一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法
2023-12-08 04:05:06 1
專利名稱：一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法，屬於無機納米複合材料領域。
背景技術：
適量紫外線有利於人體健康，但過量紫外線則可能傷害眼睛、加速皮膚老化並可誘發皮膚疾病甚至引發癌症。尤其近年來，隨著全球二氧化碳的排放量劇增，大氣層中臭氧層的日趨稀薄，使到達地面的紫外線強度日益增加，導致各種日光性皮膚病患者人數顯著增長。1995年3月，在倫敦召開了紫外線防護國際研討會。在世界範圍內，紫外線的防護已經引起各國的廣泛重視，也引起了人們對防紫外線用品的廣泛研究與開發。
紫外線屏蔽劑通常是一些含有電子接收和釋放基團的芳香族化合物或者無機納米粉體材料。這些物質分子吸收紫外線後，容易形成電子激發態，進而引起一系列的光物理過程和光化學反應。
紫外線屏蔽劑從成分上又可分為有機紫外線吸收劑和無機紫外線屏蔽劑。有機紫外線屏蔽劑主要包括對氨基苯甲酸(PABA)衍生物、氧苯酮類、3，5，5-三甲基環己醇基氨茴酸甲酯和二苯甲醯甲烷類；無機紫外線屏蔽劑主要包括一些天然礦物材料和金屬氧化物，特別是一些納米氧化物，如納米TiO2、納米ZnO、納米SiO2、納米Al2O3、納米Fe2O3等。
與有機紫外線吸收劑相比，無機紫外線屏蔽劑具有無毒、無味、無刺激性、熱穩定性好、不分解、不揮發、屏蔽紫外線能力強、容易著色等優點，而且屏蔽紫外線波長範圍廣，對UVA、UVB都有效，因此目前關於無機紫外線屏蔽劑的研究最為熱門。
中國專利01126550.7製備了一種納米級氧化矽/氧化鈦複合顆粒。它採用金紅石型納米氧化鈦懸浮液，經強力攪拌結合超聲波振蕩分散後，加入矽酸鈉溶液和稀硫酸反應，均勻沉澱後過濾、乾燥即得。
中國專利02109076.9介紹了一種納米複合氧化錫、氧化鈦紫外線、電磁波屏蔽/吸收材料的製備方法。它是將SnCl4、TiCl4分別溶解到醇中，加熱，回流，再加入純水進行水解，用氨水調節pH值，攪拌得到Sn、Ti的氫氧化物和氯化氨的混合溶液，經沉澱過濾洗滌得到Sn、Ti的氫氧化物濾餅，將此濾餅打漿後，加入到高溫高壓反應釜中加熱、加壓處理，得到氧化錫、氧化鈦的複合粒子液。
中國專利03140530.4介紹了一種一種表面包膜氧化鋁的納米二氧化鈦顆粒的製備方法。它採用溶膠-凝膠方法合成納米級二氧化鈦，然後再在其表面進行氧化鋁包膜而成。
中國專利03105160.X製備了一種SnO2包覆TiO2納米粒子光催化劑。它採用TiOSO4和SnCl2無機鹽為原料，先後以不同濃度氨水為沉澱劑，在沉澱過程中分別添加非離子型和陰離子型高分子分散劑，所得產物乾燥前加入適量大分子表面活性劑，經熱處理、球磨後得到。
中國專利99105155.6介紹了一種紫外屏蔽劑的製備方法。它是在片狀基質(雲母、高嶺土、滑石、片狀二氧化矽、片狀氧化鋁)上塗以平均粒徑不超過100nm的超細氧化鋅粒子並經有機矽氧烷化合物處理後製得。
中國專利94194253.8介紹了一種屏蔽紫外線複合微粒及其生產方法。它採用霧化熱分解方法將兩種納米氧化物粒子複合而成。
中國專利00114050.7製備了一種改性納米氧化鋅紫外線屏蔽/吸收材料。它採用超聲微乳液法製備，通過對納米氧化鋅或經氧化鎂攙雜的納米氧化鋅表面包覆非離子表面活性劑改性而成。
中國專利200410051253.8介紹了一種防曬用膚色氧化鋅納米粉的製備方法。它採用4-6摩爾份的Zn(NO3)2·6H2O與1摩爾份的尿素於100℃～120℃條件下反應3-7小時，沉澱物洗滌、過濾後，超聲處理20-60分鐘，再經過濾、乾燥後研磨成粉，並置於250℃～480℃條件中熱處理55-65分鐘得到。
