分析技术,是一种单颗粒检测技术。电解液中的颗粒通过纳米孔时,导致电极间电阻发生瞬时变化,从而产生电流的瞬时变化。通过产生的电脉冲,记录每一个过孔的颗粒,获得粒径分布,浓度,zeta电位等参数。测量结果不受颜色或折射率的影响,根据单颗粒的真实体积直接测量粒度,拥有媲美电镜的粒径精度。

笔者采用纳米库尔特粒度仪,针对市面上防晒产品进行了测评。明显可以看看出,1#、2#两款防晒产品中小颗粒分布在60-100nm的较多,3#、4#两款产品的大颗粒较多。笔者根据价格对这四款产品进行了排序。虽然2#产品的价格较1#产品低了一倍,但是粒度分布跟1#十分相似,只不过2#产品中有一小部分的大颗粒。2#产品不愧是“平价战斗机",便宜不一定没好货。

这四款产品,笔者亲身试用了一段时间。1#防晒产品质地水润,流动性强,上脸很好推开,不会泛白搓泥。2#防晒产品奶油质地,上脸清爽易推开,肤感润而不油。3#防晒产品,乳液质地有点假白,成膜速度慢。4#防晒产品,流动性较差,上脸粘腻,容易搓泥。综上所述,颗粒大小在30-100nm的之间的防晒产品,使用效果更好。

 

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总结:

纳米库尔特粒度仪(电阻法RPS)在纳米二氧化钛研发应用中有以下优势:

1. 方便快捷,可以做到实时监测。

2. 精准的浓度测量,可分析不同粒径范围内的颗粒浓度。

3. 单颗粒检测,大小颗粒之间无互相影响,可得到真实的粒径分布数据。

4. 直接检测二氧化钛体积粒径,粒径准确度媲美电镜。

 

 


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