物理防曬劑，全稱為物理性紫外線禁止劑，也稱無機防曬劑，是防曬劑劃分的一種類型，區別於化學防曬劑，主要類型有二氧化鈦、氧化鋅和二氧化鈦—雲母等，此類物質不吸收紫外線，但能反射和散射紫外線，用於皮膚上能對紫外線起到物理禁止作用，且只停留在皮膚表面，不會被皮膚所吸收，可減少對皮膚的過敏性。
基本介紹
- 中文名：物理防曬劑
- 外文名：physical sunscreen agents
- 用途：化妝品/防曬
- 性狀：白色粉末/粉漿
- 類型：二氧化鈦/氧化鋅
- 原理：反射和散射紫外線
1.基本信息
物理防曬劑，全稱為物理性防紫外線禁止劑，也稱無機防曬劑，如二氧化鈦、氧化鋅等，其中二氧化鈦和氧化鋅已經被美國FDA列為批准使用的防曬劑清單之一，認可其物理禁止作用並廣泛用於防曬產品中，最高配方中用量為25%。
最常用的就是超細鈦白粉（納米級）和超細氧化鋅（納米級），這種規格的二氧化鈦或氧化鋅對UVB有良好的禁止功能，對UVA II區也有一定的阻隔作用，超細氧化鋅可濾除波長370nm以下的紫外線。但單獨使用物理防曬劑，會影響產品的外觀以及塗抹後會泛白。
2、主要成分和作用原理
物理防曬劑利用的是納米材料粒子不透光的特性，當日光照射到納米粒子時，它能使紫外線反射或者散射於人體皮膚外，從而起到一個減少紫外線進入皮膚的作用，主要包括有二氧化鈦（TiO2）和氧化鋅（ZnO）。
（1）二氧化鈦（TiO2）的強抗紫外線能力是由於其具有高折光性和高光活性。其抗紫外線能力及其機理與其粒徑有關: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；隨著粒徑的減小，光線能透過二氧化鈦的粒子面，對長波區紫外線的反射、散射性不明顯，而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為主，對中波區紫外線的阻隔以吸收為主。
（2）納米二氧化鈦對紫外線的吸收機理可能是：納米二氧化鈦的電子結構是由價電子帶和空軌道形成的傳導帶構成的，當其受紫外線照射時，比其禁頻寬度（約為3.2eV）能量大的光線被吸收，使價帶的電子激發至導帶，結果使價電子帶缺少電子而發生空穴，形成容易移動且活性很強的電子空穴對。此類的電子空穴對一方面可以在發生各種氧化還原反應時相互之間又重新結合，以熱量或產生螢光的形式釋放能量，另一方面可離解成在晶格中自由遷移到晶格表面或其它反應場所的自由空穴和自由電子，並立即被表面基團捕獲。
正因為粒徑越小的二氧化鈦容易產生自由電子，且自由電子很快會被捕獲為自由基，所以長期使用以粒徑超小的納米二氧化鈦為防曬劑的化妝品，會加速皮膚的老化，對皮膚造成一定的危害，因此我們可以在使用這一類的化妝品同時復配用一些“抗自由基”的產品，來降低其危害性，但仍沒有完整的理論去證實。
（3）氧化鋅（ZnO）是一種重要而且使用廣泛的物理防曬劑，禁止紫外線的原理為吸收和散射。氧化鋅吸收紫外線的原理來自於它本身，氧化鋅屬於N型半導體，其價帶上的電子可以接受紫外線中的能量發生躍遷，而散射紫外線的原理就和材料的粒徑相關，當尺寸遠小於紫外線的波長時，粒子就可以將作用在其上的紫外線向各個方向散射，從而減小照射在皮膚上的紫外線強度。此外，如果這原料的粒徑過大，則塗在皮膚上會出現不自然的白化現象。因此納米級氧化鋅與通常尺寸相比有著明顯的優勢，目前市場上使用的氧化鋅幾乎都是納米級的。
（4）納米氧化鋅是穩定的化合物，可以提供廣譜的紫外保護（UVA和UVB）。在過去，由於它特別小的尺寸，使得它們有更高的化學活性，也可能被人體吸入，從而對人體和環境有著潛在的危害，因此對於納米級氧化鋅的使用還存在著很大的爭議。比如歐盟在2004年的時候說納米氧化鋅會被人體吸入，而且可能會引起DNA損傷。澳大利亞在2006年一份綜述中稱不認為納米粒子在皮膚中有吸收。而美國FDA在1999年批准氧化鋅的使用，但認為納米氧化鋅存在安全問題而不允許使用，但在2006年也批准納米氧化鋅作為一個新的有效成分。經過時間的推敲，納米氧化鋅被證實是安全有效的。
3、使用注意事項
（1）物理防曬劑在配方中的使用
一般在配方中的使用方法為：用液體油相與二氧化鈦和氧化鋅進行均質預分散，在高速剪下下，與水相完成乳化，即可得到防曬乳或霜。二氧化鈦和氧化鋅的預分散程度與粉體的粒徑和液體油相的極性有關，當粉體粒徑越小，所需均質時間和力度越小，得到的產品更細膩；當粉體粒徑越大，所需均質時間和力度越大，產品可能會有粗糙感，當然也與液體油相的極性存在一定的關係。
在純物理防曬產品中，二氧化鈦和氧化鋅一般都是同時復配使用。因為單一使用二氧化鈦，只能提供較好的UVB段保護（即提供SPF值），而單一使用氧化鋅，也只能提供較好的UVA保護（即提高PA值），兩者按照一定比例復配使用，才能同時達到最好的 UVA和UVB保護效果。
（2）物理防曬產品的使用方法
取適量料體於手心中，向額頭、臉頰和手臂等地方進行拍打或塗抹至一定的厚度，便立即具有防曬的效果。
4、優缺點
優點：（1）安全性高、穩定性好，只要不出汗或者擦拭，塗抹在
手上，立即就產生防曬的效果，可以保持相當長的一段時間。
（2）在皮膚上不發生化學反應，對皮膚較溫和。
缺點：（1）納米微粒可能會釋放出自由基，增加氧化壓力，從而加速皮膚的衰老。
（2）質地稍顯厚重，塗抹在皮膚表面容易泛白。
5、未來展望
隨著人們對紫外線防護意識的增強，對紫外線吸收劑的要求也不斷提高。為滿足人們的需求，各國科研工作者正不懈地致力於新型防曬劑的開發與研究。物理防曬劑中二氧化鈦、氧化鋅的納米化、超細化、在粉體表面包覆具有親水、親油功能基團的表面化處理以提高粉體的適配性以及在不降低透明度的情況下提高納米二氧化鈦、氧化鋅的UVA禁止效果將是未來物理防曬劑的重要研究方向。
6、法規信息
化學品分類和危險性公示通則（GB 13690-2009）以及勞動部、化學工業部關於頒發《工作場所安全使用化學品規定》的通知“勞部發（1996）423號” 等法規，針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定。
