CN111228142A - 辐射防护材料及其制备方法、护肤品 - Google Patents

辐射防护材料及其制备方法、护肤品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料领域，具体公开了一种辐射防护材料及其制备方法、护肤品，所述辐射防护材料包括以下原料：杂化凝胶、复合溶胶与水溶性有机物。本发明实施例提供的辐射防护材料具备优异的辐射防护功能，通过采用化学溶胶凝胶工艺结合核壳合成制备工艺制备得到的辐射防护材料可屏蔽衰减电磁和微量电离辐射线，无毒副作用，不被皮肤吸收，可作为功能组分制备具有辐射防护功能的护肤品，解决了现有防辐射材料存在无法在保证辐射防护功能的同时具有不易被皮肤吸收的特性且无毒副作用的问题。而提供的制备方法简便，成本低，制备的辐射防护材料性能好，微米尺度与空心结构既可防护辐射射线又不易被皮肤吸收，具有亲水性、易清洁的特点。

Description

辐射防护材料及其制备方法、护肤品
技术领域
本发明涉及材料领域，具体是一种辐射防护材料及其制备方法、护肤品。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对环境污染危害性认识也在不断提高。日常生活的外部环境中存在多种影响皮肤健康的因素，例如，紫外线、电器辐射、雾霾、酸雨、环境化学物质等。其中，辐射防护问题对于人体健康有着重要影响，受到了人们的广泛关注。
目前，介入技术是近年来在影像诊断学基础上兴起的一门新的学科，介入技术工作者年受照剂量是同期对照放射工作人员的几十倍，因此介入手术中的放射防护是重中之重。随着手机的逐渐普及和移动电话基站的覆盖越来越密集，人们时刻处于手机的辐射场中，手机微波辐射对皮肤形态结构的影响也不容忽视，当人们长时间使用手机后，手机辐射会造成皮肤层纤维细胞的增殖抑制，皮肤上病原微生物增多，从而破坏皮肤屏障，造成皮肤衰老。但是，市售的护肤产品大多是具有传统的护肤功能，不能有效抑制电子产品及其他辐射对皮肤造成的此种损伤，而且，现有的防辐射材料无法在保证辐射防护功能的同时具有不易被皮肤吸收的特性且无毒副作用，不适用于制备具有辐射防护功能的护肤品。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种辐射防护材料，以解决上述背景技术中提出的现有防辐射材料存在无法在保证辐射防护功能的同时具有不易被皮肤吸收的特性且无毒副作用的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种辐射防护材料，包括以下的原料：杂化凝胶、复合溶胶以及适量的水溶性有机物；其中，所述杂化凝胶包括以下按照重量份的原料：钛源40-50份、锌源30-40份、银源5-15份、铈源5-25份，以及适量的分散剂；所述复合溶胶的有效成分包括以下按照重量份的原料：钛源20-40份、锌源5-15份、银源5-15份、铈源20-40份。
作为本发明进一步的方案：所述辐射防护材料是核壳结构，所述核壳结构是由所述杂化凝胶与复合溶胶制备的无机内核以及包覆在所述无机内核外层的水溶性有机物构成
作为本发明再进一步的方案：所述钛源为酞酸丁脂，所述锌源是醋酸锌、硝酸锌或硫酸锌中的任意一种，所述银源是醋酸银、硝酸银或硫酸银中的任意一种，所述铈源是醋酸铈、硝酸铈或硫酸铈中的任意一种。
作为本发明再进一步的方案：所述聚乙烯醇的添加量是所述杂化凝胶中钛源、锌源、银源和铈源重量总和的0.03-0.05倍。
作为本发明再进一步的方案：所述水溶性有机物是PEG(Polyethylene glycol，聚乙二醇)。
作为本发明再进一步的方案：所述水溶性有机物的添加量是所述杂化凝胶中钛源、锌源、银源和铈源重量总和的0.1-0.15倍。
作为本发明再进一步的方案：所述水溶性有机物是聚乙二醇，所述分散剂是聚乙烯醇。
优选的，所述水溶性有机物选用PEG-600或PEG-400。
作为本发明再进一步的方案：所述杂化凝胶的制备方法是按照比例称取钛源、锌源、银源、铈源以及聚乙烯醇采用常规的溶胶凝胶法进行共同混合，得到所述杂化凝胶，所述溶胶凝胶法的溶剂为常规的无水乙醇和/或水。
