纳米氧化锌用于化妆品防晒和性能简述
纳米氧化锌用于化妆品防晒和性能简述
太阳光中的紫外线按其波长可分为UVA (320 run一400 nm )、UVB(290 nnr一320 nm)和UVC(200 run一290 nm) o UVB是导致灼伤、间接色素沉积和皮肤癌的主要根源，灼伤主要表现皮肤出现红斑，严重者还可能伴有水肿、水疤、脱皮、发烧和恶心的川。目前，防晒化妆品中的防晒指数(SPF)就是针对UVB的防护。UVC虽绝大部分被大气平流层中的臭氧层所吸收，但由于其波长短、能量高和臭氧层破坏的日益加剧，对人类造成的伤害也不能忽视。随着全球紫外线辐射强度的不断增加和皮肤科学的发展，UVA对人体的伤害逐渐引起人们的关注。UVA的穿透能力强且具有累积性，长期作用于皮肤可造成皮肤弹性降低、皮肤粗糙和皱纹增多等光老化现象，UVA还能加剧UVB造成的伤害。纳米氧化锌能够有效屏蔽UVA，近年来在防晒化妆品中得到广泛应用。
1纳米氧化锌的特点：
纳米氧化锌和纳米二氧化钛是两种重要且广泛使用的物理防晒剂，它们屏蔽紫外线的原理都是吸收和散射紫外线。由于它们均属于N型半导体，金红石型二氧化钛的禁带宽度（Eg）为3.0 eV , 氧化锌的禁带宽度为3.2 eV。当受到紫外线的照射时，价带上的电子可吸收紫外线而被激发到导带上，同时产生空穴一电子
对，因此它们具有吸收紫外线的功能。另外，纳米氧化锌和纳米二氧化钛的颗粒尺寸远小于紫外线的波长纳米粒子可将作用于其上的紫外线向各个方向散射，从而减少照射方向的紫外线强度，这种散射紫外线的规律符合Rayleigh光散射定律。但纳米氧化锌在屏蔽紫外线方面和纳米二氧化钛又有所差异。
在330nm以下，纳米二氧化钛对紫外线的屏蔽能力明显高于纳米氧化锌.在同样浓度下，含纳米二氧化钛体系的吸光度约为纳术氧化锌体系的2倍。
在330 nm一355nm内，纳米二氧化钛的屏蔽紫外线能力仍高于纳米氧化锌，但在355 nm一380 nm的波长内，纳米氧化锌的屏蔽紫外线能力高于纳米二氧化钛,因此，纳米氧化锌虽然阻隔UVB的效果不如纳米二氧化钛，但对阻隔长波UVA (335nm一380 nm)效果优于纳米二氧化钛，正是由于这一特性，纳米氧化锌在防晒化妆品中逐渐得以应用。
1.2 纳米氧化锌的性：
纳米氧化锌的性源于两个方面，其一。Zn2+与Ag+、Cu2+一样属于重金属离子，可与病菌和病毒体内蛋白质上的疏基结合，从而抑制它们的活性。其二，氧化锌在紫外线的照射下，会产生空穴电子对，活泼的空穴和电子分别从纳米氧化锌价带（VB）、导带（CB）迁移至粒子表面，把表面吸附的水合羟基转变成氢氧自由基，把表面吸附的氧气转变成原子氧；氢氧自由基具有极强的氧化能力，从而把大多数和病毒杀死。由于纳米氧化锌的粒径小，空穴和电子从晶体内部到达晶体表面的时间缩短，降低空穴和电子重新结合的几
率，因而纳米氧化锌的效果比微米氧化锌更好。南京理工大学和江苏工业学院有关的定量试验表明:纳米氧化锌的质量分数为1%时，在5 min内对金黄色葡萄球菌的率为98.86%，对大肠杆菌的率为99.93 %。纳米氧化锌应用于防晒化妆品中，不但使体系拥有收敛性和性，而且具有吸收人体皮肤所分泌出的油脂的。
2、防晒化妆品对纳米氧化锌的要求
化妆品配方师希望纳米氧化锌（VK-J50H）加人防晒化妆品中有以下特点:①能够提供UVA和UVB全波段的有效防护;②优异分散性和透明性;③安全且无刺激性;④良好的光稳定性。为满足上述要求，一方面要对纳米氧化锌的原始粒径大小及分布进行严格的控制，另一方面则需对纳米氧化锌（VK-J50H）进行特殊的表面处理。
2.1适宜的原始粒径
纳米氧化锌屏蔽紫外线能力是由其吸收能力和散射能力共同决定的，纳米氧化锌的原始粒径越小，吸收紫外线能力越强且透明度高。根据Rayleigh光散射定律，纳米氧化锌对不同波长紫外线的散射能力则取决于其原始粒径、二次粒径和颗粒形状。纳米氧化锌的原始粒径越大，对长波紫外线的散射能力越强。但如果纳米氧化锌的原始粒径太大，由于其对可见光的散射能力也相应增加，涂在皮肤上会出现不自然的白化现象，因此，用于防晒化妆品的纳米氧化锌存在合适的粒径范围。一般认为，屏蔽紫外线的合适原始粒径为30-50 nm。为适用不同的需求，纳米氧化锌的生产商宣城晶瑞、杭州万景等公司提供了不同粒径大小的纳米氧化锌供用户选择。比如：纳米氧化锌（VK-JH05）光催化性能强，分散性好.
