CN100491477C - 一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法。一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)精细绢云母粉的制备；2)绢云母粉的活化；3)将活化后的绢云母粉加水配成质量浓度为2.5～5%的悬浮液，并用盐酸调节溶液pH＝2.0～2.5，记为体系C；4)配制质量浓度为10～15%的四氯化钛水溶液，然后向四氯化钛水溶液中加入氯化锌，使Zn∶Ti的摩尔比＝1∶2，得到溶液D；5)将溶液D缓慢滴加到体系C中，控制体系pH值至7.0；6)将沉淀过滤、洗涤，95℃烘干；7)将烘干物研磨后，置于电炉中600℃煅烧2～3h；8)将煅烧后产物再研磨、打散至10～15μm，即制得绢云母紫外线屏蔽剂。本发明屏蔽效果好，而且工艺简单，成本低廉，使用方便。

Description

一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法，属于无机纳米复合材料领域。

背景技术

适量紫外线有利于人体健康，但过量紫外线则可能伤害眼睛、加速皮肤老化并可诱发皮肤疾病甚至引发癌症。尤其近年来，随着全球二氧化碳的排放量剧增，大气层中臭氧层的日趋稀薄，使到达地面的紫外线强度日益增加，导致各种日光性皮肤病患者人数显著增长。1995年3月，在伦敦召开了紫外线防护国际研讨会。在世界范围内，紫外线的防护已经引起各国的广泛重视，也引起了人们对防紫外线用品的广泛研究与开发。

紫外线屏蔽剂通常是一些含有电子接收和释放基团的芳香族化合物或者无机纳米粉体材料。这些物质分子吸收紫外线后，容易形成电子激发态，进而引起一系列的光物理过程和光化学反应。

紫外线屏蔽剂从成分上又可分为有机紫外线吸收剂和无机紫外线屏蔽剂。有机紫外线屏蔽剂主要包括对氨基苯甲酸(PABA)衍生物、氧苯酮类、3，5，5一三甲基环己醇基氨茴酸甲酯和二苯甲酰甲烷类；无机紫外线屏蔽剂主要包括一些天然矿物材料和金属氧化物，特别是一些纳米氧化物，如纳米TiO₂、纳米ZnO、纳米SiO₂、纳米Al₂O₃、纳米Fe₂O₃等。

与有机紫外线吸收剂相比，无机紫外线屏蔽剂具有无毒、无味、无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发、屏蔽紫外线能力强、容易着色等优点，而且屏蔽紫外线波长范围广，对UVA、UVB都有效，因此目前关于无机紫外线屏蔽剂的研究最为热门。

中国专利01126550.7制备了一种纳米级氧化硅/氧化钛复合颗粒。它采用金红石型纳米氧化钛悬浮液，经强力搅拌结合超声波振荡分散后，加入硅酸钠溶液和稀硫酸反应，均匀沉淀后过滤、干燥即得。

中国专利02109076.9介绍了一种纳米复合氧化锡、氧化钛紫外线、电磁波屏蔽/吸收材料的制备方法。它是将SnCl₄、TiCl₄分别溶解到醇中，加热，回流，再加入纯水进行水解，用氨水调节pH值，搅拌得到Sn、Ti的氢氧化物和氯化氨的混合溶液，经沉淀过滤洗涤得到Sn、Ti的氢氧化物滤饼，将此滤饼打浆后，加入到高温高压反应釜中加热、加压处理，得到氧化锡、氧化钛的复合粒子液。

中国专利03140530.4介绍了一种一种表面包膜氧化铝的纳米二氧化钛颗粒的制备方法。它采用溶胶-凝胶方法合成纳米级二氧化钛，然后再在其表面进行氧化铝包膜而成。

中国专利03105160.X制备了一种SnO₂包覆TiO₂纳米粒子光催化剂。它采用TiOSO₄和SnCl₂无机盐为原料，先后以不同浓度氨水为沉淀剂，在沉淀过程中分别添加非离子型和阴离子型高分子分散剂，所得产物干燥前加入适量大分子表面活性剂，经热处理、球磨后得到。

