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        光纖光譜儀在防曬產(chǎn)品抗紫外線性能測(cè)試中的應(yīng)用研究

        2019-09-10 10:51:12吳榮琴曾佳歡
        關(guān)鍵詞:遮陽(yáng)傘光譜儀防曬霜

        吳榮琴,曾佳歡

        (福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院,福建泉州362332)

        隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高,人們對(duì)防曬的意識(shí)不斷加強(qiáng)。研究表明,能透射表皮層的紫外線屬于UVB區(qū)中的紫外線(中波紫外線,波長(zhǎng)280~320 nm),這種紫外線能夠使人的皮膚曬紅。而真正對(duì)人類皮膚造成損傷的是處于UVA區(qū)的紫外線(長(zhǎng)波紫外線,波長(zhǎng)320~400 nm),它能透射進(jìn)真皮,使皮膚不斷地處于退化過(guò)程,人的膚色就會(huì)慢慢變黑[1]。

        市面上的防曬產(chǎn)品琳瑯滿目,總的來(lái)說(shuō),大致可分為兩種——物理防曬產(chǎn)品和化學(xué)防曬產(chǎn)品。物理防曬產(chǎn)品主要是通過(guò)對(duì)太陽(yáng)光的反射和阻擋來(lái)達(dá)到防曬的目的,例如遮陽(yáng)傘、墨鏡等?;瘜W(xué)防曬產(chǎn)品的主要作用體現(xiàn)在皮膚吸收紫外線之后,通過(guò)某種方式將其以較低能量的形態(tài)釋放出來(lái),將紫外線對(duì)皮膚的傷害降到最低,例如防曬霜。

        目前,對(duì)于防曬霜的性能測(cè)定,人體皮試測(cè)定防曬因子(SPF值)[2]的方法和測(cè)定紫外吸光度[3]的方法是較先進(jìn)的,但是這兩種測(cè)試方法存在一定的局限性。運(yùn)用光纖光譜儀對(duì)防曬產(chǎn)品抗紫外線性能測(cè)試是一個(gè)新穎且有意義的課題,為了更好地對(duì)防曬霜的防曬性能進(jìn)行評(píng)估,有必要對(duì)防曬霜的光譜特性進(jìn)行探究[4]。本研究通過(guò)測(cè)試不同種類防曬產(chǎn)品的光學(xué)指標(biāo),鑒別不同種類防曬產(chǎn)品的指標(biāo)和作用,并建立防曬產(chǎn)品抗紫外線性能評(píng)定的新方法。

        1 光纖光譜儀對(duì)防曬霜抗紫外線性能測(cè)試

        1.1 儀器與樣品的選擇

        AvaSpec-EDU光纖光譜儀(北京愛(ài)萬(wàn)提斯科技有限公司),SPF分別為25、30、50的碧柔防曬霜樣品,采用Avasoft 7.5操作軟件。

        1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

        實(shí)驗(yàn)裝置由光纖光譜儀、AvaLight-DHc 氘-鹵鎢燈光源(200~400 nm)、被測(cè)樣品等組成(圖1、圖2),采用Avasoft 7.5操作軟件。

        圖1 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

        圖2 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        本實(shí)驗(yàn)采用3種碧柔牌防曬霜作為測(cè)試樣品,均為PA++,SPF值分別為25、30、50。首先,按照實(shí)驗(yàn)裝置圖連接紫外光源、準(zhǔn)直鏡、光纖光譜儀。然后,運(yùn)行Avasoft 7.5軟件,打開愛(ài)萬(wàn)提斯光纖光譜儀,在不打開光纖光源的狀態(tài)下將黑背景保存并記錄。之后打開紫外光源,在光纖準(zhǔn)直鏡與白板之間選擇較為適合的距離,并保證光束垂直射入白板,為了加強(qiáng)紫外線光纖光源的光照度,需要預(yù)熱30 min,待光源達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)調(diào)節(jié)光纖光譜儀和適當(dāng)?shù)姆e分時(shí)間,讓光譜強(qiáng)度保持在4 000左右,沒(méi)有明顯波動(dòng)后保存白背景[5]。最后,將標(biāo)準(zhǔn)白板撤離,換上防曬霜測(cè)試樣品,并保證相同測(cè)試距離,使用吸收率測(cè)量模式測(cè)量樣品吸光度。

        1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

        同一品牌、不同SPF的防曬霜的防曬性能測(cè)定結(jié)果如圖3所示。在UVB波段,SPF25防曬霜在290 nm處的吸光度介于SPF30與SPF50防曬霜的吸光度之間,在290 nm之后防曬霜的SPF值越高,其吸光度也越高。在UVA波段,防曬霜的吸光度隨著SPF值升高。這與產(chǎn)品的防曬性能生產(chǎn)指標(biāo)基本一致。

