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納米TiO領域中的應用
化妝品用納米二氧化鈦具有安全無毒、能屏蔽紫外線、消色力(或著色力)高、遮蓋力強或透明度高、色相好、色譜廣等許多優異性能，已越來越受到國內外化妝品配方設計師的青睞，成為高檔化妝品中最重要和用量最大的無機添加劑。但由于納米二氧化鈦具有光學活性，而且其本身為強極性物質，在有機介質中不易分散，都極大地限制了其在化妝品中的應用。為解決上述問題，許多國家均在研究對其進行表面改性的工藝，增強其耐候性并改善其分散性，并因而形成了彩色納米二氧化鈦等適合化妝品用的系列產品。由于需求量大、附加值高，化妝品用納米二氧化鈦已成為世界許多顏料生產廠商競相開發和生產的熱點。下面將介紹納米二氧化鈦在化妝品中的應用。
一(防曬
1.機理:
二氧化鈦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。
紫外線對人體傷害的一般是中波區和長波區紫外線。
二氧化鈦的抗紫外線能力與其粒徑有關:
當粒徑較大時,對紫外線的阻隔是以反射、散射為主,且對中波區和長波區紫外線均有效。防曬機理是簡單的遮蓋,屬一般的物理防曬,防曬能力較弱。
當粒徑較小時對中波區紫外線的吸收性明顯增強。其防曬機理是吸收紫外線,主要吸收中波區紫外線。
由此可見,二氧化鈦對不同波長紫外線的防曬機理不一樣,對長波區紫外線的阻隔以散射
納米二氧化鈦由于粒徑小,活性大,既能反射、散為主,對中波區紫外線的阻隔以吸收為主。
射紫外線,又能吸收紫外線,從而對紫外線有更強的阻隔能力。
2.優點:
納米二氧化鈦為無機成分,具有優異的化學穩定性、熱穩定性及非遷移性和較強的消色力、遮蓋力,較低的腐蝕性,良好的易分散性,并且無毒、無味、無刺激性,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,又能發射、散射紫外線,因此抗紫外線的能力強,與同樣劑量的有機抗紫外劑相比,它在紫外區的吸收峰更高;
而且納米二氧化鈦對中波區和長波區紫外線均有阻隔作用,不象有機抗紫外劑只是單一對中波區或長波區紫外線有屏蔽作用。
3.例子:
透明型二氧化鈦。
理論上，當晶體粒徑小于100納米時，二氧化鈦就失去對可見光的散射力，變成透明型二氧化鈦。為保證足夠的透明度，商品透明型二氧化鈦原級粒徑一般控制在10-50納米。
這種透明型二氧化鈦因無毒，具有能顯露皮膚真面目的透明度，而且具有更強的紫外線屏蔽(吸收K反射)作用，可取代被懷疑有一定毒性的有機紫外線吸收劑，從而被化妝品配方設計師們所看好。而且，這種二氧化鈦對陽光中的長波(380-320)紫外線UV-A中波(320-290)紫外線UV-B和短波(290-200)紫外線UV-C都有很強的屏蔽作用，
而合成的有機紫外線吸收劑只能屏蔽一種紫外線UV-A或UV-B。為了提高這種二氧化鈦的分散性，需對其進行處理。一種方法是用羧酸或硅氧烷一類物質對二氧化鈦進行表面改性處理;另一種方法是制備預分散體。
為使防曬化妝品能更接近皮膚的顏色，并防止因部分反射短波長的藍色光而使皮膚產生不健康的藍色相外觀，國外開發了膚色透明型二氧化鈦。其制法有兩種:一種是用含鐵化合物對這種二氧化鈦進行表面包膜處理;另一種是以鐵為摻雜劑對這種二氧化鈦進行摻雜處理。
二(呈現自然膚色的美白
二氧化鈦著色力極低，將其制成膚色粉末,生產中不需另加顏料，避免了大量色素加入對人體造成危害,同時也避免了化妝品久放后,色素析出。
納米二氧化鈦微粒的大小與其抗紫外能力密切相關。當其粒徑等于或小于光波波長的一半時,對光的反射、散射量最大,屏蔽效果最好。紫外線的波長在190~400nm之間,因此納米二氧化鈦的粒徑不能大于200nm,最好不大于100nm。但是,也不是顆粒越小越好,粒度太小容易團聚,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。一般說來,當其粒徑在30~100nm之間時,對紫外線的屏蔽效果最好。
由于其顆粒較細,制成品透明度高,能透過可見光,加入化妝品使用時皮膚白度自然,克服了有的有機物或顏料級二氧化鈦不透明,使皮膚呈現不自然的蒼白色的缺點。
三(自然變妝— 光致變色二氧化鈦
光致變色是指由于光線照射使物質顏色改變,照射一終止,物質又恢復到原來的顏色。
銳鈦型水合二氧化鈦中加入微量氧化鐵,在750?,885?范圍內于大氣中煅燒,即可制得光致變色的二氧化鈦。將這種二氧化鈦用于粉底霜中,這種化妝品涂在皮膚上,在室外太陽光照射下是一種顏色,回到室內又變成另一種顏色,使在室內外均得到自然的化妝效果。
四(黑色顏料—鈦黑
現在黑色化妝品中所用的碳黑,具有黑度高,著色力強等優點。但它是疏水性的物質,在水中難以分散。另據報道其含有3,42苯丙芘等致癌物質。日本已開始采用一種新的黑色粉末顏料,即用二氧化鈦經還原制成低價氧化鈦黑色顏料。低價氧化鈦和氮氧化鈦統稱為鈦黑。
用高純度二氧化鈦為原料,在氨氣中還原可得到氮氧化鈦黑色顏料。由于生產過程中未帶入對人體有害的雜質,因此,該法制備的鈦黑安全無毒,適用于化妝品中的黑色顏料,如生產眉筆、睫毛膏等。鈦黑的主要性能:粒徑015Λm,019Λm,色調L值8,10,耐熱溫度500?。
五(云母鈦珠光顏料
云母鈦珠光顏料由于能賦予人們以珍珠般的外觀、似金屬的閃爍感以及富于變幻的隨角異色(雙色)效應，再加上無毒，被化妝品配方設計師所珍愛。
傳統的云母鈦珠光顏料有銀白色類、虹彩色類和金色類，目前開發了銀灰色和藍灰色云母鈦珠光顏料，國外一般采用三種途徑(1)在云母片上:沉積一層二氧化鈦之后，再沉積一層鈦酸鐵;(2)在沉積一層二氧化鈦后，再沉積一層含有0.1%到1%炭黑的沉積層;(3)將云母上的第一層二氧化鈦還原成黑色調的低價氧化鈦，再沉積一層二氧化鈦。
六(包核型含鈦顏料
為了防止化妝品中各固相物因密度和粒度的差異而發生色差、偏析和色斑等，近年來為化妝品開發了多種包核型顏料，其中包括含二氧化鈦的包核型顏料。
例如，以多孔性尼龍為母核，以二氧化鈦和氧化鐵顏料顆粒為子粒，按一定比例，用機械沖擊力，牢固地將兩種粒子錨著在母核上，便形成一種化妝品用的膚色包核型顏料。用它與其它成分制成的粉底霜，不產生色差、偏析和色斑現象。
參考文獻:
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