中國專利200410064594.9介紹了氧化矽/二氧化鈦複合氧化物紫外線屏蔽劑的製備方法。它是以鈦酸四丁酯或者四氯化鈦為鈦源，以矽酸鈉或者正矽酸乙酯為矽源，以Fe離子改性，採用水熱法直接製備而成。
中國專利200510022344.3製備了一種屏蔽紫外線納米ZnO/TiO2複合粉體。它以偏鈦酸作為鈦源，以硫酸鋅為鋅源，以PEG400作為表面活性劑，以去離子水為溶劑，以氨水為沉澱劑調節體系pH值，經陳化、乾燥、煅燒後製得。
中國專利200610021323.4介紹了一種屏蔽紫外線納米正鈦酸鋅粉體及製備方法。它以工業偏鈦酸、硫酸鋅為原料，首先製得TiOSO4溶液，與ZnSO4溶液混合後加入表面活性劑PEG400，以氨水為沉澱劑調節體系pH值生成前驅體沉澱，沉澱再經過濾、洗滌、乾燥、研磨、煅燒後製成。
但這些專利都只是單純的製備了納米氧化物或者納米複合氧化物。雖然這些氧化物納米粒子具有一定的屏蔽紫外線的功能，但是單獨的納米粒子很容易團聚，分散性不好，在實際應用中效果往往大打折扣，這也是目前影響納米氧化物類紫外屏蔽劑應用的一個重要原因。
發明內容
本發明的目的在於提供一種屏蔽效果好的絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟1)、精細絹雲母粉的製備將經過分選提純後絹雲母用攪拌磨粉碎至10～15μm，製得精細絹雲母粉，其中提純後絹雲母的純度為≥95％(質量含量)；2)、絹雲母粉的活化用質量濃度為10～15％的硫酸與精細絹雲母粉混合攪拌得漿體A，漿體A中絹雲母的質量濃度為5～10％，60～65℃水浴加熱，反應30～60min；過濾得濾餅，將濾餅洗滌至中性後，加入質量濃度為8～10％的磷酸混合攪拌得漿體B，漿體B中絹雲母的質量濃度為5～10％，65～70℃水浴加熱，反應30～60min；過濾、洗滌至中性，95℃烘乾；得活化後的絹雲母粉；3)、將活化後的絹雲母粉加水配成質量濃度為2.5～5％的懸浮液，85±2℃水浴攪拌，並用鹽酸調節溶液pH＝2.0～2.5，記為體系C；4)、配製質量濃度為10～15％的四氯化鈦水溶液(澄清溶液)，然後向四氯化鈦水溶液中加入氯化鋅，使Zn∶Ti的摩爾比＝1∶2，得到溶液D；5)、按溶液D與體系C的體積比為1∶8～10選取溶液D與體系C，將溶液D緩慢滴加到體系C中，並用質量濃度為5～10％的氫氧化鈉溶液控制體系pH值至7.0；滴加完畢後，繼續反應30～60min；6)、反應結束後，將沉澱過濾、洗滌，95℃烘乾；7)、將烘乾物研磨後，置於電爐中600℃煅燒2～3h；8)、將煅燒後產物再研磨、打散至10～15μm，即製得絹雲母紫外線屏蔽劑。
本發明製備的絹雲母紫外線屏蔽劑，不僅保留了絹雲母本身呈片狀、塗覆性好、易分散的優點，而且使納米TiO2和納米ZnO粒子均勻包裹在其表面，從而解決了納米粉體的團聚問題，還可以節約納米氧化物的用量。同時，絹雲母本身就具有良好的紫外線屏蔽性。因而，本發明有著比一般無機納米氧化物紫外線屏蔽劑更好的屏蔽效果、更高的屏蔽效率和更廣的屏蔽範圍，而且工藝簡單，成本低廉，使用方便，具有廣闊的應用前景。
圖1是絹雲母紫外線屏蔽劑SEM照片圖2是絹雲母紫外線屏蔽劑、絹雲母原樣、TiO2在紫外—可見光區的吸收曲線2中1、絹雲母紫外線屏蔽劑；2、絹雲母原樣；3、TiO2。
具體實施例方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。
