一种纤维素基紫外防护剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维素基紫外防护剂及其制备方法与应用，属于紫外线防护剂制备技术领域。本发明专利技术通过乙酰乙酸化纤维素与醛、铵在溶剂中进行多组分反应，过滤、洗涤、干燥得到纤维素基紫外防护剂。本发明专利技术制备的纤维素基紫外防护剂稳定、安全、无毒，在紫外区有强烈的吸收效果，UVC透过率0％，UVB透过率0％，UVA透过率＜4％，是广谱型高效紫外防护剂，可制备成溶液分散、乳液、膜、纤维、粉末等状态，可应用于化妆品、涂料、纺织品、建筑、造纸、电子等领域。而且纤维素是生物可降解材料，符合绿色环保的要求；同时以纤维素为原料，简单易得，获取途径绿色环保。色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素基紫外防护剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于紫外线防护剂制备
，具体涉及一种纤维素基紫外防护剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]紫外线是达到地球表面的太阳光中能量最高的部分，过量紫外线照射会损害人体免疫系统，加速肌肤老化，导致各种皮肤病，甚至引起皮肤癌。通常将紫外线细分为三个区域：UVA(400
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320nm),UVB(320
‑
290nm)和UVC(290
‑
100nm)，其中UVC辐射几乎被大气层吸收和散射，不能到达地球表面，因此不具有直接的生理作用；UVB辐射可以穿透人体表皮照射到真皮表面，能产生强烈的皮肤光损伤，经长久照射后，会出现红斑、炎症；UVA穿透力远比UVB强，可直达皮肤的真皮层，引起皮肤变黑、色素沉着以及老化，甚至导致皮肤癌。
[0003]目前，紫外防护剂主要分为：物理紫外防护剂，化学紫外防护剂。物理紫外防护剂通过反射及散射紫外线从而起到保护作用，它主要为金属氧化物、矿物粘土、炭黑等。但是这些物理紫外防护剂在使用时通常会对材料造成一定的着色现象，具有不易分散、团聚等问题，若用于防晒化妆品种会引起皮肤的不适感，堵塞毛孔。化学紫外防护剂通常是有机小分子化合物，能吸收某一波段的紫外线，但是小分子紫外防护剂容易渗透皮肤细胞，引起过敏反应。此外，小分子紫外防护剂渗入海洋后会形成对小型生物和珊瑚礁有害的水生环境。因此，开发高分子紫外防护剂是非常有前景。高分子紫外防护剂不仅能克服物理紫外防护剂和化学紫外防护剂的一些缺点，还能发挥高分子自身的成膜性、低刺激性、扩散性等特点。
[0004]纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖高分子，是取之不尽用之不竭的天然可再生资源。此外，纤维素分子链上存在丰富的羟基，为其化学改性创造了良好的条件。基于以上背景，将纤维素通过简单的化学改性，在赋予紫外吸收性能的同时保持纤维素原本的特性，开发纤维素在紫外防护领域的应用是本专利技术研究的重点。基于已有技术文献《基于乙酰乙酸化学的纤维素改性及应用拓展》，我们了解到对纤维素材料进行非均相乙酰乙酸改性可以得到乙酰乙酸纤维素产物，进一步通过Hantzsch反应生产含有1,4
‑
二氢吡啶环结构的荧光纤维素产物。不过该技术文献没有讨论这种材料在紫外线防护领域的应用，同时也没有探讨不同醛的选择对于紫外防护效果的影响。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提供一种纤维素基紫外防护剂的制备方法。本专利技术首先对纤维素原料进行化学改性得到乙酰乙酸纤维素，或者直接以乙酰乙酸基纤维素衍生物为原料，然后通过多组分反应进一步制备含1,4
‑
二氢吡啶共轭基团的新型纤维素基紫外防护剂。
[0006]本专利技术的另一目的是提供纤维素基紫外防护剂。
[0007]本专利技术的再一目的是提供该纤维素基紫外防护剂的应用。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0009]一种纤维素基紫外防护剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]乙酰乙酸化纤维素与醛、铵在溶剂中进行多组分反应，过滤、洗涤、干燥得到纤维素基紫外防护剂。
[0011]优选的，所述乙酰乙酸化纤维素的制备方法为：将纤维素放入溶剂1中，加入乙酰乙酸酯进行改性反应，得到乙酰乙酸化纤维素。
[0012]进一步优选的，所述溶剂1为N,N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、离子液体中的至少一种；
[0013]进一步优选的，所述乙酰乙酸酯为乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸丙酯、乙酰乙酸丁酯、乙酰乙酸戊酯、乙酰乙酸己酯、乙酰乙酸庚酯、乙酰乙酸仲丁酯、乙酰乙酸异丁酯、乙酰乙酸异丙酯、乙酰乙酸异戊酯、乙酰乙酸正辛酯、乙酰乙酸叔丁酯中的至少一种。