        圖3 不同SPF值的防曬霜防曬性能

        2 光纖光譜儀對(duì)遮陽(yáng)傘抗紫外線性能測(cè)試

        2.1 儀器與樣品的選擇

        AvaSpec-EDU光纖光譜儀(北京愛(ài)萬(wàn)提斯科技有限公司);Avasoft 7.5操作軟件;天堂牌彩膠、黑膠、銀膠遮陽(yáng)傘,UPF值分別為50+、50+、40+(為了便于實(shí)驗(yàn),分別將3種遮陽(yáng)傘裁剪出6 cm×6 cm的樣品進(jìn)行測(cè)試)。

        2.2 實(shí)驗(yàn)裝置

        實(shí)驗(yàn)裝置由光纖光譜儀、白光光源、AvaLight-DHc 氘-鹵鎢燈光源(200~400 nm)、被測(cè)樣品等組成(圖4、圖5),采用Avasoft 7.5操作軟件。

        圖4 遮陽(yáng)傘吸光度測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置圖

        圖5 遮陽(yáng)傘透過(guò)率測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置圖

        2.3 實(shí)驗(yàn)方法

        將白光源、準(zhǔn)直鏡、愛(ài)萬(wàn)提斯光纖光譜儀和積分球按照實(shí)驗(yàn)裝置圖連接,打開Avasoft 7.5軟件,啟動(dòng)光纖光譜儀,記錄黑背景。打開標(biāo)準(zhǔn)光纖白光源,調(diào)節(jié)光纖準(zhǔn)直鏡與積分球采樣口的高度使它們?cè)谕凰骄€上,并保證光束垂直射入采樣口,為了加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)光纖白光源的光照度需要預(yù)先加熱30 min,待光源達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí),調(diào)節(jié)光纖光譜儀和適當(dāng)?shù)姆e分時(shí)間讓光譜強(qiáng)度保持在4000左右,不再浮動(dòng)后保存白背景。最后將遮陽(yáng)傘樣品固定在積分球入光口之前,并讓光源垂直透過(guò),使用吸收測(cè)量模式測(cè)量樣品的吸光度,之后使用透過(guò)率測(cè)量模式測(cè)量樣品光透過(guò)率。每個(gè)樣品分別測(cè)試3次,最終利用3次測(cè)試結(jié)果計(jì)算平均值。

        2.4 結(jié)果及討論

        遮陽(yáng)傘的吸光度和透過(guò)率測(cè)試結(jié)果分別如圖6、圖7所示。 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,同一品牌不同材質(zhì)的遮陽(yáng)傘的防曬性能不同。通過(guò)對(duì)3種不同材質(zhì)的遮陽(yáng)傘樣品的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較可得:(1)就吸光度而言,在UVB區(qū)和UVA區(qū),彩膠傘樣品的吸光度較高,黑膠傘次之,銀膠傘最低。三者的吸光度在320 nm左右都達(dá)到最高峰。此外,黑膠傘樣品在可見(jiàn)光部分具有一定的吸光度,這可能是由于黑膠傘顏色最深的原因。(2)從透過(guò)率測(cè)試的結(jié)果看,3種樣品在UVB波段的透過(guò)率較高,達(dá)到10%以上,在UVA波段的透過(guò)率較低,處于1%至2%之間,其中黑膠傘樣品的透過(guò)率最低,彩膠傘和銀膠傘次之。

        圖6 不同材質(zhì)遮陽(yáng)傘吸光度分析

        圖7 不同材質(zhì)遮陽(yáng)傘透過(guò)率分析

        從測(cè)試結(jié)果看,黑膠傘樣品能夠阻隔大部分的紫外線,且其在UVA波段的透過(guò)率僅為1%左右,UPF值為50+,防曬性能較好??傮w而言,3種樣品的抗紫外線性能由高到低是黑膠、彩膠、銀膠,這與遮陽(yáng)傘樣品的防護(hù)等級(jí)基本一致。

        3 結(jié)論

        在本實(shí)驗(yàn)中,利用防曬產(chǎn)品的吸光度和透過(guò)率對(duì)其本體在UVB波段和UVA波段進(jìn)行光譜分析,能夠有效地反映出防曬產(chǎn)品的抗紫外線性能,說(shuō)明采用光纖光譜儀進(jìn)行測(cè)試防曬產(chǎn)品的抗紫外線性能能夠有效地鑒別不同防曬指數(shù)或不同材質(zhì)的防曬產(chǎn)品[6],可見(jiàn)這個(gè)方法可以作為測(cè)定和評(píng)價(jià)防曬產(chǎn)品防曬功效的有效方式。

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