實施例1一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法，它包括如下步驟1)、精細絹雲母粉的製備將經過分選提純後絹雲母用攪拌磨粉碎至10～15μm，製得精細絹雲母粉，其中提純後絹雲母的純度為≥95％(質量含量)；2)、絹雲母粉的活化用質量濃度為10％的硫酸與精細絹雲母粉混合攪拌得漿體A，漿體A中絹雲母的質量濃度為5％，60℃水浴加熱，反應30min；過濾得濾餅，將濾餅洗滌至中性後，加入質量濃度為8％的磷酸混合攪拌得漿體B，漿體B中絹雲母的質量濃度為5％，65℃水浴加熱，反應30min；過濾、洗滌至中性，95℃烘乾；得活化後的絹雲母粉；3)、將活化後的絹雲母粉加水配成質量濃度為2.5％的懸浮液，83℃水浴攪拌，並用鹽酸調節溶液pH＝2.0，記為體系C；4)、配製質量濃度為10％的四氯化鈦水溶液，然後向四氯化鈦水溶液中加入氯化鋅，使Zn∶Ti的摩爾比＝1∶2，得到溶液D；5)、按溶液D與體系C的體積比為1∶8選取溶液D與體系C，將溶液D緩慢滴加到體系C中，並用質量濃度為5％的氫氧化鈉溶液控制體系pH值至7.0；滴加完畢後，繼續反應30min；6)、反應結束後，將沉澱過濾、洗滌，95℃烘乾；
7)、將烘乾物研磨後，置於電爐中600℃煅燒2h；8)、將煅燒後產物再研磨、打散至10～15μm，即製得絹雲母紫外線屏蔽劑。
製得絹雲母紫外線屏蔽劑SEM照片如圖1所示，可看出絹雲母片層表面沉澱了一層均勻緻密的細小顆粒，這表明本發明製備工藝合理，產品微觀形貌十分理想。
製得絹雲母紫外線屏蔽劑的紫外—可見光區的吸收曲線如圖2所示，太陽光中的紫外線能夠到達地面的只有280～400nm波段的光線，從圖2可看到，在這一波段，本發明對紫外線有很好的屏蔽效果，並且好於現在通常所用的TiO2紫外屏蔽劑。
實施例2一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法，它包括如下步驟1)、精細絹雲母粉的製備將經過分選提純後絹雲母用攪拌磨粉碎至10～15μm，製得精細絹雲母粉，其中提純後絹雲母的純度為≥95％(質量含量)；2)、絹雲母粉的活化用質量濃度為13％的硫酸與精細絹雲母粉混合攪拌得漿體A，漿體A中絹雲母的質量濃度為8％，62℃水浴加熱，反應40min；過濾得濾餅，將濾餅洗滌至中性後，加入質量濃度為9％的磷酸混合攪拌得漿體B，漿體B中絹雲母的質量濃度為8％，68℃水浴加熱，反應40min；過濾、洗滌至中性，95℃烘乾；得活化後的絹雲母粉；3)、將活化後的絹雲母粉加水配成質量濃度為3％的懸浮液，85℃水浴攪拌，並用鹽酸調節溶液pH＝2.2，記為體系C；4)、配製質量濃度為12％的四氯化鈦水溶液，然後向四氯化鈦水溶液中加入氯化鋅，使Zn∶Ti的摩爾比＝1∶2，得到溶液D；5)、按溶液D與體系C的體積比為1∶9選取溶液D與體系C，將溶液D緩慢滴加到體系C中，並用質量濃度為8％的氫氧化鈉溶液控制體系pH值至7.0；滴加完畢後，繼續反應40min；6)、反應結束後，將沉澱過濾、洗滌，95℃烘乾；7)、將烘乾物研磨後，置於電爐中600℃煅燒2.5h；8)、將煅燒後產物再研磨、打散至10～15μm，即製得絹雲母紫外線屏蔽劑。
實施例3一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法，它包括如下步驟1)、精細絹雲母粉的製備將經過分選提純後絹雲母用攪拌磨粉碎至10～15μm，製得精細絹雲母粉，其中提純後絹雲母的純度為≥95％(質量含量)；2)、絹雲母粉的活化用質量濃度為15％的硫酸與精細絹雲母粉混合攪拌得漿體A，漿體A中絹雲母的質量濃度為10％，65℃水浴加熱，反應60min；過濾得濾餅，將濾餅洗滌至中性後，加入質量濃度為10％的磷酸混合攪拌得漿體B，漿體B中絹雲母的質量濃度為10％，70℃水浴加熱，反應60min；過濾、洗滌至中性，95℃烘乾；得活化後的絹雲母粉；3)、將活化後的絹雲母粉加水配成質量濃度為5％的懸浮液，87℃水浴攪拌，並用鹽酸調節溶液pH＝2.5，記為體系C；4)、配製質量濃度為15％的四氯化鈦水溶液，然後向四氯化鈦水溶液中加入氯化鋅，使Zn∶Ti的摩爾比＝1∶2，得到溶液D；
