CN111053699B - 一种含有氨硼烷的富氢原液及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制氢技术领域，特别涉及一种含有氨硼烷的富氢原液及其制备方法和用途。所述富氢原液组成包括：缓冲液、氨硼烷、碱土金属盐、有机助剂、氢气、硼酸盐或偏硼酸盐。本发明还公开了上述富氢原液的制备方法和用途。本发明创新性的首次利用氨硼烷溶于水中缓慢水解释放氢这一特性，通过添加特定的几种组分，得到了能缓控释氢的富氢原液。本产品属于富含纳米氢气的绿色无污染产品、其安全性高、成本相对较低，易工业扩大生产，迎合了当代人使用富氢水进行日常保健和护肤的需求。

Description

一种含有氨硼烷的富氢原液及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于制氢技术领域，特别涉及一种含有氨硼烷的富氢原液及其制备方法和用途。
背景技术
近年关于氢气生物医学的研究表明，氢气作为一种特殊的选择性抗氧化物质，呼吸氢气、饮用氢水和注射氢水对多种疾病具有治疗作用。除了上述方法，氢水或氢气也能局部使用，例如用于沐浴或面膜等。人们日常活动中难免会给肌肤造成一些损伤，比如电脑、手机的辐射，阳光紫外线等，都会促使肌肤加速衰老。而护肤品的保养，长期来说的话也会给肌肤造成一些反效果。因此轻松护肤抗衰老，富氢液体是最佳之选。然而，氢气由于其水中溶解度较低及储运较为危险等因素严重限制了富氢水和氢气在日常生活中的应用。
若能提供一种可以长时间稳定、安全、无毒的富氢原液配方，将具有重要的应用价值。
发明内容
本发明首次引入氨硼烷这种具有较高储氢值(高达19.6wt％的储氢容量)的物质制备得到了含有高浓度氢气的富氢原液。其理论依据在于：氨硼烷在常温常压下为白色固体，熔点为104℃，较稳定，便于储运。氨硼烷溶于水会缓慢发生水解反应，缓慢释放氢气，使得溶液中始终维持一定的氢浓度。
所述氨硼烷分子式为NH3·BH3，又叫做硼烷氨。
本发明第一方面提供一种含有氨硼烷的富氢原液，所述富氢原液组成包括：缓冲液、氨硼烷、碱土金属盐、有机助剂、氢气、硼酸盐和/或偏硼酸盐。
优选地，所述碱土金属盐选自钙盐或镁盐中的至少一种，所述钙盐或镁盐在25摄氏度时，在水中溶解度不小于10g/100g水。
优选地，所述有机助剂选自聚乙二醇、二丙二醇、甘油中的至少一种。
有机助剂的作用为物理分散溶液中的组分，可以作为偶联剂、保湿剂、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等形式存在，使得富氢原液具有优良的润滑性、保湿性、分散性。
优选地，所述碱土金属盐选自氯化钙、硝酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙、乙酸钙、甲酸钙、氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、乙酸镁、甲酸镁、碳酸氢镁、或磷酸二氢镁中的至少一种。
氨硼烷水解后产生的硼酸根无毒无害，但是若产生偏硼酸根离子则会对人体有害，因此，添加碱土金属盐如钙盐和镁盐能够与偏硼酸根反应生成沉淀硼酸盐和/或偏硼酸盐，可以去除溶液中偏硼酸根离子的危害。
优选地，所述氨硼烷与所述碱土金属盐的摩尔数之比小于2。
优选地，所述缓冲液选自三羟甲基甲胺基丙磺酸、3-(环已胺)-1-丙磺酸、磷酸缓冲液、碳酸盐缓冲溶液、甘氨酸-氢氧化钠缓冲液、硼酸缓冲溶液、或氨水中的一种或几种。
其中所述缓冲液的作用机理是：当缓冲液中加入其他物质时能大大减低pH变动，能够正常维持稳定的pH环境，起到控制氨硼烷水解的重要作用。如果配制的基底液pH值变动或大幅度变动，氨硼烷的水解情况就会发生变化，不能够持续稳定的释放氢气。所以加入缓冲溶液是一个不可或缺的关键步骤。