作为本发明再进一步的方案：所述复合溶胶的制备方法是按照比例称取钛源、锌源、银源、铈源以及无水乙醇并加入水和尿素进行共同混合，得到所述复合溶胶。
作为本发明再进一步的方案：所述水可以是选自纯净水、矿泉水、蒸馏水、去离子水或软水中的任意一种，这里并不作限定，可以根据需要进行选择。
作为本发明再进一步的方案：所述复合溶胶的制备方法是按照重量份称取钛源20-40份、锌源5-15份、银源5-15份、铈源20-40份以及40-60份的无水乙醇，并加入190-210份的去离子水和8-12份的尿素进行共同混合3-5h，干燥，静置，得到所述复合溶胶。
本发明实施例的另一目的在于提供一种辐射防护材料的制备方法，所述的辐射防护材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述杂化凝胶在有氧环境下进行加热处理，粉碎，分级筛选，得到初级烧结粉末；
将所述初级烧结粉末在无氧环境下进行加热烧结处理，粉碎，分级筛选，得到中级烧结粉末；
按照比例称取所述复合溶胶加入至所述中级烧结粉末中，混合均匀，干燥，粉碎，焙烧，然后进行粉碎，分级筛选，得到空心球型粉末；所述复合溶胶为所述中级烧结粉末体表层膜的主成份；
按照比例称取所述水溶性有机物加入至所述空心球型粉末中，超声分散1-3h进行混合均匀，在15-25℃真空干燥1-3小时，反复进行前述的超声分散操作与真空干燥操作2-3次，然后置于常规烘箱干燥处理18-24h，烘箱温度控制在20℃-30℃，取出进行气流粉碎，分级筛选，得到所述辐射防护材料。所述辐射防护材料是内核为无机纳米颗粒、外层包覆聚乙烯醇的核壳结构，可屏蔽衰减电磁和微量电离辐射线，无毒副作用，不被皮肤吸收，可通过隔离射线、清除自由基、防护辐射达到抑制纤维细胞增殖、抑制皮肤病源微生物、修护皮肤屏障的效果，达到综合的抵御环境污染对皮肤的损伤效果。
作为本发明再进一步的方案：在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述加热处理的温度是300℃-500℃。
作为本发明再进一步的方案：在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述初级烧结粉末的具体制备方法是使用现有的有氧烧结炉作主要干燥设备对所述杂化凝胶在300℃-500℃下进行加热处理，使所述杂化凝胶在空气条件下干燥，粉碎，分级筛选，得到初级烧结粉末。
作为本发明再进一步的方案：在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述加热烧结处理的温度是500℃-800℃。
作为本发明再进一步的方案：在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述无氧环境是在氩气或氮气保护的气氛环境。
作为本发明再进一步的方案：在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述中级烧结粉末的具体制备方法是将所述初级烧结粉末采用现有的加热炉在氩气或氮气保护条件下于500℃-800℃进行加热烧结处理，然后取出进行粉碎，分级筛选，得到中级烧结粉末。
作为本发明再进一步的方案：在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述焙烧的温度是200℃-450℃，所述复合溶胶的加入量是所述中级烧结粉末重量的2-4倍。
作为本发明再进一步的方案：在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述空心球型粉末的具体制备方法是按照比例称取所述复合溶胶加入至所述中级烧结粉末中，混合均匀进行浸泡，再进行真空干燥，反复真空干燥1-3遍后进行粉碎，置于常规气体保护的高温设备加热炉进行焙烧，加热炉温度控制在200℃-450℃，然后进行粉碎，分级筛选，得到空心球型粉末；其中，所述复合溶胶的加入量是所述中级烧结粉末重量的2-4倍。