中国专利99105155.6介绍了一种紫外屏蔽剂的制备方法。它是在片状基质(云母、高岭土、滑石、片状二氧化硅、片状氧化铝)上涂以平均粒径不超过100nm的超细氧化锌粒子并经有机硅氧烷化合物处理后制得。

中国专利94194253.8介绍了一种屏蔽紫外线复合微粒及其生产方法。它采用雾化热分解方法将两种纳米氧化物粒子复合而成。

中国专利00114050.7制备了一种改性纳米氧化锌紫外线屏蔽/吸收材料。它采用超声微乳液法制备，通过对纳米氧化锌或经氧化镁搀杂的纳米氧化锌表面包覆非离子表面活性剂改性而成。

中国专利200410051253.8介绍了一种防晒用肤色氧化锌纳米粉的制备方法。它采用4-6摩尔份的Zn(NO₃)₂·6H₂O与1摩尔份的尿素于100℃～120℃条件下反应3-7小时，沉淀物洗涤、过滤后，超声处理20-60分钟，再经过滤、干燥后研磨成粉，并置于250℃～480℃条件中热处理55-65分钟得到。

中国专利200410064594.9介绍了氧化硅/二氧化钛复合氧化物紫外线屏蔽剂的制备方法。它是以钛酸四丁酯或者四氯化钛为钛源，以硅酸钠或者正硅酸乙酯为硅源，以Fe离子改性，采用水热法直接制备而成。

中国专利200510022344.3制备了一种屏蔽紫外线纳米ZnO/TiO₂复合粉体。它以偏钛酸作为钛源，以硫酸锌为锌源，以PEG400作为表面活性剂，以去离子水为溶剂，以氨水为沉淀剂调节体系pH值，经陈化、干燥、煅烧后制得。

中国专利200610021323.4介绍了一种屏蔽紫外线纳米正钛酸锌粉体及制备方法。它以工业偏钛酸、硫酸锌为原料，首先制得TiOSO₄溶液，与ZnSO₄溶液混合后加入表面活性剂PEG400，以氨水为沉淀剂调节体系pH值生成前驱体沉淀，沉淀再经过滤、洗涤、干燥、研磨、煅烧后制成。

但这些专利都只是单纯的制备了纳米氧化物或者纳米复合氧化物。虽然这些氧化物纳米粒子具有一定的屏蔽紫外线的功能，但是单独的纳米粒子很容易团聚，分散性不好，在实际应用中效果往往大打折扣，这也是目前影响纳米氧化物类紫外屏蔽剂应用的一个重要原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屏蔽效果好的绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)、精细绢云母粉的制备：将经过分选提纯后绢云母用搅拌磨粉碎至10～15μm，制得精细绢云母粉，其中提纯后绢云母的纯度为≥95％(质量含量)；

2)、绢云母粉的活化：用质量浓度为10～15％的硫酸与精细绢云母粉混合搅拌得浆体A，浆体A中绢云母的质量浓度为5～10％，60～65℃水浴加热，反应30～60min；过滤得滤饼，将滤饼洗涤至中性后，加入质量浓度为8～10％的磷酸混合搅拌得浆体B，浆体B中绢云母的质量浓度为5～10％，65～70℃水浴加热，反应30～60min；过滤、洗涤至中性，95℃烘干；得活化后的绢云母粉；

3)、将活化后的绢云母粉加水配成质量浓度为2.5～5％的悬浮液，85±2℃水浴搅拌，并用盐酸调节溶液pH＝2.0～2.5，记为体系C；

4)、配制质量浓度为10～15％的四氯化钛水溶液(澄清溶液)，然后向四氯化钛水溶液中加入氯化锌，使Zn∶Ti的摩尔比＝1∶2，得到溶液D；

5)、按溶液D与体系C的体积比为1∶8～10选取溶液D与体系C，将溶液D缓慢滴加到体系C中，并用质量浓度为5～10％的氢氧化钠溶液控制体系pH值至7.0；滴加完毕后，继续反应30～60min；

