一種新型的無機紫外線吸收劑及其製備方法
2023-11-11 10:44:17 1
一種新型的無機紫外線吸收劑及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及材料領域，公開了一種無機紫外吸收劑及其製備方法。所述方法包括下述步驟：在矽烷偶聯劑、低沸點有機溶劑的作用下，對納米二氧化鈰進行改性反應、化學修飾反應，反應溫度為20～60℃，反應時間為0.5～5h；減壓蒸餾去除低沸物；加入低沸點有機溶劑和萃取劑後，減壓蒸餾，充分去除低沸物，得到具良好穩定性的液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑。本發明提供的無機紫外線吸收劑不僅能改善與聚合物的相溶性及溶解度，使其抗老化性能效果更顯著；而且儲存穩定性好、熱穩定性好。
【專利說明】一種新型的無機紫外線吸收劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料領域，具體說是一種紫外線吸收劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]紫外線吸收劑是一種性能卓越的高效防老化助劑，能吸收陽光及螢光光源中的紫外線部分，而本身又不發生變化。紫外線吸收劑具有優異耐久性的紫外線吸收性能及紫外線屏蔽效果，對280~400nm波段的紫外線有良好的吸收轉化、反射和散射作用。常用的紫外線吸收劑中，無機紫外線吸收劑具有穩定性好、熱穩定性好，即使在加工中也不會因加熱而變化，遷移性小、高此表面積、催化活性高、反應速度快、不會對有機物降解，對紫外線的吸收能力強且波段寬(280~400nm)、不會對人體造成危害，廣泛應用在木器、塗料、建築等領域。無機紫外吸收劑主要是一些超細氧化物粉末如納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米二氧化鈰等無機紫外紫外線吸收劑。目前用作無機紫外線吸收劑的粉體基本為球型顆粒，屬於無定型結構。無定形是指一些非完全晶體無定形區(非晶區)的結構或者一些無定形固體(非晶體)的構成方式。很多可以構成晶體的物質都存在無定形態，反應活性也一般大於同物質的晶體。而且在小尺寸作用下，納米材料可以強烈屏蔽紫外線。納米二氧化鈦、納米氧化鋅等的紫外線吸收劑雖然具有納米顆粒小、高比表面積、表面活性高、紫外線吸收性好等特性，但這種紫外線吸收劑容易遷移、儲存穩定性差、易渾濁、分子顆粒容易團聚而降低耐光性導致紫外線吸收劑自身耐久性差、降解，最終導致聚合化合物的性能耐久性能差，致使材料使用壽命短等的影響。
[0003]隨著紫外線吸收劑的發展，出現了液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑。液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑是一種高效透明的液體紫外線吸收劑，其具有溶解度高、相溶性好、納米顆粒不團聚、化學性能穩定、自身不降解、耐候性佳、催化活性高、反應速度快等優越的特點。液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑將取代納米二氧化鈦、氧化鋅紫外線吸收劑是未來紫外線發展的必然趨勢。目前，公知的液體納米二氧化鈰為水性型及溶劑型紫外線吸收劑，用於建築、木材、家具等塗料、塗層，其穩定性差，且溶劑型紫外線吸收劑只能用非極性溶劑溶解。而非極性溶劑具有毒性，對環境及人體造成危害等缺陷問題。
[0004]綜上所述，現有的技術的無機紫外線吸收劑存在若干問題。因此，這個環保新能源領域急需解決的是提供一種穩定性好、溶解度高、混溶性佳、自身不降解、不遷移、揮發性小、耐候性佳、澄清透明、安全無毒、催化活性高、反應速度快的液體無機紫外線吸收劑。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明提供了一種穩定性好、溶解度高、混溶性佳、自身不降解、不遷移、揮發性小、耐候性佳、澄清透明、安全無毒、催化活性高、反應速度快的液體無機紫外線吸收劑。
[0006]本發明是這樣實現的:
[0007]—種無機紫外線吸收劑的製備方法，所述方法包括下述步驟:[0008]a)在矽烷偶聯劑、低沸點有機溶劑的作用下，對納米二氧化鈰進行改性反應，將水性的納米二氧化鈰，賦予一定活性基團，如烯基、環氧基等，利於應用時更能與體系融合及更好地起保護作用；
[0009]b)加入低沸點有機溶劑、多官能團丙烯酸酯單體，在溫和環境下進行化學修飾反應，反應溫度為20~60°C，反應時間為0.5~5h ;
[0010]c)減壓蒸餾去除低沸物；
[0011]d)加入低沸點有機溶劑和萃取劑後，減壓蒸餾，充分去除低沸物，得到具良好穩定性的液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑。
[0012]優選的，所述矽烷偶聯劑的分子式為:(R1O)3JiR2x，其中，R1為I~6個碳原子的直鏈或支鏈烷基:R2為I~6個碳原子的直鏈或支鏈烯基；x的取值為I或2可以為但不限於如下:
[0013]乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基乙氧基)矽烷、y-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷等。
[0014]優選的，所述多官能團丙烯酸酯單體是載體，起化學修飾作用，將水性的納米二氧化鈰包裹在內，使得其能溶於油性體系，提高使用時的相容性。多官能團丙烯酸脂可以為但不限於如下:
