本發(fā)明涉及一種紫外線屏蔽劑的制備方法，屬于無機納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

適量紫外線有利于人體健康，但過量紫外線則可能傷害眼睛、加速皮膚老化并可誘發(fā)皮膚疾病甚至引發(fā)癌癥。尤其近年來，隨著全球二氧化碳的排放量劇增，大氣層中臭氧層的日趨稀薄，使到達(dá)地面的紫外線強度日益增加，導(dǎo)致各種日光性皮膚病患者人數(shù)顯著增長。在世界范圍內(nèi)，紫外線的防護已經(jīng)引起各國的廣泛重視，也引起了人們對防紫外線用品的廣泛研究與開發(fā)。紫外線屏蔽劑通常是一些含有電子接收和釋放基團的芳香族化合物或者無機納米粉體材料。這些物質(zhì)分子吸收紫外線后，容易形成電子激發(fā)態(tài)，進而引起一系列的光物理過程和光化學(xué)反應(yīng)。

紫外線屏蔽劑大體上可分為有機紫外線屏蔽劑和無機紫外線屏蔽劑（主要是金屬氧化物納米粒子）兩類，有機紫外線屏蔽劑主要包括對氨基苯甲酸衍生物、氧苯酮類、3,5,5-三甲基環(huán)己醇基氨茴酸甲酯和二苯甲酰甲烷類，他們雖然紫外線吸收效率高，但是存在熱穩(wěn)定性不佳、在使用過程中易損失、容易被自由基降解等缺點；無機紫外線屏蔽劑主要包括一些天然礦物材料和金屬氧化物，特別是一些納米氧化物，如納米tio2、納米zno、納米sio2、納米al2o3、納米fe2o3等，無機紫外線屏蔽劑盡管光、熱穩(wěn)定性好，但是制成納米粉體所需的成本較高，而且有很高的光催化活性，能夠氧化和降解其周圍其他成分，影響紫外線屏蔽性能的發(fā)揮。因此尋找一種穩(wěn)定性能好，在使用過程中不易被降解，且具有較高的紫外線屏蔽性能的紫外線屏蔽劑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對傳統(tǒng)的紫外線屏蔽劑具有較高的光催化活性，能夠氧化和降解其周圍其他成分，影響紫外線屏蔽性能的發(fā)揮的問題，提供了一種紫外線屏蔽劑的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）按質(zhì)量比1:3，將鈦酸四丁酯與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液攪拌混合，并調(diào)節(jié)ph至2.0～2.5，待調(diào)節(jié)完成后，攪拌混合并靜置陳化5～7天，得混合溶膠，將混合溶膠煅燒后靜置冷卻至室溫，得煅燒物并球磨過150目篩，制備得納米二氧化鈦粉末；

（2）按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份去離子水、20～25份四丙基氫氧化銨，20～25份正硅酸乙酯攪拌混合并油浴加熱15～20h，靜置冷卻至室溫后，離心分離并收集下層沉淀，洗滌干燥后得干燥物顆粒；

（3）按質(zhì)量比1:10，將氧化銦錫與干燥物顆粒攪拌混合并球磨過200目篩，得球磨粉末，再按質(zhì)量比1:20，將球磨粉末與無水乙醇攪拌混合，超聲分散得改性分散液；

（4）按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份改性分散液、10～15份納米二氧化鈦粉末和2～3份硅烷偶聯(lián)劑kh-550攪拌混合并油浴加熱3～5h，靜置冷卻至室溫，隨后過濾得濾餅，將濾餅干燥、煅燒、碾磨、過200目篩，即可制備得一種紫外線屏蔽劑。

步驟（1）所述的調(diào)節(jié)ph采用的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％醋酸溶液。

步驟（1）所述的煅燒溫度為200～250℃。

步驟（2）和步驟（4）中任意一項所述的油浴加熱溫度為100～110℃。

步驟（4）所述的煅燒溫度為500～550℃。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明首先制備分子篩薄膜，將其覆蓋至紫外屏蔽劑表面，由于分子篩膜具有優(yōu)異的篩分作用，只有與分子篩孔道大小相當(dāng)或更小的反應(yīng)物和產(chǎn)物才能透過進入屏蔽劑內(nèi)部，從而實現(xiàn)對屏蔽劑表面的包覆，阻止其與材料進行充分接觸，使其無法對周圍材料進行氧化和降解。