6)、反应结束后，将沉淀过滤、洗涤，95℃烘干；

7)、将烘干物研磨后，置于电炉中600℃煅烧2～3h；

8)、将煅烧后产物再研磨、打散至10～15μm，即制得绢云母紫外线屏蔽剂。

本发明制备的绢云母紫外线屏蔽剂，不仅保留了绢云母本身呈片状、涂覆性好、易分散的优点，而且使纳米TiO₂和纳米ZnO粒子均匀包裹在其表面，从而解决了纳米粉体的团聚问题，还可以节约纳米氧化物的用量。同时，绢云母本身就具有良好的紫外线屏蔽性。因而，本发明有着比一般无机纳米氧化物紫外线屏蔽剂更好的屏蔽效果、更高的屏蔽效率和更广的屏蔽范围，而且工艺简单，成本低廉，使用方便，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是绢云母紫外线屏蔽剂SEM照片

图2是绢云母紫外线屏蔽剂、绢云母原样、TiO₂在紫外—可见光区的吸收曲线图

图2中：1、绢云母紫外线屏蔽剂；2、绢云母原样；3、TiO₂。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)、精细绢云母粉的制备：将经过分选提纯后绢云母用搅拌磨粉碎至10～15μm，制得精细绢云母粉，其中提纯后绢云母的纯度为≥95％(质量含量)；

2)、绢云母粉的活化：用质量浓度为10％的硫酸与精细绢云母粉混合搅拌得浆体A，浆体A中绢云母的质量浓度为5％，60℃水浴加热，反应30min；过滤得滤饼，将滤饼洗涤至中性后，加入质量浓度为8％的磷酸混合搅拌得浆体B，浆体B中绢云母的质量浓度为5％，65℃水浴加热，反应30min；过滤、洗涤至中性，95℃烘干；得活化后的绢云母粉；

3)、将活化后的绢云母粉加水配成质量浓度为2.5％的悬浮液，83℃水浴搅拌，并用盐酸调节溶液pH＝2.0，记为体系C；

4)、配制质量浓度为10％的四氯化钛水溶液，然后向四氯化钛水溶液中加入氯化锌，使Zn∶Ti的摩尔比＝1∶2，得到溶液D；

5)、按溶液D与体系C的体积比为1∶8选取溶液D与体系C，将溶液D缓慢滴加到体系C中，并用质量浓度为5％的氢氧化钠溶液控制体系pH值至7.0；滴加完毕后，继续反应30min；

6)、反应结束后，将沉淀过滤、洗涤，95℃烘干；

7)、将烘干物研磨后，置于电炉中600℃煅烧2h；

8)、将煅烧后产物再研磨、打散至10～15μm，即制得绢云母紫外线屏蔽剂。

制得绢云母紫外线屏蔽剂SEM照片如图1所示，可看出绢云母片层表面沉淀了一层均匀致密的细小颗粒，这表明本发明制备工艺合理，产品微观形貌十分理想。

制得绢云母紫外线屏蔽剂的紫外—可见光区的吸收曲线如图2所示，太阳光中的紫外线能够到达地面的只有280～400nm波段的光线，从图2可看到，在这一波段，本发明对紫外线有很好的屏蔽效果，并且好于现在通常所用的TiO₂紫外屏蔽剂。

实施例2：

一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)、精细绢云母粉的制备：将经过分选提纯后绢云母用搅拌磨粉碎至10～15μm，制得精细绢云母粉，其中提纯后绢云母的纯度为≥95％(质量含量)；

2)、绢云母粉的活化：用质量浓度为13％的硫酸与精细绢云母粉混合搅拌得浆体A，浆体A中绢云母的质量浓度为8％，62℃水浴加热，反应40min；过滤得滤饼，将滤饼洗涤至中性后，加入质量浓度为9％的磷酸混合搅拌得浆体B，浆体B中绢云母的质量浓度为8％，68℃水浴加热，反应40min；过滤、洗涤至中性，95℃烘干；得活化后的绢云母粉；

