Vergleich von chemischen Sonnenschutzmitteln und physikalischen Sonnenschutzmitteln
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Der Ultraviolettabsorber ist im Allgemeinen eine organische Verbindung mit einer aromatischen Struktur oder einer Chromophorstruktur. Der Hauptmechanismus der Wirkung von UV-Absorbern besteht darin, ein geschlossenes konjugiertes System zu verwenden und auf den π-π * -Übergang zurückzugreifen, um Photonen zu absorbieren. Wenn die beiden π-Molekülorbitale nahe genug sind, werden zwei degenerierte Molekülorbitale erzeugt, eines mit hoher Energie und eines mit hoher Energie eine mit geringer Energie. Im Allgemeinen ist der Absorber photostabil und die Energie nach Absorption von Photonen kann Resonanzquanten (hauptsächlich) durch molekulare Resonanz oder Freisetzung durch Fluoreszenz und Phosphoreszenz erzeugen, und die reversible Isomerisierung des Moleküls ändert den Absorber von einem angeregten Zustand in einen stationären Zustand.
Die Molekülstruktur von DHHB weist eine perfekte Resonanz und einen Wasserstoffionenübertragungseffekt auf. Wenn DHHB-Moleküle ultraviolettes Licht absorbieren, wird die Energie durch die Änderung der Benzolringstruktur und benachbarter Wasserstoffionen im Molekül absorbiert und die gesamte Molekülstruktur wird vorübergehend geändert. Nachdem das Molekül die Energie langsam freigesetzt hat, kehrt die Molekülstruktur von DHHB in ihren ursprünglichen Zustand zurück.
Physikalisches Sonnenschutzstreudiagramm
Titandioxid und Zinkoxid sind zwei zugelassene physikalische Sonnenschutzmaterialien. Die Verwendung dieser physikalischen Sonnenschutzmittel in Sonnenschutzmitteln erfolgt hauptsächlich durch Absorption zur Abschwächung der UV-Strahlen und wird durch etwas Streuung überlagert. Als kleine Partikelkristalle (10-100 nm) sind diese Materialien Halbleiter mit einer hohen Bandlückenenergie zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband. Die Bandlücke des Volumenkristalls liegt im Energiebereich entsprechend einer Wellenlänge zwischen 380 und 420 nm. Je kleiner die Primärteilchen sind, desto höher ist die Bandlückenenergie und die Absorption von ultraviolettem Licht durch Erhöhen der Elektronen von der Valenz zum Leitungsband.
Diese beiden Komponenten sind im Wesentlichen Halbleiter. Am Beispiel von Titandioxid handelt es sich nach Anregung durch ultraviolette Strahlen um einen N-Halbleiter. Wenn ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 400 nm eingestrahlt wird, absorbieren die Elektronen auf der Zwischenschicht ultraviolette Strahlen und werden zur Erzeugung von Elektronenlöchern angeregt, so dass Titandioxid die Funktion hat, ultraviolette Strahlen zu absorbieren.
Wann ist der physikalische Sonnenschutz aus Nano-Titandioxid, wann zieht er in das Sonnenschutzmittel ein, wann wirkt er als Streueffekt? Dies hängt mit seiner Partikelgröße zusammen. Experimente haben gezeigt, dass die Abschirmung von Nano-Titandioxid von seiner Absorption abhängt, je länger die Wellenlänge von ultraviolettem Licht ist. Es ist also denkbar, dass Titandioxid im UVB-Band hauptsächlich absorbiert, während im UVA-Band hauptsächlich Nano-Titandioxid gestreut wird. Um einen weiten Bereich des UV-Schutzes zu erreichen, sind daher sowohl Absorption als auch Streuung erforderlich, so dass eine optimale Primärteilchengröße von Titandioxid vorliegt, die nicht so klein wie möglich ist. In Anbetracht der Agglomeration von Nano-Titandioxid wird allgemein angenommen, dass die optimale Partikelgröße des ultraviolett abschirmenden Titandioxids 20–50 nm beträgt. Die Partikelgröße ist natürlich nur ein Indikator für das physikalische Sonnenschutzmittel, das bei der Entwicklung von Sonnenschutzprodukten benötigt wird, und viele technische Indikatoren müssen berücksichtigt werden.