（2）本發(fā)明包覆的分子篩膜具有優(yōu)良的孔隙結(jié)構(gòu)，可在紫外屏蔽劑表面形成具有孔洞結(jié)構(gòu)的包覆性薄膜，而紫外光可通過孔洞與紫外光屏蔽劑相接觸，同時分子篩本身具備的優(yōu)異的催化作用可以與紫外屏蔽劑之間發(fā)生協(xié)同作用，獲得良好的催化效果，在不降低材料氧化強度的同時，又可以在改性聚合物基體耐久性能的同時提高材料與基體之間相容性，所以本發(fā)明制備的紫外線屏蔽劑可有效吸附紫外線并降低其對材料自身光催化活性，同時經(jīng)分子篩薄膜催化，紫外線屏蔽率可達(dá)96.5％以上。

具體實施方式

首先按質(zhì)量比1:3，將鈦酸四丁酯與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液攪拌混合，隨后在35～40℃水浴加熱下，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%醋酸溶液調(diào)節(jié)ph至2.0～2.5，待滴加完成后，保溫攪拌2～3h后，再靜置陳化5～7天，制備得混合溶膠；將混合溶膠置于120～130℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱10～15min后，按2℃/min升溫至200～250℃，保溫煅燒2～3h后，靜置冷卻至室溫，得煅燒物并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，過150目篩，制備得納米二氧化鈦粉末；按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份去離子水、20～25份四丙基氫氧化銨，20～25份正硅酸乙酯置于燒杯中，在室溫下攪拌混合20～24h后，再轉(zhuǎn)移至100～110℃下，油浴加熱15～20h；待油浴加熱完成后，靜置冷卻至室溫，在1800～2500r/min下離心分離并收集下層沉淀，用去離子水洗滌下層沉淀至洗滌液呈中性后，在75～80℃下干燥6～8h，得干燥物顆粒；按質(zhì)量比1:10，將氧化銦錫與干燥物顆粒攪拌混合，在350～400r/min下球磨3～5h后，過200目篩，得球磨粉末，隨后按質(zhì)量比1:20，將球磨粉末與無水乙醇攪拌混合，在200～300w下超聲分散10～15min，制備得改性分散液；按重量份數(shù)計，分別稱量45～50份改性分散液、10～15份納米二氧化鈦粉末和2～3份硅烷偶聯(lián)劑kh-550置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于100～110℃下油浴加熱3～5h，再靜置冷卻至室溫，隨后對三口燒瓶中的物料進行過濾，得濾餅；將濾餅置于100～110℃烘箱中干燥6～8h，隨后收集干燥濾餅并置于120～130℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱10～15min后，按5℃/min升溫至500～550℃，保溫煅燒3～4h后，靜置冷卻至室溫，碾磨并過200目篩，即可制備得紫外線屏蔽劑。

實例1

首先按質(zhì)量比1:3，將鈦酸四丁酯與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液攪拌混合，隨后在40℃水浴加熱下，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%醋酸溶液調(diào)節(jié)ph至2.5，待滴加完成后，保溫攪拌3h后，再靜置陳化7天，制備得混合溶膠；將混合溶膠置于130℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱15min后，按2℃/min升溫至250℃，保溫煅燒3h后，靜置冷卻至室溫，得煅燒物并置于球磨罐中，在300r/min下球磨5h，過150目篩，制備得納米二氧化鈦粉末；按重量份數(shù)計，分別稱量50份去離子水、25份四丙基氫氧化銨，25份正硅酸乙酯置于燒杯中，在室溫下攪拌混合24h后，再轉(zhuǎn)移至110℃下，油浴加熱20h；待油浴加熱完成后，靜置冷卻至室溫，在2500r/min下離心分離并收集下層沉淀，用去離子水洗滌下層沉淀至洗滌液呈中性后，在80℃下干燥8h，得干燥物顆粒；按質(zhì)量比1:10，將氧化銦錫與干燥物顆粒攪拌混合，在400r/min下球磨5h后，過200目篩，得球磨粉末，隨后按質(zhì)量比1:20，將球磨粉末與無水乙醇攪拌混合，在300w下超聲分散15min，制備得改性分散液；按重量份數(shù)計，分別稱量50份改性分散液、15份納米二氧化鈦粉末和3份硅烷偶聯(lián)劑kh-550置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于110℃下油浴加熱5h，再靜置冷卻至室溫，隨后對三口燒瓶中的物料進行過濾，得濾餅；將濾餅置于110℃烘箱中干燥8h，隨后收集干燥濾餅并置于130℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱15min后，按5℃/min升溫至550℃，保溫煅燒4h后，靜置冷卻至室溫，碾磨并過200目篩，即可制備得紫外線屏蔽劑。

將本發(fā)明制備的紫外線屏蔽劑添加至涂料中，添加的量為涂料質(zhì)量的2%，并以300r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌混合8min，即可得到防紫外涂料。經(jīng)檢測，添加了本發(fā)明制備的紫外線屏蔽劑所制得的涂料在波長395nm，紫外線屏蔽率可達(dá)到97.5%，波長在400nm，可見光透過率達(dá)到90.5%。