[0015]多官能團丙烯酸脂為二縮三丙二醇二丙烯酸酯、三羥基甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羥基甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯、乙氧化-1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯中的一種或幾種。
`[0016]優選的，所述低沸點有機溶劑為乙醇、甲醇、異丙醇、丙二酮醇、丁醇、異丁醇、正丁醇中的一種或幾種。
[0017]優選的，所述萃取劑為丙二醇甲醚、醋酸乙酯、醋酸丁脂、醋酸丙脂中的一種或幾種。
[0018]本發明的另一目的是提供採用所述方法製備得到的無機紫外線吸收劑。
[0019]本發明提供的製備無機紫外線吸收劑的方法:工藝簡單，原料易得、操作簡單，易於加工，成本低，反應時間短，反應溫度低，反應可控，便於工業化生產。採用本方法製備的無機紫外線吸收劑為液體納米級粒徑，不會產生團聚，長期保護保護體系光澤，可以增加材料的使用壽命。
[0020]本發明提供的無機紫外線吸收劑不僅能改善與聚合物的相溶性及溶解度，使其抗老化性能效果更顯著；而且儲存穩定性好、熱穩定性好，即使在加工中也不會因加熱而變化。本發明所提供的無機紫外線吸收劑可以使得光固化塗料的透明度、儲存穩定性等理化性能得到有效改善。
【具體實施方式】
[0021]實施例1:
[0022]在帶有攪拌、回流冷凝管、溫度計和滴液漏鬥的四口燒瓶中分別加入140g丙二醇甲醚、100g納米二氧化鈰、12g Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，攪拌混合後，反應溫度為55°C,控制反應時間為0.5h,加入35g 二丙酮醇、15gl,6_己二醇二丙烯酸酯後,減壓蒸餾(50~70°C /-0.096Mpa)去除低沸物，再加入35g 二丙酮醇、50g丙二醇甲醚，減壓蒸餾(110~130°C /-0.096Mpa)去除低沸物，得到澄清透明的液體無機紫外線吸收劑。
[0023]實施例2:
[0024]在帶有攪拌、回流冷凝管、溫度計和滴液漏鬥的四口燒瓶中分別加入200g醋酸乙酯、160g納米二氧化鈰、16g甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷，攪拌混合後，反應溫度為30°C,控制反應時間為3.5h,加入35g異丙醇、24g乙氧化-1,6-己二醇二丙烯酸酯後，減壓蒸餾(50~70V /-0.096Mpa)去除低沸物，再加入28g異丙醇、60g醋酸乙酯，減壓蒸餾(110~130°C /-0.096Mpa)去除低沸物，得到澄清透明的液體無機紫外線吸收劑。
[0025]實施例3:
[0026]在帶有攪拌、回流冷凝管、溫度計和滴液漏鬥的四口燒瓶中分別加入140g丙二醇甲醚、258g納米二氧化鈰、12g乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷，攪拌混合後，反應溫度為20°C，控制反應時間為5h，加入50g乙醇、12g 二季戊四醇六丙烯酸酯，減壓蒸餾(50~70°C/-0.096Mpa)去除低沸物,再加入35g乙醇、60g丙二醇甲醚,減壓蒸懼(110~130°C /-0.096Mpa)去除低沸物，得到澄清透明的液體無機紫外線吸收劑。
[0027]將上述實施例1-3提供的無機紫外線吸收劑做如下測試，並與現有技術的BYK-3812 (納米氧化鈰)及BYK-3821 (納米氧化鋅)進行對比實驗。
[0028]表1紫外線光通過受試PET薄膜的透光率
[0029]
【權利要求】
1.一種無機紫外線吸收劑的製備方法，其特徵在於，所述方法包括下述步驟: a)在矽烷偶聯劑、低沸點有機溶劑的作用下，對納米二氧化鈰進行改性反應； b)加入低沸點有機溶劑、多官能團丙烯酸酯單體，在溫和環境下進行化學修飾反應，反應溫度為20~60°C，反應時間為0.5~5h ; c)減壓蒸餾去除低沸物； d)加入低沸點有機溶劑和萃取劑後，減壓蒸餾，充分去除低沸物，得到具良好穩定性的液體納米二氧化鋪紫外線吸收劑。
2.如權利要求1所述的無機紫外線吸收劑的製備方法，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑的分子式為:(R1O)3JiR2x，其中，R1為I~6個碳原子的直鏈或支鏈烷基；R2為I~6個碳原子的直鏈或支鏈烯基的取值為I或2。
3.如權利要求1所述的無機紫外線吸收劑的製備方法，其特徵在於，多官能團丙烯酸脂為二縮三丙二醇二丙烯酸酯、三羥基甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羥基甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯、乙氧化-1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯中的一種或幾種。
4.如權利要求1所述的無機紫外線吸收劑的製備方法，其特徵在於，所述低沸點有機溶劑為乙醇、甲醇、異丙醇、丙二酮醇、丁醇、異丁醇、正丁醇中的一種或幾種。
5.如權利要求1所述的無機紫外線吸收劑的製備方法，其特徵在於，所述萃取劑為丙二醇甲醚、醋酸乙酯、醋酸丁脂、醋酸丙脂中的一種或幾種。
6.如權利要求1-5之一所述方法製備的無機紫外線吸收劑。
【文檔編號】C09K3/00GK103484060SQ201310362095
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】曹堅林, 龐有群 申請人:曹堅林