3)、将活化后的绢云母粉加水配成质量浓度为3％的悬浮液，85℃水浴搅拌，并用盐酸调节溶液pH＝2.2，记为体系C；

4)、配制质量浓度为12％的四氯化钛水溶液，然后向四氯化钛水溶液中加入氯化锌，使Zn∶Ti的摩尔比＝1∶2，得到溶液D；

5)、按溶液D与体系C的体积比为1∶9选取溶液D与体系C，将溶液D缓慢滴加到体系C中，并用质量浓度为8％的氢氧化钠溶液控制体系pH值至7.0；滴加完毕后，继续反应40min；

6)、反应结束后，将沉淀过滤、洗涤，95℃烘干；

7)、将烘干物研磨后，置于电炉中600℃煅烧2.5h；

8)、将煅烧后产物再研磨、打散至10～15μm，即制得绢云母紫外线屏蔽剂。

实施例3：

一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)、精细绢云母粉的制备：将经过分选提纯后绢云母用搅拌磨粉碎至10～15μm，制得精细绢云母粉，其中提纯后绢云母的纯度为≥95％(质量含量)；

2)、绢云母粉的活化：用质量浓度为15％的硫酸与精细绢云母粉混合搅拌得浆体A，浆体A中绢云母的质量浓度为10％，65℃水浴加热，反应60min；过滤得滤饼，将滤饼洗涤至中性后，加入质量浓度为10％的磷酸混合搅拌得浆体B，浆体B中绢云母的质量浓度为10％，70℃水浴加热，反应60min；过滤、洗涤至中性，95℃烘干；得活化后的绢云母粉；

3)、将活化后的绢云母粉加水配成质量浓度为5％的悬浮液，87℃水浴搅拌，并用盐酸调节溶液pH＝2.5，记为体系C；

4)、配制质量浓度为15％的四氯化钛水溶液，然后向四氯化钛水溶液中加入氯化锌，使Zn∶Ti的摩尔比＝1∶2，得到溶液D；

5)、按溶液D与体系C的体积比为1∶10选取溶液D与体系C，将溶液D缓慢滴加到体系C中，并用质量浓度为10％的氢氧化钠溶液控制体系pH值至7.0；滴加完毕后，继续反应60min；

6)、反应结束后，将沉淀过滤、洗涤，95℃烘干；

7)、将烘干物研磨后，置于电炉中600℃煅烧3h；

8)、将煅烧后产物再研磨、打散至10～15μm，即制得绢云母紫外线屏蔽剂。

Claims (1)

1.一种绢云母紫外线屏蔽剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)、精细绢云母粉的制备：将经过分选提纯后绢云母用搅拌磨粉碎至10～15μm，制得精细绢云母粉，其中提纯后绢云母的质量含量纯度为≥95％；

2)、绢云母粉的活化：用质量浓度为10～15％的硫酸与精细绢云母粉混合搅拌得浆体A，浆体A中绢云母的质量浓度为5～10％，60～65℃水浴加热，反应30～60min；过滤得滤饼，将滤饼洗涤至中性后，加入质量浓度为8～10％的磷酸混合搅拌得浆体B，浆体B中绢云母的质量浓度为5～10％，65～70℃水浴加热，反应30～60min；过滤、洗涤至中性，95℃烘干；得活化后的绢云母粉；

3)、将活化后的绢云母粉加水配成质量浓度为2.5～5％的悬浮液，85±2℃水浴搅拌，并用盐酸调节溶液pH＝2.0～2.5，记为体系C；

4)、配制质量浓度为10～15％的四氯化钛水溶液，然后向四氯化钛水溶液中加入氯化锌，使Zn：Ti的摩尔比＝1：2，得到溶液D；

5)、按溶液D与体系C的体积比为1：8～10选取溶液D与体系C，将溶液D缓慢滴加到体系C中，并用质量浓度为5～10％的氢氧化钠溶液控制体系pH值至7.0；滴加完毕后，继续反应30～60min；

6)、反应结束后，将沉淀过滤、洗涤，95℃烘干；

7)、将烘干物研磨后，置于电炉中600℃煅烧2～3h；

8)、将煅烧后产物再研磨、打散至10～15μm，即制得绢云母紫外线屏蔽剂。

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