作为本发明再进一步的方案：在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述水溶性有机物的加入量按照所述空心球型粉末与所述水溶性有机物的重量之比为75-90：20-35的比例进行加入。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述的辐射防护材料的制备方法制备得到的辐射防护材料。
本发明实施例的另一目的在于提供一种护肤品，部分包含上述的辐射防护材料。
作为本发明再进一步的方案：所述的辐射防护材料可与其它水性护肤品基底混合制备具有辐射防护功能的护肤品等。所述水性护肤品基底可以是基底液、水性基底乳等现有产品，具体制备方法可以参考现有技术，这里并不作赘述。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实施例制备的辐射防护材料具备优异的辐射防护功能，通过采用化学溶胶凝胶工艺结合核壳合成制备工艺制备出一种无毒害的辐射防护材料，制备得到的辐射防护材料是内核为无机纳米颗粒、外层包覆聚乙烯醇的核壳结构，可屏蔽衰减电磁和微量电离辐射线，无毒副作用，不被皮肤吸收，可作为功能组分与其它代工产品混合达到辐射防护功能，解决了现有防辐射材料存在无法在保证辐射防护功能的同时具有不易被皮肤吸收的特性且无毒副作用的问题。而提供的制备方法简便，成本低，制备的辐射防护材料性能好，微米尺度与空心结构既可防护辐射射线又不易被皮肤吸收，具有亲水性、易清洁的特点，可与其它水性护肤品基底混合制备具有辐射防护功能的护肤品，具有一定的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例3提供的中级烧结粉末的电镜图像。
图2为本发明实施例4提供的空心球型粉末的电镜图像。
图3为本发明实施例5提供的辐射防护材料的电镜图像。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
称取钛酸丁脂40g、硝酸铈25g、硝酸锌30g、硝酸银5g、聚乙烯醇5g，共同加入至50mL无水乙醇中，再加入去离子水500mL，混合均匀，调节pH值为6，加入尿素15g，共混6h，干燥，静置，得到杂化凝胶。
称取钛酸丁脂30g、醋酸铈30g、醋酸锌10g、醋酸银10g，共同加入至50mL无水乙醇中，再加入去离子水200mL，调节pH值为5，加入尿素10g，共混4h，干燥，静置，得到复合溶胶。
实施例2
将实施例1中制备的所述杂化凝胶使用现有的有氧烧结炉在500℃下进行加热处理4h，使所述杂化凝胶在空气条件下干燥，取出进行气流粉碎，分级筛选，得到初级烧结粉末。
实施例3
将实施例2中制备的所述初级烧结粉末放入氩气气氛保护的加热炉进行加热烧结处理，加热烧结温度控制在800℃，加热烧结处理4小时，然后取出进行气流粉碎，分级筛选，得到中级烧结粉末，为粗空心球结构。
将所述中级烧结粉末进行电镜表征，具体的电镜图像见图1所示。从图1中可以看出，制备的所述中级烧结粉末的形貌大致为球形，尺寸在12μm左右。
实施例4
称取实施例3中制备的所述中级烧结粉末50g以及实施例1中制备的复合溶胶150g进行搅拌混合2h，混合均匀进行浸泡，再进行真空干燥，反复真空干燥1至3遍后进行粉碎，置于常规气体保护的高温设备加热炉进行焙烧，加热炉温度控制在450℃，然后进行气流粉碎，分级筛选，得到空心球型粉末，为细空心球结构。
将所述空心球型粉末进行电镜表征，具体的电镜图像见图2所示。从图2中可以看出，制备的所述空心球型粉末的形貌基本为球形，尺寸在2.3μm左右。
实施例5
一种辐射防护材料，具体制备方法如下：
称取27g的PEG-600以及82g的实施例4中制备的所述空心球型粉末进行混合，超声分散2h，在20℃真空干燥2小时，重复进行前述的超声分散操作与真空干燥操作3次，然后置于常规烘箱中，温度控制在20℃至30℃，24h后取出进行气流粉碎，分级筛选，得到所述辐射防护材料。
将所述辐射防护材料进行电镜表征，具体的电镜图像见图3所示。从图3中可以看出，制备的所述辐射防护材料是内核为无机纳米颗粒、外层包覆聚乙烯醇的核壳结构，可屏蔽衰减电磁和微量电离辐射线，无毒副作用，不被皮肤吸收，可通过隔离射线、清除自由基、防护辐射达到抑制纤维细胞增殖、抑制皮肤病源微生物、修护皮肤屏障的效果，达到综合的抵御环境污染对皮肤的损伤效果。
