[发明专利]中孔氧化锌粉末及用于生产其的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由中孔(mesoporous)氧化锌聚集体组成的粉末及制造其的方法，当施用至底物时用于提供广谱光保护的可见光-透明(可见光透过，visibly-transparent)组合物。

背景技术

本领域中熟知氧化锌(ZnO)可以阻断在290nm直到约375nm的波长处的紫外光(UV)辐射。此外，氧化锌已经由于其抗菌和其它性能已被长期使用。尽管这些有益的性能，但氧化锌的使用已受到限制，主要是因为对施加包含氧化锌的产品的底物的不希望的变白作用。就氧化锌被并入到用于化妆和防晒配方和产品的分散体中来说，配方设计师使ZnO水平最小化和/或使用者谨慎地或在低于所示的水平下施用产品以减少或最小化变白作用。然而，这样做，减轻了该产品的光保护效果。类似地，这样的变白作用在光保护透明涂层和透明塑料膜中在过去和现在都是不希望的。

在施用包含分散的ZnO粉末的光保护产品之后对底物(如，皮肤)的变白作用可归因于光从颗粒在向后方向上(即，远离底物并朝向观察者)的散射。相比之下，在向前方向上(通过底物)散射的光有助于光的透射比。这在本领域中被称为“漫射”透射比。入射光通过包含ZnO的光保护产品的总透射比因此包括漫射透过的光以及没有散射而透过的光，在本领域中被称为“镜面”透射比。

影响光从颗粒的散射并因此影响变白作用的主要因素包括颗粒大小和颗粒相对于其中分散有颗粒的介质的折射率。一般来说，降低颗粒的大小或颗粒的相对折射率造成产品的散射和变白作用的降低。

针对由包含ZnO的光保护产品造成的表面变白的问题的现有技术方法主要集中在将产品中氧化锌颗粒的平均大小减小到至少0.2微米以下。这个颗粒大小的减小降低了光从颗粒表面的散射，这增强了透明度并减少了变白。例如，美国专利第5,587,148号教导了基本上可见光透明(可见光透过)局部防晒配方，包括具有小于约0.2微米的平均颗粒直径的氧化锌微粉化颗粒的分散体。美国专利第5,032,390号教导了防晒组合物，包括按重量计从1％到25％的具有从0.07微米到0.3微米的平均颗粒大小的颗粒氧化锌。进一步教导披露的组合物包括从1％到25％的具有从0.03微米到0.07微米的平均颗粒大小的颗粒二氧化钛。

然而，ZnO颗粒大小减小到纳米级(例如，尤其小于约0.1微米)不是没有后果。纳米大小的ZnO颗粒与高水平的光催化活性相关，该光催化活性与自由基的形成相关，导致通常包含在化妆品、塑料、和涂料中的聚合成分的降解。此外，在光保护个人护理产品中，高光催化活性可以产生自由基，其已经被报道造成有害的健康结果。

纳米大小的颗粒的更大的有效表面积可以增加絮凝的量并接着增加团聚体的量。因此，包含纳米大小的颗粒的光保护产品可能是不稳定的，并且在乳剂的情况下，可能相分离。这个不稳定性与另外仅仅基于颗粒大小预期的相比可以导致更高的光散射和增加的变白作用、以及降低的光保护水平。

最近，已经提出了关于纳米大小的无机颗粒的经皮渗透和有机防晒滤过物和它们的分解产物的全身吸收的潜在负面健康结果的问题。不考虑这些问题是否被证实或者被证实的程度，对于这样的局部光保护组合物已经存在并仍有迄今为止未满足的需求，该局部光保护组合物最小化，或者优选，不包含有机防晒滤过物和/或纳米大小的物理防晒阻断剂。对于氧化锌粉末仍存在需求，该氧化锌粉末具有足够大的大小以不产生关于产品安全性或稳定性的问题，该氧化锌粉末在分散在透明基质中时提供了基本上可见的透明度(透光度)结合有最小或没有变白作用。

对于减小颗粒大小的可替换方法，可以通过减少穿过界面的折射率的差异来减少颗粒界面处散射的光强度。例如，已知纳米多孔膜和涂层表现出与相对折射率的减少相关的改进的透明度和减少的反射，其中相对折射率与膜结构相关。例如，Hiller et al(NatureMaterials，2002，1，59-63)描述了具有增加的光透射和减少的反射的纳米多孔聚合物膜。美国专利7,075,229教导了包括透明纳米多孔氧化铝膜的发光装置。美国专利公开申请第2006/0188432号教导了生产具有改进的透明度的多孔氧化钛粉末的方法。

已经存在并仍存在对利用氧化锌粉末的分散体(dispersion)实现透明度的需求，该氧化锌粉末不主要包含纳米大小的颗粒。这个需求通过本发明的实施方式来满足。

发明内容