CN110183879A - 一种防紫外线的组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防紫外线的组合物，包括以下组分：纳米硅溶胶，纳米铝溶胶，二苯甲酮类光稳定剂，2‑(2ˊ‑羟基‑5ˊ‑甲基苯基)苯并三氮唑，表面活性剂，pH调节剂，水。本发明所述组合物能溶于水，稳定性能高，90℃下不分解或变质。本发明所述组合物应用于铝制品表面可明显提高铝制品的抗紫外光性能，且同时增强了铝制品的耐酸碱腐蚀性能，综合提升了铝制品的质量。另外，所述组合物应用于铝制品表面，对铝制品的处理可工业化，且处理后的铝制品表面不会有油腻感，不仅生产效率高，降低了生产成本，且处理过的铝制品美观。

Description

一种防紫外线的组合物及其应用
技术领域
本发明属于抗紫外线领域，特别涉及一种防紫外线的组合物及其应用。
背景技术
铝的阳极氧化是目前非常流行的一种铝表面处理方式。通过阳极氧化处理的铝制品被广泛应用于各种产品中。特别的，且通过阳极氧化处理的铝制品由于其良好的装饰效果，优异的表面硬度及其他抗性，广泛应用于电子行业。但铝的氧化行业需要使用染色剂，且所用的染色剂一般为有机的酸性染料，受染料结构本身的限制，其耐紫外光性能往往较差，因此使得铝制品抗紫外线的能力较差，在长期的户外使用中受到限制。
目前国内使用的大多抗紫外剂均不溶于水，且多用于塑料、化妆品、印染织物、喷涂等方面。在铝材阳极氧化后处理中应用极少，常用的方法就是在铝氧化膜表面手工涂抹一层抗紫外剂，该方法不适合工业化生产，且产品表面会有一层油腻的感觉，影响感观效果。
另外，大多数抗紫外剂不仅抗紫外线效果较差，耐酸碱腐蚀性能差，且在高温下易分解。
现有技术中的抗紫外线试剂有采用纳米二氧化硅和二苯甲酮类光稳定剂组成，但是其抗紫外线的效果较差，特别是耐酸碱腐蚀性能差，高温下也易分解。
因此，提供一种可应用于铝制品表面，具有良好的抗紫外线，良好的耐酸碱腐蚀性能，稳定性好的抗紫外线组合物或试剂十分有必要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种防紫外线的组合物及其应用。所述防紫外线(或防紫外光)的组合物稳定性好，应用于铝制品表面具有优良的抗紫外线和良好的耐酸碱腐蚀性能。
一种防紫外线的组合物，包括以下组分：纳米硅溶胶，纳米铝溶胶，二苯甲酮类光稳定剂，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑，表面活性剂，pH调节剂，水。
优选的，所述纳米硅溶胶中纳米二氧化硅的质量百分数为20-30％；所述纳米铝溶胶中纳米氧化铝的质量百分数为20-25％。
优选的，所述二苯甲酮类光稳定剂选自2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基-5-磺基二苯甲酮中的一种或一种以上。
一种防紫外线的组合物，按重量份数计，包括以下组分：纳米硅溶胶5-20份，纳米铝溶胶5-20份，二苯甲酮类光稳定剂10-30份，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑10-30份，表面活性剂10-30份，pH调节剂2-10份，水30-50份。
优选的，一种防紫外线的组合物，按重量份数计，包括以下组分：纳米硅溶胶5-13份，纳米铝溶胶5-13份，2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮10-15份，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑8-12份，表面活性剂10-30份，pH调节剂5-10份，水40-50份。
优选的，所述纳米硅溶胶和纳米铝溶胶的粒径范围是1-100nm；进一步优选的，所述纳米硅溶胶和纳米铝溶胶的粒径范围是20-70nm。
优选的，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。
进一步优选的，所述表面活性剂为硅酸盐、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺中的两种或三种。
更进一步优选的，所述表面活性剂为硅酸盐10-15份、十二烷基硫酸钠10-15份、聚丙烯酰胺10-15份。
优选的，所述pH调节剂为氢氧化钠和/或碳酸氢钠。
一种防紫外线的组合物的制备方法为：
将纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、二苯甲酮类光稳定剂、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、表面活性剂、pH调节剂和水混合，然后加入到分散反应罐中，在分散机中搅拌，制备得到所述组合物。
优选的，搅拌的具体过程为开始以750-900转/分钟的速度搅拌3-6分钟，然后以950-1200转/分钟的搅拌速度搅拌8-12分钟，最后以1500-1800转/分钟的速度搅拌15-25分钟。
进一步优选的，搅拌的具体过程为开始以750-900转/分钟的速度搅拌5分钟，然后以950-1200转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟，最后以1500-1800转/分钟的速度搅拌15-25分钟。
一种铝制品的表面处理方法为：
本发明所述组合物加热到50-70℃，然后将铝制品浸入组合物中，保持10-15分钟，取出后清洗铝制品表面，并在65-85℃下干燥10-20分钟，形成固化的薄膜。
优选的，一种铝制品的表面处理方法为：
本发明所述组合物与水按照质量比为10-20:80-90的比例混合，加热到50-70℃，获得混合物，然后将铝制品浸入混合物中，保持10-15分钟，取出后清洗铝制品表面，并在65-85℃下干燥10-20分钟，形成固化的薄膜。
组合物中水的目的是利用搅拌分散将混合物分散成亲水型分散体系，水的作用是溶剂。此处(本发明所述组合物与水按照质量比为10-20:80-90的比例混合)再与水混合的作用是组合物浓度较高，直接使用造成浪费，需进行稀释，因此需加水稀释后使用。
优选的，本发明所述组合物与水按照质量比为12-15:85-88的比例混合。
优选的，本发明所述组合物与水混合后的pH为9-12。