2.2无机表面处理
对纳米氧化锌进行无机表面处理基于以下原因:
(1) 氧化锌的等电点在pH=9.3一10. 3，与防晒化妆品体系的pH值接近，因此纳米氧化锌极易絮凝;另外，纳米氧化锌粒子小、比表面积大、表面能极高，很容易形成团聚体，这样，势必造成紫外线屏蔽效果下降和透明性变差。纳米氧化锌的无机表面处理就是为了改变纳米氧化锌表面电荷性质，增大屯电位，提高分散性。
(2)由于纳米氧化锌的比表面积大，Zn2+极易溶出。Zn2+虽可以起到作用，但大量Zn2+的存在会使体系豁度增大，甚至产生凝胶化现象，如果体系含有脂肪酸及其盐，还会与Zn2+反应生成脂肪酸锌，这些都会导致紫外线屏蔽效果下降和使用感觉变差。在纳米氧化锌表面包一层或多层致密均匀的无机膜，可以有效减少Zn2+的溶出量.
(3)纳米氧化锌（VK-JH05）具有光催化作用，受到紫外线的辐射会产生空穴一电子对，部分空穴和电子会迁移到表面，在纳米氧化锌表面产生原子氧和氢氧自由基，这些自由基具有很强氧化和还原能力，会对皮肤细胞产生不良影响，而且会使其他有机成分变色、降解和分散，有时甚至会产生令人难以忍受的异味。在纳米氧化锌表面包一层或多层的氧化硅、氧化铝、氧化锆和氧化锡等隔离层以抑制其光化学活性，提高光稳定性和安全性。对纳米氧化锌进行合适的无机表面处理，可同时提高体系的UVA屏蔽性和可见光的透明性。需要指出的是，无机表面处理剂并非越多越好，
无机表面处理剂的增加虽然可以减少Zn2+的溶出和提高耐光性，但屏蔽紫外线的有效成分—纳米氧化锌的含量却相对降低。
2.3有机表面处理
纯纳米氧化锌(VK-J30)或经过无机表面处理的纳米氧化锌表面呈亲水性，适合于极性体系中使用。如果防晒化妆品是憎水性的，表面呈亲水性的纳米氧化锌在化妆品的油相中难以分散，不能体现纳米氧化锌的透明性和紫外线的屏蔽性。为提高纳米氧化锌在有机体系的分散性以及与有机防晒剂的协同性，必须对纳米氧化锌进行有机表面处理。有的研究表明有机表面处理还可以提高纳米氧化锌的耐光性。目前经有机硅表面处理的纳米氧化锌，由于其具有优异的亲油性、分散性、抗水性和耐候性而得以广泛的应用。
3、应用于防晒化妆品中纳米氧化锌的发展趋势
3.1 双亲性纳米氧化锌粉体
目前，将纳米氧化锌粉体表面包覆具有多个亲水基团和亲油基团的表面处理剂，使其具有亲水和亲油的双亲性，这样所得的纳米氧化锌粉体可适用极性和非极性体系，具有很强的通用性，是纳米氧化锌表面处理的一个发展方向。
3.2纳米氧化锌的分散体
纳米氧化锌分散体（VK-J50W）是纳米氧化锌粉体在分散剂作用下，经高剪切混合、球磨或砂磨等方法制备出的一种浆体，分散体总体分为油性分散体和水性分散体两种。由于化妆品制造过程中的分散强度都较弱，纳米氧化锌难以分散到原始粒径，纳米氧化锌的透明性和紫外线屏蔽性不能充分发挥。为了适应这一情况，把纳米氧化锌制备成容易分散、透明性好、紫外线屏蔽性效率高的分散体形式，不但便于用户使用而且可降低成本、提高单位质量纳米氧化锌的屏蔽紫外线效果，还可减少纳米氧化锌运输和使用过程的粉尘污染，是纳米氧化锌在防晒化妆品中应用的一个发展方向。
纳米氧化锌是一种厂谱的无机紫外线屏蔽剂，由于其UVA的有效屏蔽性、安全性和性而得到越来越广泛的运用。
太阳光中的紫外线按其波长可分为UVA (320 run一400 nm )、UVB(290 nnr一320 nm)和UVC(200 run一290 nm) o UVB是导致灼伤、间接色素沉积和皮肤癌的主要根源，灼伤主要表现皮肤出现红斑，严重者还可能伴有水肿、水疤、脱皮、发烧和恶心的川。目前，防晒化妆品中的防晒指数(SPF)就是针对UVB的防护。UVC虽绝大部分被大气平流层中的臭氧层所吸收，但由于其波长短、能量高和臭氧层破坏的日益加剧，对人类造成的伤害也不能忽视。随着全球紫外线辐射强度的不断增加和皮肤科学的发展，UVA对人体的伤害逐渐引起人们的关注。UVA的穿透能力强且具有累积性，长期作用于皮肤可造成皮肤弹性降低、皮肤粗糙和皱纹增多等光老化现象，UVA还能加剧UVB造成的伤害。纳米氧化锌能够有效屏蔽UVA，近年来在防晒化妆品中得到广泛应用。
