一种高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂及其制备技术制造技术

本发明专利技术涉及一种高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂及其制备技术，以天然片状矿物高岭石为载体矿物原料，采用直接沉淀法，第1是按质量比4:1称取六水硝酸锌和高岭石矿物原料粉末，在蒸馏水中搅拌混合得到六水硝酸锌‑高岭石混合液体；第2按六水硝酸锌和碳酸钠摩尔比1:1.5～3.5称取碳酸钠，溶于蒸馏水后加入前混合液体中，搅拌得到前驱体碳酸锌‑高岭石混合液体；第3是离心洗涤去除混合液体中杂质，得到前驱体碳酸锌‑高岭石混合物；第4是烘干混合物，温度105℃，时间3h～6h；第5是焙烧前烘干物料，升温速率10℃～15℃/min，焙烧温度350℃～550℃，保温1h～3h，即得到高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂。效果明显，安全性好，工艺简单，推广应用容易，用途广泛，社会经济效益显著。

A nano ZnO Composite anti UV agent supported on kaolinite and its preparation technology

【技术实现步骤摘要】
一种高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂及其制备技术1、
本专利技术涉及一种高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂及其制备技术，采用直接沉淀法法使纳米ZnO包覆在天然片状矿物高岭石表面，得到高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂，适用于抗紫外材料或紫外屏蔽材料领域。2、
技术介绍
2.1紫外线概念紫外线(Ultraviolet，简称UV)是一种波长为200nm～400nm的电磁波。太阳光中的紫外线，根据波长的不同可分为长波紫外线UVA(320～400nm)、中波紫外线UVB(280～320nm)和短波紫外线UVC(200～280nm)三个区段。适当的阳光照射可以提高机体细胞含氧量，降低血糖和胆固醇含量，增强人体活力。但过度久晒暴晒，就容易诱发和加重多种皮肤病，如晒斑、雀斑、座疮等，严重时还会损害机体内脏器官。现将紫外线各区段的基本特点整理如表1所示。表1紫外线的分类及特点短波紫外线UVC被臭氧层吸收，达不到地面，对人体无作用。中波紫外线UVB的能量最高，极大部分被皮肤真皮吸收，引起真皮血管扩张，呈红肿、水泡等症状。如果长久受到UVB照射会导致皮肤出现红斑、炎症、皮肤老化，严重的会引起皮肤癌。由于日常生活中，肌肤接触到的紫外线95％以上为UVA，其穿透力强，会引起皮肤光致老化，导致皮肤癌，近年来UVA也逐渐引起人们的关注。紫外线不仅对人的身体产生危害，其对涂料、塑料、油墨及其他高分子材料也有一定的损害和老化作用，使高分子材料产生失光、褪色、黄变、开裂、脱皮、脆化、粉化、强度降低及分层等现象。即使是室内的光及通过玻璃窗透射的太阳光也都会使一些材料老化。由此可见，紫外线对人们身体健康和高分子材料等都有不可忽视的危害作用，因此抗紫外剂或紫外屏蔽材料的研究与应用具有重要的实际意义。2.2紫外屏蔽材料的研究与技术现状自从紫外线的危害被人类发现以来，人们开始采取一定的手段来屏蔽紫外线。用于人体皮肤保护的紫外屏蔽材料主要有两类：一类是抗紫外纺织品，包括防晒衣、防晒帽、防晒手套以及防晒伞等等。一类是抗紫外涂剂，主要是日常生活中使用的防晒护肤品或化妆品，它是利用抗紫外防晒剂(有机或无机)相互配合或是与其他成分进行复配，制成膏状或液态半液态制品。用于高分子材料保护的紫外屏蔽材料主要是具有紫外屏蔽功能的填料，但这方面的研究还比较薄弱。护肤品或化妆品中的抗紫外剂是指能有效地吸收或散射太阳辐射，可以减低对皮肤伤害的物质，它可以有效地吸收或散射太阳光中的长波紫外线(UVA)和中波紫外线(UVB)。按其防护作用机理可分为物理防晒剂和化学防晒剂，通常又分别称之为无机防晒剂和有机防晒剂。化学防晒剂(有机防晒剂)也称为紫外线吸收剂，主要是指能吸收有伤害作用的紫外辐射的有机化合物。其中，叔丁基甲氧基二苯甲酰甲烷是目前防晒化妆品中最具代表性的UVA段紫外线吸收剂，甲氧基肉桂酸异辛酯是目前防晒化妆品中使用最广泛的UVB段紫外线吸收剂。但是，有机防晒剂往往在耐热性、稳定性、紫外吸收范围、毒副性等方面需要严格把关，它只在单一波段起作用(UVA或UVB)，并且在光的作用下还可能分解并失去防晒效果，有效作用时间短。与之相比之下，无机防晒剂(物理防晒剂)则要更稳定更安全，它们在少量吸收紫外线的同时主要通过散射紫外线光线来达到防晒目的。由于无机防晒剂具有高效性、安全性、持久性等优点，被越来越广泛的使用。目前的无机防晒剂(物理防晒剂)主要是TiO2和ZnO，它们均为半导体材料，TiO2主要针对UVB防护，ZnO则主要屏蔽UVA。