碳点在制备防紫外线产品中的应用制造技术

本发明专利技术公开碳点在制备防紫外线产品中的应用，其中，防紫外线产品可为纤维、化妆品、涂料、油墨或树脂。由碳点制得的防紫外线产品，吸收UVA和UVB的效果显著，生产成本低廉，所得产品具有安全(无毒)、稳定(不易分解)等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳点的一种新用途，具体来说，是碳点作为UV吸收剂，在制备防紫外线产品中的应用。
技术介绍
UV(紫外线)是一种人类无法看见的光波，其波长范围在200nm～400nm之间，地面接收到的紫外线主要是UVA(黑斑紫外线，波长在320～400nm之间)和UVB(红斑紫外线，波长在280～320nm之间)，这些UV辐射引起工业产品的劣化，例如塑性材料的变硬易裂、橡胶的的硬化变脆、涂料的变色等，并且对人类皮肤造成不可忽视的损伤，因此研制出UV吸收谱宽、稳定性好的UV吸收剂成为工业发展和日常生活的共同需求。传统的UV吸收剂主要包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类、三基色荧光粉、LED用荧光粉、氟化物体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系和硫化物体系等。但是，传统的UV吸收剂存在诸多缺陷：1、多为高分子有机材料，合成过程中多用到毒性原材料，如苯类等，添加到终端成品中难免存在毒性原材料或着毒性中间产物，UV吸收剂作为一种存在于人们日常生活中并经常接触到的产品，如化妆品、合成纤维等，直接或间接的危害人们的健康与安全；2、传统的UV吸收剂多为单一UV吸收剂，吸收紫外线波普范围也相应比较单一，要么主要吸收UVA，要么是主要吸收UVB，只有多种混用才能实现同时吸收UVA和UVB的效果，复配型的UV吸收剂制造工序复杂；3、传统的UV吸收剂成本昂贵，市场平均售价在50-80元/kg，占据了工业产品较大的添加剂成本支出比例；4、影响产品的透明性，限制了UV吸收剂的使用范围；5、相容性差，应用到其它材料中的范围有限。碳点(CarbonDots,CDs)，又称碳量子点、荧光碳点等，是近几年出现的一种新型荧光碳纳米粒子。2006年，孙亚平等(CaoL,WangX,MezianiMJ,etal.Carbondotsformultiphotonbioimaging[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2007,129(37):11318-11319.)通过热压石墨粉末和粘合剂的混合物制备碳靶，再进行激光烧蚀，制备出无荧光性能的碳纳米粒子，然后经过硝酸回流氧化，PEG1500N或4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷二胺(TTDDA)进行表面钝化，得到荧光性能较好的碳纳米粒子，并首次称其为碳点。碳点，是一种近似球形且直径小于10nm的零维半导体纳米晶体，由极少分子或是原子组成的纳米团簇，碳点的粒径一般只有几个纳米，远小于普通量子点，通常由C、H、O、N四种基本元素组成。碳点在紫外区域光谱吸收较强，吸收范围可延伸至可见光区，经激发后，能产生光致发光现象，即发射荧光。鉴于碳点的低毒性和生物相容性，碳点目前主要应用于生物成像及生物标记领域中。由于一些研究表明，在某些载体中，如合成橡胶中，直接添加碳点是无任何的UV吸收效果，主要表现为：载体与碳点不相容，因此限制了碳点的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供碳点的一种新用途,以解决上述问题的至少一个。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了碳点在制备防紫外线产品中的应用。其中，防紫外线产品为纤维、化妆品、涂料、油墨或树脂。纤维为聚乙烯醇纤维或羧甲基纤维素钠；化妆品为防晒乳液或防晒霜；涂料为油性漆或水性漆；油墨为水性油墨或紫外光固化油墨；树脂为LED封装用环氧树脂或有机硅树脂。。本专利技术中，通过将制备的碳点直接加入到纤维、化妆品、树脂、涂料或油墨中，即可制备得到防紫外线产品，充分搅拌混合可使碳点均匀分散在制备产品的原料中，避免了碳点的团聚现象。本专利技术通过将碳点加入到原料中制备得防紫外产品，所制备的防紫外线产品具有较宽的紫外吸收范围，能同时吸收UVA和UVB。