實例2

首先按質(zhì)量比1:3，將鈦酸四丁酯與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液攪拌混合，隨后在35℃水浴加熱下，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%醋酸溶液調(diào)節(jié)ph至2.0，待滴加完成后，保溫攪拌2h后，再靜置陳化5天，制備得混合溶膠；將混合溶膠置于120℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱10min后，按2℃/min升溫至200℃，保溫煅燒2h后，靜置冷卻至室溫，得煅燒物并置于球磨罐中，在250r/min下球磨3h，過150目篩，制備得納米二氧化鈦粉末；按重量份數(shù)計，分別稱量45份去離子水、20份四丙基氫氧化銨，20份正硅酸乙酯置于燒杯中，在室溫下攪拌混合20h后，再轉(zhuǎn)移至100℃下，油浴加熱15h；待油浴加熱完成后，靜置冷卻至室溫，在1800r/min下離心分離并收集下層沉淀，用去離子水洗滌下層沉淀至洗滌液呈中性后，在75℃下干燥6h，得干燥物顆粒；按質(zhì)量比1:10，將氧化銦錫與干燥物顆粒攪拌混合，在350r/min下球磨3h后，過200目篩，得球磨粉末，隨后按質(zhì)量比1:20，將球磨粉末與無水乙醇攪拌混合，在200w下超聲分散10min，制備得改性分散液；按重量份數(shù)計，分別稱量45份改性分散液、10份納米二氧化鈦粉末和2份硅烷偶聯(lián)劑kh-550置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于100℃下油浴加熱3h，再靜置冷卻至室溫，隨后對三口燒瓶中的物料進行過濾，得濾餅；將濾餅置于100℃烘箱中干燥6h，隨后收集干燥濾餅并置于120℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱10min后，按5℃/min升溫至500℃，保溫煅燒3h后，靜置冷卻至室溫，碾磨并過200目篩，即可制備得紫外線屏蔽劑。

將本發(fā)明制備的紫外線屏蔽劑添加至涂料中，添加的量為涂料質(zhì)量的1%，并以200r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌混合5min，即可得到防紫外涂料。經(jīng)檢測，添加了本發(fā)明制備的紫外線屏蔽劑所制得的涂料在波長380nm，紫外線屏蔽率可達(dá)到98.6%，波長在500nm，可見光透過率達(dá)到90.5%。

實例3

首先按質(zhì)量比1:3，將鈦酸四丁酯與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%乙醇溶液攪拌混合，隨后在37℃水浴加熱下，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%醋酸溶液調(diào)節(jié)ph至2.3，待滴加完成后，保溫攪拌2h后，再靜置陳化6天，制備得混合溶膠；將混合溶膠置于125℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱12min后，按2℃/min升溫至220℃，保溫煅燒2h后，靜置冷卻至室溫，得煅燒物并置于球磨罐中，在270r/min下球磨4h，過150目篩，制備得納米二氧化鈦粉末；按重量份數(shù)計，分別稱量47份去離子水、22份四丙基氫氧化銨，22份正硅酸乙酯置于燒杯中，在室溫下攪拌混合23h后，再轉(zhuǎn)移至105℃下，油浴加熱17h；待油浴加熱完成后，靜置冷卻至室溫，在1900r/min下離心分離并收集下層沉淀，用去離子水洗滌下層沉淀至洗滌液呈中性后，在77℃下干燥7h，得干燥物顆粒；按質(zhì)量比1:10，將氧化銦錫與干燥物顆粒攪拌混合，在370r/min下球磨4h后，過200目篩，得球磨粉末，隨后按質(zhì)量比1:20，將球磨粉末與無水乙醇攪拌混合，在250w下超聲分散12min，制備得改性分散液；按重量份數(shù)計，分別稱量47份改性分散液、12份納米二氧化鈦粉末和2份硅烷偶聯(lián)劑kh-550置于三口燒瓶中，攪拌混合并置于107℃下油浴加熱4h，再靜置冷卻至室溫，隨后對三口燒瓶中的物料進行過濾，得濾餅；將濾餅置于105℃烘箱中干燥7h，隨后收集干燥濾餅并置于125℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱12min后，按5℃/min升溫至520℃，保溫煅燒3h后，靜置冷卻至室溫，碾磨并過200目篩，即可制備得紫外線屏蔽劑。

將本發(fā)明制備的紫外線屏蔽劑添加至涂料中，添加的量為涂料質(zhì)量的2%，并以250r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌混合7min，即可得到防紫外涂料。經(jīng)檢測，添加了本發(fā)明制備的紫外線屏蔽劑所制得的涂料在波長375nm，紫外線屏蔽率可達(dá)到97.8%，波長在760nm，可見光透過率達(dá)到91.4%。