实施例6
与实施例5相比，除了将所述PEG-600的加入量替换为35g以及实施例4中制备的所述空心球型粉末的加入量替换为90g外，其他与实施例5相同。
实施例7
与实施例5相比，除了将所述PEG-600的加入量替换为20g以及实施例4中制备的所述空心球型粉末的加入量替换为75g外，其他与实施例5相同。
实施例8
与实施例5相比，除了所述复合溶胶的制备方法是：称取钛酸丁脂20g、醋酸铈20g、醋酸锌5g、醋酸银5g，共同加入至50mL无水乙醇中，再加入去离子水200mL，调节pH值为5，加入尿素10g，共混4h，干燥，静置，得到复合溶胶。其他与实施例5相同。
实施例9
与实施例5相比，除了所述复合溶胶的制备方法是：称取钛酸丁脂40g、醋酸铈40g、醋酸锌15g、醋酸银15g，共同加入至50mL无水乙醇中，再加入去离子水200mL，调节pH值为5，加入尿素10g，共混4h，干燥，静置，得到复合溶胶。其他与实施例5相同。
实施例10
与实施例5相比，除了所述杂化凝胶的制备方法是：称取钛酸丁脂50g、醋酸铈5g、醋酸锌40g、醋酸银15g、聚乙烯醇5g，共同加入至550mL无水乙醇中，混合均匀，调节pH值为6，加入尿素15g，共混6h，干燥，静置，得到杂化凝胶。其他与实施例5相同。
实施例11
与实施例5相比，除了所述杂化凝胶的制备方法是：称取钛酸丁脂50g、硫酸铈5g、硫酸锌35g、硫酸银10g、聚乙烯醇5g，共同加入至50mL无水乙醇中，再加入去离子水500mL，混合均匀，调节pH值为6，加入尿素15g，共混6h，干燥，静置，得到杂化凝胶。其他与实施例5相同。
实施例12
与实施例5相比，除了所述杂化凝胶的制备方法是：称取钛酸丁脂45g、硫酸铈15g、硝酸锌30g、硫酸银10g、聚乙烯醇5g，共同加入至50mL无水乙醇中，再加入去离子水500mL，混合均匀，调节pH值为6，加入尿素15g，共混6h，干燥，静置，得到杂化凝胶。其他与实施例5相同。
实施例13
与实施例5相比，除了所述加热处理的温度是300℃、所述加热烧结处理的温度是500℃、所述焙烧的温度是200℃外，其他与实施例5相同。
实施例14
与实施例5相比，除了“称取实施例3中制备的所述中级烧结粉末50g以及实施例1中制备的复合溶胶100g进行搅拌混合2h”这一步骤不同外，其他与实施例5相同。
实施例15
与实施例5相比，除了“称取实施例3中制备的所述中级烧结粉末50g以及实施例1中制备的复合溶胶200g进行搅拌混合2h”这一步骤不同外，其他与实施例5相同。
性能试验
一、电离辐射防护功效验证
将实施例5中制备的辐射防护材料进行X射线屏蔽特性的测定，具体是通过高频数字平板照相系统Definium 8000(通用电气医疗系统有限公司)进行，测量条件为:(1)测量辐射防护材料与0.35毫米厚度的铅当量的放射防护服(北京科利达医疗设备发展有限公司)的屏蔽性能，比较屏蔽性能；(2)测量在X射线能量水平范围从40到140千伏峰值和大约10mAs的曝光时间，其中，经过40千伏的X射线照射得到的图像中，所述辐射防护材料对应的图像颜色与1mm厚铅防护服的图像颜色相近，颜色越接近说明辐射防护性能越好。
二、辐射性能测试
将实施例5、实施例11以及实施例12中制备的辐射防护材料进行辐射性能测试，具体的，测试仪器是热释光剂量仪(RGD-3B/S)，测量范围是0.01μGy-10Gy，线形小于1％偏差，光源稳定度不大于0.5％(连续10h)，最高加热温度是400℃，线性加热速率是1℃/s-40℃/s，具体的测试标准按照GBZ128-2002和GBZ207-2008进行表面吸收量，同时分别采用与每个所述辐射防护材料对应重量的铅作为对标样品测试表面吸收量，测试无防护表面的表面吸收量作为空白组，具体的测试结果见表1所示。
表1测试结果表
Figure BDA0002421293880000101