通过将该制备的碳点添加到纤维、化妆品、涂料、油墨或树脂中，使产品具有吸收紫外线的作用，降低化妆品的紫外线透过率，延长涂料、树脂、纤维或油墨等产品的使用寿命。此外，碳点作为一种新型的紫外线吸收剂，除了继承碳材料毒性小，生物相容性好等优点之外，还具有光学稳定性好、易于功能化等无可比拟的优势，因此可应用于纤维、化妆品、涂料、油墨或树脂中。另外，碳点制作工序简单，成本非常低廉、耐高温、不易分解，具有良好的稳定性，通过添加到其它产品中也能使其它产品保持持久的紫外线吸收活性。附图说明图1为实施例1制得的碳点的透光率图谱；图2为实施例1制得的碳点的透射电镜图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。碳点制备：称取1.5g无水柠檬酸溶解于35ml蒸馏水，加入0.8ml乙二胺，混合均匀后加入到反应釜中，于210℃进行反应6h，冷却后取出反应液，经分子量为1000的透析袋透析后，将剩余液体进行减压蒸馏，所得残留物即为流动体的碳量子点，经冷冻干燥后可得固体成品碳点，或制备成碳点溶液备用。对制得的流动性碳点加水，稀释浓度至1μg/g进行透光率检测，如图1碳点的透光率图谱所示，制备的碳点在200-400nm光波长范围内，包括280-400nm波长范围的光，即UVA和UVB区域，有明显的吸收，吸收峰Ⅰ：λmax≈267nm，透光率约为36％；吸收峰Ⅱ：λmax≈357nm，透光率约为3％；表明所制备的碳点对UVA和UVB具有良好的吸收效果，通过调整碳点浓度可以实现碳点对紫外线的完全吸收。对制得的碳点进行透射电镜检测，如图2所示，黑色暗斑即为制备的碳点，碳点为近圆形，分散均匀，粒径分布范围较集中。1、碳点在聚乙烯醇纤维上的应用，加入量一般为0.01％～1.2％，具体操作过程如下：称取9g分子量为60000～150000的聚乙烯醇，溶于去离子水中，平均分成3份，分别加入5mg的碳点(所得产品标记为样品1)、10mg的碳点(所得产品标记为样品2)、20mg的碳点(所得产品标记为样品3)，混合均匀，采用真空干燥(60～80℃)的方法制得聚乙烯醇纤维。对制得的聚乙烯醇纤维进行观察，用太阳光辐射光谱仪进行防紫外测试，选用波长范围为200-400nm光对其照射，将其吸收波长和透光率记录中表1中。表12、碳点在羧甲基纤维素钠上的应用，加入量一般为0.01％～1.5％，具体操作过程如下：称取7.5g纯度为92％的羧甲基纤维素钠，溶于去离子水中，平均分成3份，分别加入10mg碳点(所得产品标记为样品1)、20mg的碳点(所得产品标记为样品2)、40mg碳点(所得产品标记为样品3)，充分搅拌混合均匀，真空干燥箱中，于30-60℃固化制得透明的淡黄色羧甲基纤维素纤维薄膜。对制得的羧甲基纤维素纤维薄膜进行观察，用太阳光辐射光谱仪进行防紫外测试，选用波长范围为200-400nm光对其照射，将其吸收波长和透光率记录中表2中。表23、碳点在防晒乳液上的应用，加入量一般为0.01％～2.0％，具体操作过程如下：依次取12.0g阿伏苯宗、50.0g水杨酸盐、23.0ml氧苯酮、3.0g消泡剂、34g乳化增稠剂、78g水，搅拌20分钟后，平均分成3份，分别加入3mg碳点(所得产品标记为样品1)、8mg的碳点(所得产品标记为样品2)、16mg碳点(所得产品标记为样品3)，充分搅拌混合均匀，即制得防晒乳液。对制得的防晒乳液进行观察，用太阳光辐射光谱仪进行防紫外测试，选用波长范围为200-400nm光对其照射，将其吸收波长和本文档来自技高网...

【技术保护点】
碳点在制备防紫外线产品中的应用。

【技术特征摘要】
1.碳点在制备防紫外线产品中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述防紫外线产品为纤维、化妆品、涂料、油墨或树脂。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述纤维为聚乙烯醇纤维或羧甲基纤维素钠。4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述化...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜虹，
申请(专利权)人：广州居一安照明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44