优选地，所述氢气在所述富氢原液中的浓度不小于1.6ppm。此浓度也叫做氢浓度。
本发明第二方面提供一种第一方面所述的富氢原液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将缓冲液、有机助剂、碱土金属盐混合，调节pH为5-10，得到混合溶液；
(2)在步骤(1)得到的混合溶液中加入氨硼烷混合，再次使用所述缓冲液调节pH为5-10，可得到所述富氢原液；
其中，控制加入的所述氨硼烷与所述碱土金属盐的摩尔数之比小于2；
所述富氢原液组成包括：缓冲液、氨硼烷、碱土金属盐、有机助剂、氢气、硼酸盐和/或偏硼酸盐。
优选地，加入的所述氨硼烷为步骤(1)得到的所述混合溶液质量的0.1％～30％。
优选地，加入的所述有机助剂为步骤(1)得到的所述混合溶液质量的1％～30％。
其中，上述制备过程中，生成了以下新物质：
氢气，由氨硼烷水解产生，其部分溶解在水中；
硼酸盐和/或偏硼酸盐，由氨硼烷水解产生的偏硼酸根和碱土金属离子反应生成。
优选地，所述制备过程中，可以增加碱土金属盐的用量以加快氨硼烷的水解速率，进而加快所述富氢原液的释放氢气的速度。
优选地，制备原料中，以100重量份的所述原液为基础，含有缓冲液70-80份、有机助剂5-10份、高纯氨硼烷粉末2-5份、碱土金属盐3-6份，其中氨硼烷、碱土金属盐的摩尔数之比小于2。
优选地，上述富氢原液进行紫外线消毒后低温密封保存，保存时需配有相关泄压装置，以防止保存容器内氢气释放过量，压力过大。
所述低温为1-8摄氏度。
本发明第三方面提供一种第一方面所述的富氢原液用于日常保健的用途。
优选地，第一方面所述的富氢原液在面膜制造中的用途。
优选地，第一方面所述的富氢原液在面膜制造中使用时，添加量为2wt％，(富氢原液/面膜基底液)。此添加量较为合理，会维持较长时间的氢浓度。
优选地，上述含有富氢原液的面膜储存温度为1-8摄氏度。
使用时，可以升高温度以加快氢气释放速率。
上述技术方案在不矛盾的前提下，可自由组合。
本发明具有以下有益效果：
(1)当前人们大多将氨硼烷应用于工业领域作为火箭高能燃料，而无人将其应用于生化领域。本发明创新性的首次利用氨硼烷溶于水中缓慢水解释放氢气这一特性，通过添加特定的几种组分，得到了能缓控释氢的富氢原液，同时可以根据需求，通过调控温度或碱土金属盐的添加量来控制释放氢气的速度，延长贮存时间。本产品属于富含纳米氢气的绿色无污染产品、其安全性高、成本相对较低，极易适用工业扩大生产，特别迎合了当代人使用富氢水进行护肤等日常保健的需求。
(2)兼容性高。配方中主要助剂如有机助剂、缓冲液等皆为日化用品常用试剂，可以添加于化妆品中无任何危害，不存在相容性差的问题，能够适应不同的包括面膜基底液在内的化妆品配方。
(3)将上述富氢原液用于面膜中时，会使得面膜中的其他成分长期处于富氢的还原性环境中，将会拥有更长久保质期，可减少防腐剂等有害性物质的添加。此外，面膜使用时，皮肤将处于富氢的状态中，释放的氢气能够还原皮肤表层高度反应能力的活性氧自由基，进而能够防止皮肤氧化损伤和局部炎症损伤。
(4)用途广泛。本发明的富氢原液不限于在乳状面膜基底液的应用，可以通过添加凹凸棒土、蒙脱土、高岭土等天然矿物质土中的一种或者多种，同时添加甘油、鱼油、护肤粉末等制备成泥状面膜。泥状面膜具有肌肤保水的作用，能够延长富氢水溶液在肌肤表面的停留时间，进而提高产品的使用疗效。
(5)现有工艺制备的富氢水，大气压下，25摄氏度时，饱和富氢水氢的溶解度一般为1600ppb。本发明的富氢原液可以在30天内保持水中氢气浓度始终大于1600ppb，因此本发明的产品具有较高的氢气浓度和较高的产氢稳定性。
附图说明
图1为实施例1的富氢原液产品30天氢气浓度变化曲线。
图2为实施例1的富氢原液产品30天pH值变化曲线。
图3为实施例2的富氢原液产品30天氢气浓度变化曲线。