但二者的防晒和紫外屏蔽效果均与它们的颗粒尺寸大小或纳米效应有着密切的关系。前人的研究结果表明，当二者为纳米颗粒时，即TiO2粒径为30～50nm(祖庸等,1998)和ZnO粒径为10～35nm时，表现出突出的纳米效应，具有优异的防晒紫外屏蔽效果(姚超等，2003)。纳米ZnO作为一种广泛使用的物理防晒剂，它屏蔽紫外线的原理是吸收和散射紫外线，由于具有粒径小、比表面积大、稳定性好、刺激性小等特点；除了具有良好的紫外屏蔽性能，还具有安全性、稳定性、耐热性和一定的抗菌性等优点，所以近年来在防晒护肤品或化妆品领域得到了广泛的应用。但是，由于纳米ZnO具有极性弱和纳米颗粒十分微小的特性，表面能高，使纳米颗粒处于热力学非稳定状态，趋向于团聚，从而限制其纳米效应和紫外屏蔽效果的发挥。并且，在护肤品或化妆品制造过程中，纳米ZnO粒子难以分散到原始粒径，在UVA、UVB、UVC波段的紫外吸收效果降低，其透明性和紫外屏蔽性能不能充分发挥，在实际应用中作为防晒剂的效果不佳。概括起来，纳米ZnO作为一种无机防晒剂，目前还存在以下主要问题：(1)团聚问题：纳米ZnO的表面能高，颗粒趋向于团聚。(2)分层问题：防晒产品的乳化剂密度约为0.96-1.1g/cm3，而纳米ZnO的密度约为5.6g/cm3，所以当高密度的纳米ZnO掺入乳化剂时，很容易沉淀，产生分层现象。这种分层现象大大限制了纳米ZnO材料的使用效能，不能直接与普通化妆品混合使用。如果单独使用，也会与分散液产生分层现象，必须充分摇匀才能使用。这不仅给使用者带来不便，而且增大了使用成本。(3)健康问题：防晒产品中的纳米ZnO容易聚集在人体皮肤角质层、毛囊皮脂腺开口处和皱纹处，由于人面部毛孔大小一般在20μm，所以过多使用容易堵塞皮肤毛孔，不利于汗液的分泌，容易引起皮肤感染。而且，微量锌还可能经皮肤吸收进入血液，这对人体健康、尤其是晒伤和皮肤受损患者是非常不利的。(4)美观问题：由于纳米ZnO的团聚作用，抹在皮肤上可能会产生不自然发白现象，影响了美观效果。(5)环境问题：Zn2+的溶解和活性氧的产生可能对环境和生态系统有一定的影响，而且不容易回收利用。(6)价格问题：由于纳米ZnO不能直接与普通化妆品混合使用，为了克服单独使用时分散液产生分层现象，在实际使用中必须采用小型特殊的容器和装置，大大增加了物理防晒产品生产和使用成本，使该类产品的市场格普遍偏高，限制了它的用量。2.3纳米ZnO的制备技术现状根据原料的状态和制备工艺不同，纳米ZnO的制备方法主要有液相法、固相法和气相法三类。其中气相法由于反应条件苛刻、生产成本高、产品纯度低等缺点不适合被广泛应用。目前制备纳米ZnO主要采用液相法和固相法，其主要优缺点如表2所示。表2纳米ZnO主要制备方法的优点和缺点2.4矿物负载纳米ZnO复合抗紫外剂的研究技术现状解决纳米ZnO团聚、分层等问题，可从两方面入手：一是采用一定的制备方法，对纳米ZnO进行改性，对纳米ZnO形貌进行调控等；一是将矿物作为载体来负载纳米ZnO。前人的主要研究进展如下：US6086666公开了一种采用水解沉淀法制备片状矿物负载纳米ZnO抗紫外材料的方法，其特征是在一定反应温度下把锌源和沉淀剂加入矿物的水溶液中进行反应，一定时间后进行过滤烘干煅烧，得到抗紫外复合材料，其中的片状材料可以是白云母、绢云母、滑石、高岭石。CN104017393A公开了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂及其制备技术，以天然片状矿物高岭石为载体矿物原料，采用直接沉淀法制备高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂，其特征是：/n(1)制备六水硝酸锌-高岭石混合液体：按质量比4:1分别称取一定质量的六水硝酸锌(Zn(NO

【技术特征摘要】
1.一种高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂及其制备技术，以天然片状矿物高岭石为载体矿物原料，采用直接沉淀法制备高岭石负载纳米ZnO复合抗紫外剂，其特征是：
(1)制备六水硝酸锌-高岭石混合液体：按质量比4:1分别称取一定质量的六水硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)和高岭石矿物原料粉末，先将六水硝酸锌溶于一定量的蒸馏水中，磁力搅拌10min，再将高岭石粉末加入其中，磁力搅拌30min，得到六水硝酸锌-高岭石混合液体；
(2)制备前驱体碳酸锌-高岭石混合液体：按六水硝酸锌和碳酸钠摩尔比1:1.5～3.5称取一定质量的碳酸钠(Na2CO3)，先溶于一定量的蒸馏水中，再将碳酸钠水溶液加入到六水硝酸锌-高岭石混合液体中，继续磁力搅拌30min～40min，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪灵，董秋冶，梁唯丛，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51