从表1的数据中可以看出，本发明实施例制备的辐射防护材料的辐射性能测试的表面吸收量均大于无防护表面吸收量；而且，实施例5中制备的辐射防护材料，表面吸收量为105mGy，达到对应的对标样品(铅)的表面吸收量的78.26％，实施例11中制备的辐射防护材料，表面吸收量为50.69mGy，达到对应的对标样品(铅)的表面吸收量的69.13％，实施例12中制备的辐射防护材料，表面吸收量为32.29mGy，达到对应的对标样品(铅)的表面吸收量的79.61％，本发明实施例通过采取常见的化学溶胶凝胶工艺结合核壳合成制备工艺制备出一种无毒害的辐射防护材料，可作为功能组分与其它代工产品混合达到辐射防护功能，此原料制备工艺简便、成本低、性能好，微米尺度与空心结构既可防护辐射射线又不易被皮肤吸收，具有亲水性，易清洁的特点，可与其它水性护肤品基底混合制造辐射防护功能护肤品等。
本发明实施例有益效果如下，本发明实施例制备的辐射防护材料具备优异的辐射防护功能，通过采用化学溶胶凝胶工艺结合核壳合成制备工艺制备出一种无毒害的辐射防护材料，制备得到的辐射防护材料是内核为无机纳米颗粒、外层包覆聚乙烯醇的核壳结构，可屏蔽衰减电磁和微量电离辐射线，无毒副作用，不被皮肤吸收，可作为功能组分与其它代工产品混合达到辐射防护功能，解决了现有防辐射材料存在无法在保证辐射防护功能的同时具有不易被皮肤吸收的特性且无毒副作用的问题。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种辐射防护材料，其特征在于，包括以下的原料：杂化凝胶、复合溶胶以及适量的水溶性有机物；其中，所述杂化凝胶包括以下按照重量份的原料：钛源40-50份、锌源30-40份、银源5-15份、铈源5-25份，以及适量的分散剂；所述复合溶胶的有效成分包括以下按照重量份的原料：钛源20-40份、锌源5-15份、银源5-15份、铈源20-40份。
2.根据权利要求1所述的辐射防护材料，其特征在于，所述辐射防护材料是核壳结构，所述核壳结构包括由所述杂化凝胶与复合溶胶制备的无机内核以及包覆在所述无机内核外层的水溶性有机物。
3.根据权利要求1所述的辐射防护材料，其特征在于，所述锌源是醋酸锌、硝酸锌或硫酸锌中的任意一种，所述银源是醋酸银、硝酸银或硫酸银中的任意一种，所述钛源为酞酸丁脂，所述铈源是醋酸铈、硝酸铈或硫酸铈中的任意一种，所述水溶性有机物是聚乙二醇，所述分散剂是聚乙烯醇。
4.根据权利要求1所述的辐射防护材料，其特征在于，所述杂化凝胶的制备方法是按照比例称取钛源、锌源、银源、铈源以及分散剂采用溶胶凝胶法进行共同混合，得到所述杂化凝胶；所述复合溶胶的制备方法是按照比例称取钛源、锌源、银源以及铈源并加入无水乙醇、水和尿素进行共同混合，得到所述复合溶胶。
5.一种如权利要求1-4任一所述的辐射防护材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述杂化凝胶在有氧环境下进行加热处理，粉碎，得到初级烧结粉末；
将所述初级烧结粉末在无氧环境下进行加热烧结处理，粉碎，得到中级烧结粉末；
按照比例称取所述复合溶胶加入至所述中级烧结粉末中，混合均匀，干燥，粉碎，焙烧，然后进行粉碎，得到空心球型粉末；
按照比例称取所述水溶性有机物加入至所述空心球型粉末中，混合均匀，干燥，粉碎，得到所述辐射防护材料。
6.根据权利要求5所述的辐射防护材料的制备方法，其特征在于，在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述加热处理的温度是300℃-500℃，所述加热烧结处理的温度是500℃-800℃，所述焙烧的温度是200℃-450℃。
7.根据权利要求5所述的辐射防护材料的制备方法，其特征在于，在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述复合溶胶的加入量是所述中级烧结粉末重量的2-4倍。
8.根据权利要求5所述的辐射防护材料的制备方法，其特征在于，在所述的辐射防护材料的制备方法中，所述水溶性有机物的加入量按照所述空心球型粉末与所述水溶性有机物的重量之比为75-90：20-35的比例进行加入。
9.一种采用权利要求5-8任一所述的辐射防护材料的制备方法制备得到的辐射防护材料。
10.一种护肤品，其特征在于，部分包含如权利要求1或2或3或4或9所述的辐射防护材料。
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