图4为实施例2的富氢原液产品30天pH值变化曲线。
图5为实施例3的富氢原液产品30天氢气浓度变化曲线。
图6为实施例3的富氢原液产品30天pH值变化曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步说明本发明的内容。
以下试验均在室温25摄氏度下进行。
实施例1
(1)配制pH等于9的甘氨酸-氢氧化钠缓冲液(规格为0.05mol/L)80ml，另外准备同样的溶液若干体积作为备用缓冲液。
(2)在所述缓冲液中依次加入其质量分数1.5％的聚乙二醇和其质量分数1.5％的二丙二醇后均匀搅拌10min后备用。
(3)在步骤(2)的基础上再依次加入现有溶液质量分数3％的氯化钙-氯化镁(氯化钙：氯化镁＝1:1(质量比))直到溶液开始出现微量沉淀为止，并用备用缓冲液调节pH到9。
(4)最后加入步骤(3)氯化钙和氯化镁总摩尔数1.5倍的氨硼烷粉末，混合均匀后静置6h，再次用备用缓冲液调节pH到9，进行紫外线消毒10min，即可得到富氢原液产品，所得产品需低温2摄氏度密封保存，并有相关泄压装置。
对富氢原液产品进行测试表征。如图1为实施例1富氢原液产品30天氢气浓度变化曲线。如图2为实施例1富氢原液产品30天pH值变化曲线。
图1和2可见，溶液中氢气浓度始终大于1600ppb，溶液pH值较稳定。
实施例2
参见实施例1中方法，其区别仅为：将甘氨酸-氢氧化钠缓冲液换成3-(环已胺)-1-丙磺酸缓冲液(浓度0.2mol/L)，所有pH调节步骤，调节pH到6，最后得到富氢原液产品。
对实施例2得到的富氢原液产品进行测试表征。图3为实施例2的富氢原液产品30天氢气浓度变化曲线。图4为实施例2的富氢原液产品30天pH值变化曲线。
图3和4可见，溶液中氢气浓度始终大于1600ppb，溶液pH值较稳定。
实施例3
参见实施例1中方法，其区别仅为：将甘氨酸-氢氧化钠缓冲液换成质量分数为25％的氨水。
对实施例3得到的富氢原液产品进行测试表征。图5为实施例3富氢原液产品30天氢气浓度变化曲线。图6为实施例3富氢原液产品30天pH值变化曲线。
图5和6可见，溶液中氢气浓度始终大于1600ppb，溶液pH值较稳定。
如此高浓度的原因可能是因为生成了纳米气泡，纳米气泡的溶解量更高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种含有氨硼烷的富氢原液，其特征在于，所述富氢原液采用以下步骤制备：
（1）将缓冲液、有机助剂、碱土金属盐混合，调节pH为5-10，得到混合溶液；
（2）在步骤（1）得到的混合溶液中加入氨硼烷混合，再次使用所述缓冲液调节pH为5-10，可得到所述富氢原液；
制备原料中，以100重量份的所述富氢原液为基础，采用缓冲液70-80份、有机助剂5-10份、氨硼烷粉末2-5份、碱土金属盐3-6份，其中氨硼烷、碱土金属盐的摩尔数之比小于2；
所述有机助剂选自聚乙二醇、二丙二醇、甘油中的至少一种；所述碱土金属盐选自氯化钙、硝酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙、乙酸钙、甲酸钙、氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、乙酸镁、甲酸镁、碳酸氢镁和磷酸二氢镁中的至少一种；
氢气在所述富氢原液中的浓度不小于1.6ppm。
2.根据权利要求1所述的富氢原液，其特征在于，所述缓冲液选自三羟甲基甲胺基丙磺酸、3-（环已胺）-1-丙磺酸、磷酸缓冲液、碳酸盐缓冲溶液、甘氨酸-氢氧化钠缓冲液、硼酸缓冲溶液和氨水中的一种或几种。
3.一种权利要求1所述的富氢原液用于非治疗目的日常保健的用途。
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