1纳米氧化锌的特点：
纳米氧化锌和纳米二氧化钛是两种重要且广泛使用的物理防晒剂，它们屏蔽紫外线的原理都是吸收和散射紫外线。由于它们均属于N型半导体，金红石型二氧化钛的禁带宽度（Eg）为3.0 eV , 氧化锌的禁带宽度为3.2 eV。当受到紫外线的照射时，价带上的电子可吸收紫外线而被激发到导带上，同时产生空穴一电子
对，因此它们具有吸收紫外线的功能。另外，纳米氧化锌和纳米二氧化钛的颗粒尺寸远小于紫外线的波长纳米粒子可将作用于其上的紫外线向各个方向散射，从而减少照射方向的紫外线强度，这种散射紫外线的规律符合Rayleigh光散射定律。但纳米氧化锌在屏蔽紫外线方面和纳米二氧化钛又有所差异。
在330nm以下，纳米二氧化钛对紫外线的屏蔽能力明显高于纳米氧化锌.在同样浓度下，含纳米二氧化钛体系的吸光度约为纳术氧化锌体系的2倍。
在330 nm一355nm内，纳米二氧化钛的屏蔽紫外线能力仍高于纳米氧化锌，但在355 nm一380 nm的波长内，纳米氧化锌的屏蔽紫外线能力高于纳米二氧化钛,因此，纳米氧化锌虽然阻隔UVB的效果不如纳米二氧化钛，但对阻隔长波UVA (335nm一380 nm)效果优于纳米二氧化钛，正是由于这一特性，纳米氧化锌在防晒化妆品中逐渐得以应用。
1.2 纳米氧化锌的性：
纳米氧化锌的性源于两个方面，其一。Zn2+与Ag+、Cu2+一样属于重金属离子，可与病菌和病毒体内蛋白质上的疏基结合，从而抑制它们的活性。其二，氧化锌在紫外线的照射下，会产生空穴电子对，活泼的空穴和电子分别从纳米氧化锌价带（VB）、导带（CB）迁移至粒子表面，把表面吸附的水合羟基转变成氢氧自由基，把表面吸附的氧气转变成原子氧；氢氧自由基具有极强的氧化能力，从而把大多数和病毒杀死。由于纳米氧化锌的粒径小，空穴和电子从晶体内部到达晶体表面的时间缩短，降低空穴和电子重新结合的几
率，因而纳米氧化锌的效果比微米氧化锌更好。南京理工大学和江苏工业学院有关的定量试验表明:纳米氧化锌的质量分数为1%时，在5 min内对金黄色葡萄球菌的率为98.86%，对大肠杆菌的率为99.93 %。纳米氧化锌应用于防晒化妆品中，不但使体系拥有收敛性和性，而且具有吸收人体皮肤所分泌出的油脂的。
2、防晒化妆品对纳米氧化锌的要求
化妆品配方师希望纳米氧化锌（VK-J50H）加人防晒化妆品中有以下特点:①能够提供UVA和UVB全波段的有效防护;②优异分散性和透明性;③安全且无刺激性;④良好的光稳定性。为满足上述要求，一方面要对纳米氧化锌的原始粒径大小及分布进行严格的控制，另一方面则需对纳米氧化锌（VK-J50H）进行特殊的表面处理。
2.1适宜的原始粒径
纳米氧化锌屏蔽紫外线能力是由其吸收能力和散射能力共同决定的，纳米氧化锌的原始粒径越小，吸收紫外线能力越强且透明度高。根据Rayleigh光散射定律，纳米氧化锌对不同波长紫外线的散射能力则取决于其原始粒径、二次粒径和颗粒形状。纳米氧化锌的原始粒径越大，对长波紫外线的散射能力越强。但如果纳米氧化锌的原始粒径太大，由于其对可见光的散射能力也相应增加，涂在皮肤上会出现不自然的白化现象，因此，用于防晒化妆品的纳米氧化锌存在合适的粒径范围。一般认为，屏蔽紫外线的合适原始粒径为30-50 nm。为适用不同的需求，纳米氧化锌的生产商宣城晶瑞、杭州万景等公司提供了不同粒径大小的纳米氧化锌供用户选择。比如：纳米氧化锌（VK-JH05）光催化性能强，分散性好.