[0014]进一步优选的，所述乙酰乙酸酯与纤维素的质量之比为20：1～0.5：1；
[0015]进一步优选的，所述纤维素在溶剂1中的质量百分比浓度为0.1
‑
10％；
[0016]进一步优选的，所述改性反应的温度为80
‑
150℃，时间为1～12小时。
[0017]进一步优选的，所述乙酰乙酸化纤维素为粉末或膜；所述粉末为改性反应后过滤、洗涤、干燥得到；所述膜为改性反应后成膜、过滤、洗涤、干燥得到；
[0018]更优选的，所述洗涤为无水乙醇洗涤；无水乙醇的使用量为溶剂1的5
‑
10倍。
[0019]优选的，所述的醛为脂肪醛或者芳香醛；
[0020]进一步优选的，所述醛为甲醛、乙醛、己醛、十二醛、十六醛、十八醛、苯甲醛、对羟基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、香草醛、3,4
‑
二甲氧基苯甲醛、糠醛、3，4二羟基苯甲醛、丁香醛、水杨醛、对茴香醛中的至少一种；
[0021]优选的，所述铵为铵盐。
[0022]进一步优选的，所述的铵为乙酸铵、甲酸铵、碳酸铵、硫酸铵、草酸铵中的至少一种。
[0023]优选的，所述乙酰乙酸化纤维素、醛和铵的质量之比为10：3：6～20：6：6；所述乙酰乙酸化纤维素在溶剂中的质量百分比浓度为0.1％
‑
5％。
[0024]优选的，所述溶剂为乙醇、水或乙醇和水的混合溶剂；所述多组分反应的温度为15
‑
25℃，时间为1～12小时。所述乙醇和水的混合溶剂中乙醇和水的体积比为0：1～1：0。
[0025]优选的，所述洗涤为无水乙醇洗涤；无水乙醇的使用量为溶剂的5
‑
10倍。
[0026]优选的，所述纤维素包括细菌纤维素或天然植物纤维素；细菌纤维素和天然植物纤维素来源广泛，获取途径简单、绿色环保。
[0027]上述的制备方法制备得到的纤维素基紫外防护剂。所述纤维素基紫外防护剂稳定、安全、无毒，在紫外区有强烈的吸收效果，是广谱型高效的紫外防护剂，可制备成溶液分散、乳液、膜、纤维、粉末等状态。
[0028]上述的纤维素基紫外防护剂在制备紫外防护材料中的应用。包括化妆品、涂料、纺织品、建筑材料、造纸、电子材料。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030](1)本专利技术采用多组分反应制备纤维素基紫外防护剂，反应条件温和，反应效率高。
[0031](2)本专利技术的纤维素基紫外防护剂在紫外区所有波段都有强烈的吸收效果；尤其优选的醛原料所得产物紫外吸收效果更好。
[0032](3)本专利技术的纤维素基紫外防护剂可制备成溶液分散、乳液、膜、纤维、粉末等状态，可应用于化妆品、涂料、纺织品、建筑、造纸、电子等领域。
[0033](4)本专利技术的纤维素基紫外防护剂稳定、安全、无毒，在紫外区有强烈的吸收效果，UVC透过率0％，UVB透过率0％，UVA透过率＜4％，是广谱型高效紫外防护剂；而且纤维素是生物可降解材料，符合绿色环保的要求；同时以纤维素为原料，简单易得，获取途径绿色环保。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素基紫外防护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：乙酰乙酸化纤维素与醛、铵在溶剂中进行多组分反应，过滤、洗涤、干燥得到纤维素基紫外防护剂。2.根据权利要求1所述的纤维素基紫外防护剂的制备方法，其特征在于，所述乙酰乙酸化纤维素的制备方法为：将纤维素放入溶剂1中，加入乙酰乙酸酯进行改性反应，得到乙酰乙酸化纤维素。3.根据权利要求2所述的纤维素基紫外防护剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂1为N,N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、离子液体中的至少一种；所述乙酰乙酸酯为乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸丙酯、乙酰乙酸丁酯、乙酰乙酸戊酯、乙酰乙酸己酯、乙酰乙酸庚酯、乙酰乙酸仲丁酯、乙酰乙酸异丁酯、乙酰乙酸异丙酯、乙酰乙酸异戊酯、乙酰乙酸正辛酯、乙酰乙酸叔丁酯中的至少一种。4.根据权利要求2所述的纤维素基紫外防护剂的制备方法，其特征在于，所述乙酰乙酸酯与纤维素的质量之比为20：1～0.5：1；所述纤维素在溶剂1中的质量百分比浓度为0.1
‑
10％；所述改性反应的温度为80
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150℃，时间为1～12小时；所述乙酰乙酸化纤维素为粉末或膜。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡安，祁海松，彭芳，刘宏臣，郭磊，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：