经所述防紫外线的组合物的应用方法制得表面处理的铝制品，显著提高铝制品的防紫外线的功能以及提高铝制品表面的耐酸耐碱性能。
纳米硅溶胶和纳米铝溶胶主要作用是在铝的氧化膜表面形成一层无机薄膜吸附在铝制品表面，增强铝制品的耐酸碱腐蚀性能和抗紫外光性能，同时使用纳米硅溶胶和纳米铝溶胶的效果明显优于单独使用纳米硅溶胶或纳米铝溶胶。二苯甲酮类光稳定剂和2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑主要作用是抗紫外光，同时使用二苯甲酮类光稳定剂，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑的作用也明显优于单独使用二苯甲酮类光稳定剂或2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑。pH调节剂的作用是防止氧化硅发生絮凝反应。硅酸盐、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺的主要作用是分散难溶解于水的溶胶及固体或粉末颗粒，同时防止颗粒的沉降和凝聚，形成稳定的亲水性混合物。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述组合物能溶于水，稳定性能高，90℃下不分解或变质；
(2)本发明所述组合物应用于铝制品表面可明显提高铝制品的抗紫外光性能，且同时增强了铝制品的耐酸碱腐蚀性能，综合提升了铝制品的质量。
(3)本发明所述组合物应用于铝制品表面，对铝制品的处理可工业化，且处理后的铝制品表面不会有油腻感，不仅生产效率高，降低了生产成本，且处理过的铝制品美观。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
实施例1
一种防紫外线的组合物，按重量份数计，包括以下组分：纳米硅溶胶5份，纳米铝溶胶5份，二苯甲酮类光稳定剂10份，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑10份，硅酸盐10份，十二烷基硫酸钠10份，聚丙烯酰胺10份，pH调节剂4份，水30份。
所述二苯甲酮类光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮。
所述纳米硅溶胶和纳米铝溶胶的粒径范围是10-20nm。
所述pH调节剂为氢氧化钠。
所述纳米硅溶胶中纳米二氧化硅的质量百分数为20％；所述纳米铝溶胶中纳米氧化铝的质量百分数为20％。
一种防紫外线的组合物的制备方法为：
将纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、硅酸盐、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺、氢氧化钠和水混合，然后加入到分散反应罐中，在分散机中搅拌，制备得到所述组合物。
搅拌的具体过程为开始以750转/分钟的速度搅拌6分钟，然后以950转/分钟的搅拌速度搅拌12分钟，最后以1500转/分钟的速度搅拌25分钟。
一种铝制品的表面处理方法为：
将所述组合物与水按照质量比为12:85的比例混合，加热到60℃，获得混合物，然后将铝制品浸入混合物中，保持10分钟，然后清洗铝制品表面，并在65℃下干燥15分钟，形成固化的薄膜。制得表面经过处理的铝制品，铝制品表面无油腻感。
实施例2
一种防紫外线的组合物，按重量份数计，包括以下组分：纳米硅溶胶13份，纳米铝溶胶13份，2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮15份，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑15份，硅酸盐12份，十二烷基硫酸钠12份，聚丙烯酰胺10份，pH调节剂10份，水40份。
其所述纳米硅溶胶和纳米铝溶胶的粒径范围是30-40nm。
所述pH调节剂为碳酸氢钠。
所述纳米硅溶胶中纳米二氧化硅的质量百分数为25％；所述纳米铝溶胶中纳米氧化铝的质量百分数为25％。
一种防紫外线的组合物的制备方法为：
将纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、硅酸盐、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺、pH调节剂和水混合，然后加入到分散反应罐中，在分散机中搅拌，制备得到所述组合物。
搅拌的具体过程为开始以800转/分钟的速度搅拌5分钟，然后以1000转/分钟的搅拌速度搅拌10分钟，最后以1600转/分钟的速度搅拌20分钟。
一种铝制品的表面处理方法为：
将所述组合物与水按照质量比为15:88的比例混合，加热到70℃，获得混合物，然后将铝制品浸入混合物中，保持12分钟，然后清洗铝制品表面，并在80℃下干燥10分钟，形成固化的薄膜。制得表面经过处理的铝制品，铝制品表面无油腻感。
实施例3
一种防紫外线的组合物，按重量份数计，包括以下组分：纳米硅溶胶20份，纳米铝溶胶20份，2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮25份，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑25份，硅酸盐11份，十二烷基硫酸钠10份，聚丙烯酰胺15份，pH调节剂6份，水50份。
所述纳米硅溶胶和纳米铝溶胶的粒径范围是50-60nm。
所述pH调节剂为氢氧化钠。
一种防紫外线的组合物的制备方法为：
将纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、硅酸盐、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺、pH调节剂和水混合，然后加入到分散反应罐中，在分散机中搅拌，制备得到所述组合物。
所述纳米硅溶胶中纳米二氧化硅的质量百分数为28％；所述纳米铝溶胶中纳米氧化铝的质量百分数为25％。
搅拌的具体过程为开始以900转/分钟的速度搅拌3分钟，然后以1200转/分钟的搅拌速度搅拌8分钟，最后以1800转/分钟的速度搅拌15分钟。