2.2无机表面处理
对纳米氧化锌进行无机表面处理基于以下原因:
(1) 氧化锌的等电点在pH=9.3一10. 3，与防晒化妆品体系的pH值接近，因此纳米氧化锌极易絮凝;另外，纳米氧化锌粒子小、比表面积大、表面能极高，很容易形成团聚体，这样，势必造成紫外线屏蔽效果下降和透明性变差。纳米氧化锌的无机表面处理就是为了改变纳米氧化锌表面电荷性质，增大屯电位，提高分散性。
(2)由于纳米氧化锌的比表面积大，Zn2+极易溶出。Zn2+虽可以起到作用，但大量Zn2+的存在会使体系豁度增大，甚至产生凝胶化现象，如果体系含有脂肪酸及其盐，还会与Zn2+反应生成脂肪酸锌，这些都会导致紫外线屏蔽效果下降和使用感觉变差。在纳米氧化锌表面包一层或多层致密均匀的无机膜，可以有效减少Zn2+的溶出量.
(3)纳米氧化锌（VK-JH05）具有光催化作用，受到紫外线的辐射会产生空穴一电子对，部分空穴和电子会迁移到表面，在纳米氧化锌表面产生原子氧和氢氧自由基，这些自由基具有很强氧化和还原能力，会对皮肤细胞产生不良影响，而且会使其他有机成分变色、降解和分散，有时甚至会产生令人难以忍受的异味。在纳米氧化锌表面包一层或多层的氧化硅、氧化铝、氧化锆和氧化锡等隔离层以抑制其光化学活性，提高光稳定性和安全性。对纳米氧化锌进行合适的无机表面处理，可同时提高体系的UVA屏蔽性和可见光的透明性。需要指出的是，无机表面处理剂并非越多越好，
无机表面处理剂的增加虽然可以减少Zn2+的溶出和提高耐光性，但屏蔽紫外线的有效成分—纳米氧化锌的含量却相对降低。
2.3有机表面处理
纯纳米氧化锌(VK-J30)或经过无机表面处理的纳米氧化锌表面呈亲水性，适合于极性体系中使用。如果防晒化妆品是憎水性的，表面呈亲水性的纳米氧化锌在化妆品的油相中难以分散，不能体现纳米氧化锌的透明性和紫外线的屏蔽性。为提高纳米氧化锌在有机体系的分散性以及与有机防晒剂的协同性，必须对纳米氧化锌进行有机表面处理。有的研究表明有机表面处理还可以提高纳米氧化锌的耐光性。目前经有机硅表面处理的纳米氧化锌，由于其具有优异的亲油性、分散性、抗水性和耐候性而得以广泛的应用。
3、应用于防晒化妆品中纳米氧化锌的发展趋势
3.1 双亲性纳米氧化锌粉体
目前，将纳米氧化锌粉体表面包覆具有多个亲水基团和亲油基团的表面处理剂，使其具有亲水和亲油的双亲性，这样所得的纳米氧化锌粉体可适用极性和非极性体系，具有很强的通用性，是纳米氧化锌表面处理的一个发展方向。
3.2纳米氧化锌的分散体
纳米氧化锌分散体（VK-J50W）是纳米氧化锌粉体在分散剂作用下，经高剪切混合、球磨或砂磨等方法制备出的一种浆体，分散体总体分为油性分散体和水性分散体两种。由于化妆品制造过程中的分散强度都较弱，纳米氧化锌难以分散到原始粒径，纳米氧化锌的透明性和紫外线屏蔽性不能充分发挥。为了适应这一情况，把纳米氧化锌制备成容易分散、透明性好、紫外线屏蔽性效率高的分散体形式，不但便于用户使用而且可降低成本、提高单位质量纳米氧化锌的屏蔽紫外线效果，还可减少纳米氧化锌运输和使用过程的粉尘污染，是纳米氧化锌在防晒化妆品中应用的一个发展方向。
纳米氧化锌是一种厂谱的无机紫外线屏蔽剂，由于其UVA的有效屏蔽性、安全性和性而得到越来越广泛的运用。