5)、按溶液D與體系C的體積比為1∶10選取溶液D與體系C，將溶液D緩慢滴加到體系C中，並用質量濃度為10％的氫氧化鈉溶液控制體系pH值至7.0；滴加完畢後，繼續反應60min；6)、反應結束後，將沉澱過濾、洗滌，95℃烘乾；7)、將烘乾物研磨後，置於電爐中600℃煅燒3h；8)、將煅燒後產物再研磨、打散至10～15μm，即製得絹雲母紫外線屏蔽劑。
權利要求
1.一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟1)、精細絹雲母粉的製備將經過分選提純後絹雲母用攪拌磨粉碎至10～15μm，製得精細絹雲母粉，其中提純後絹雲母的純度為≥95％；2)、絹雲母粉的活化用質量濃度為10～15％的硫酸與精細絹雲母粉混合攪拌得漿體A，漿體A中絹雲母的質量濃度為5～10％，60～65℃水浴加熱，反應30～60min；過濾得濾餅，將濾餅洗滌至中性後，加入質量濃度為8～10％的磷酸混合攪拌得漿體B，漿體B中絹雲母的質量濃度為5～10％，65～70℃水浴加熱，反應30～60min；過濾、洗滌至中性，95℃烘乾；得活化後的絹雲母粉；3)、將活化後的絹雲母粉加水配成質量濃度為2.5～5％的懸浮液，85±2℃水浴攪拌，並用鹽酸調節溶液pH＝2.0～2.5，記為體系C；4)、配製質量濃度為10～15％的四氯化鈦水溶液，然後向四氯化鈦水溶液中加入氯化鋅，使Zn∶Ti的摩爾比＝1∶2，得到溶液D；5)、按溶液D與體系C的體積比為1∶8～10選取溶液D與體系C，將溶液D緩慢滴加到體系C中，並用質量濃度為5～10％的氫氧化鈉溶液控制體系pH值至7.0；滴加完畢後，繼續反應30～60min；6)、反應結束後，將沉澱過濾、洗滌，95℃烘乾；7)、將烘乾物研磨後，置於電爐中600℃煅燒2～3h；8)、將煅燒後產物再研磨、打散至10～15μm，即製得絹雲母紫外線屏蔽劑。
全文摘要
本發明涉及一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法。一種絹雲母紫外線屏蔽劑的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟1)精細絹雲母粉的製備；2)絹雲母粉的活化；3)將活化後的絹雲母粉加水配成質量濃度為2.5～5％的懸浮液，並用鹽酸調節溶液pH＝2.0～2.5，記為體系C；4)配製質量濃度為10～15％的四氯化鈦水溶液，然後向四氯化鈦水溶液中加入氯化鋅，使Zn∶Ti的摩爾比＝1∶2，得到溶液D；5)將溶液D緩慢滴加到體系C中，控制體系pH值至7.0；6)將沉澱過濾、洗滌，95℃烘乾；7)將烘乾物研磨後，置於電爐中600℃煅燒2～3h；8)將煅燒後產物再研磨、打散至10～15μm，即製得絹雲母紫外線屏蔽劑。本發明屏蔽效果好，而且工藝簡單，成本低廉，使用方便。
文檔編號C09K3/00GK101058679SQ20071005225
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月25日 優先權日2007年5月25日
發明者嚴春傑, 韓利雄 申請人:中國地質大學(武漢)