一种铝制品的表面处理方法为：
本发明所述组合物与水按照质量比为20:90的比例混合，加热到50℃，获得混合物，然后将铝制品浸入混合物中，保持15分钟，取出后清洗铝制品表面，并在75℃下干燥15分钟，形成固化的薄膜。制得表面经过处理的铝制品，铝制品表面无油腻感。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中所述组合物不包含纳米铝溶胶。其余组成和制备过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例2相比，对比例2中所述组合物不包含2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑。其余组成和制备过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例3相比，对比例3中所述组合物在制备过程中搅拌的速度为300转/分钟，搅拌的时间为15分钟，制得所述组合物。
产品效果测试
通过紫外分光光度法分别测定本发明所述纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、二苯甲酮类光稳定剂、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑与水按照质量比为1:2的比例混合后在300nm和360nm的透光率(300nm和360nm的光属于紫外光波段)，结果显示纳米硅溶胶的透光率为2.2％和2.4％，纳米铝溶胶的透光率为2.1％和2.2％，二苯甲酮类光稳定剂的透光率为3.2-3.5％和3.2-3.6％，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑的透光率为3.6％和3.9％。
另外，将实施例1-3和对比例1-3制备得到的组合物也采用紫外分光光度法分别测定300nm和360nm的透光率，结果如表1所述。
表1：
从表1可以看出，实施例1-3制备得到的组合物对紫外光的透过率明显低于对比例1-3得到的组合物对紫外光的透过率。从对比例1-2与实施例1-2的数据可以看出，纳米铝溶胶和2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑的存在有显著改善组合物对紫外光的透过率。降低对紫外光的透过率可以保护铝制品。从对比例3与实施例3的数据可以看出，所述组合物在制备过程中，各阶段的搅拌的速度和时间的作用对组合物抗紫外光的作用也很明显。
另外，将实施例1-3和对比例1-3制备的铝制品分别置于0.01mol/L的NaOH和0.01mol/L的HCl中，浸泡24小时，观察铝制品表面，结果显示实施例1-3制备的铝制品表面完好，无坑洼，对比例1-2制备的铝制品表面有明显损伤，有明显的坑洼，对比例3制备的铝制品表面有轻微损伤。
另外，将实施例2制备的组合物置于90℃下24小时后，然后置于20℃下24小时，接着再置于90℃下24小时后，如此循环5次，然后测试实施例2制备的组合物在300nm和360nm紫外光下的透光率，结果为0.82％，0.85％。测完透过率后，接着将实施例2制备的组合物置于0.01mol/L的NaOH和0.01mol/L的HCl中，浸泡24小时，观察铝制品表面完好，可见实施例2制备的组合物稳定性极好。

Claims (10)

1.一种防紫外线的组合物，其特征在于，包括以下组分：纳米硅溶胶，纳米铝溶胶，二苯甲酮类光稳定剂，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑，表面活性剂，pH调节剂，水。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：纳米硅溶胶5-20份，纳米铝溶胶5-20份，二苯甲酮类光稳定剂10-30份，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑10-30份，表面活性剂10-30份，pH调节剂2-10份，水30-50份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述纳米硅溶胶中纳米二氧化硅的质量百分数为20-30％；所述纳米铝溶胶中纳米氧化铝的质量百分数为20-25％。
4.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述二苯甲酮类光稳定剂选自2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基-5-磺基二苯甲酮中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述表面活性剂为硅酸盐、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺中的两种或三种。
6.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述pH调节剂为氢氧化钠和/或碳酸氢钠。
7.一种防紫外线的组合物的制备方法，其特征在于，按照权利要求1-6中任一项所述的组成，将纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、二苯甲酮类光稳定剂、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、表面活性剂、pH调节剂和水混合，然后搅拌，得到防紫外线的组合物。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，搅拌的具体过程为开始以750-900转/分钟的速度搅拌3-6分钟，然后以950-1200转/分钟的搅拌速度搅拌8-12分钟，最后以1500-1800转/分钟的速度搅拌15-25分钟。
9.一种铝制品的表面处理方法，其特征在于，将权利要求1-6中任一项所述的组合物加热到50-70℃，然后将铝制品浸入组合物中，再清洗、干燥。
10.一种铝制品，其特征在于，所述铝制品经过权利要求9所述的表面处理方法制备得到。
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