Tlenek cynku stosowany jest jako filtr UV w wielu kosmetykach. Zauważono jednak pewne problemy przy włączaniu go do receptur. Przede wszystkim cząstki tego tlenku nie są kompatybilne z fazą olejową preparatów przez co ulegają aglomeracji.

Po drugie mają właściwości fotokatalityczne i ułatwiają tworzenie aktywnych cząsteczek destabilizujących niektóre składniki kosmetyków. Trudności te można obejść stosując modyfikacje powierzchni związkami krzemu.

Chińscy naukowcy postanowili na powierzchni cząstek tlenku cynku w jednym procesie związać tlenek krzemu oraz trimetylosiloksan.

Najpierw otrzymano osad zasadowego węglanu cynku. Następnie po zdyspergowaniu go w wodzie dodano roztwór alkoholowy trietyloortokrzemianu. Po podgrzaniu i mieszaniu dodano roztwór alkoholowy heksametylodisilazanu. Następnie otrzymano osad o złożonym składzie, który prażono w 400oC przez 2 godziny. Poszczególne półprodukty oraz produkt poddano analizie termicznej, dzięki której ustalono temperaturę prażenia równą 400oC. W temperaturze tej zachodzi pełna przemiana do tlenku cynku oraz w strukturze cząstek pozostają nieruszone grupy metylowe.

Na podstawie badań struktury zmodyfikowanych cząstek tlenku cynku ustalono między innymi że warstwa związków krzemu utrudnia formowanie się kryształów. Badania IR potwierdziły, że cząsteczki tlenku krzemu i trimetylosiloksanu zostały z sukcesem włączone w strukturę krystaliczną tlenku cynku.  Za pomocą technik mikroskopowych: SEM, TEM i HRTEM uzyskano zdjęcia powierzchni płatków tlenku cynku o różnej dokładności.

Rys. 1 Zdjęcia zmodyfikowanej powierzchni tlenku cynku za pomocą trzech technik mikroskopowych: SEM (a), TEM (b) and HRTEM (c).

Warto zauważyć, że na najdokładniejszym zdjęciu widać warstwę zmodyfikowaną o grubości około 2nm.

Ponadto badania fotodegradacji propylenu wykazały niemal 8 – krotnie zmniejszoną aktywność fotokatalityczną na skutek zastosowania modyfikacji powierzchni. Co ważne jedynie nieznacznie zmniejszyła się zdolność otrzymanego tlenku cynku do rozpraszania światła UV. Świadczy to o potencjalnym działaniu ochronnym produktu.

Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że uzyskane cząstki tlenku cynku będą się idealnie nadawać do włączania ich do fazy olejowej w licznych kosmetykach do opalania. Warto zwrócić uwagę na to, że grupy metylowe na powierzchni tlenku zwiększają powinowactwo do fazy organicznej w porównaniu do innych przeprowadzonych modyfikacji.

Oprac.: Jacek Wabik

Źródło: Zhi Cao, Zhijun Zhang, FenxiaWang, GuangzhongWang. Synthesis and UV shielding properties of zinc oxide ultrafine particles modified with silica and trimethyl siloxane. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 340 (2009) 161–167