本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，特別涉及一種防曬補(bǔ)色劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)作物在生長過程中，需要受到陽光的照射，但是陽光照射對(duì)農(nóng)作物的影響是復(fù)雜的，既有利于農(nóng)作物的生長和發(fā)育，是農(nóng)作物生長的必要因素，但一些極端的氣候條件，如高溫、強(qiáng)光等，也會(huì)對(duì)農(nóng)作物的生長起到負(fù)面的作用，甚至?xí)?duì)農(nóng)作物造成傷害，比如過量的紫外線會(huì)破壞植物葉片中的葉綠素，抑制光合作用效率，并且會(huì)使農(nóng)作物發(fā)生枯萎、褪色等病害；過強(qiáng)的光照以及過高的溫度會(huì)使農(nóng)作物果皮發(fā)生灼傷以及增加農(nóng)作物自身的光呼吸進(jìn)而導(dǎo)致肉質(zhì)松軟、糖分下降等問題的出現(xiàn)。而可見光中的紅光可以促進(jìn)農(nóng)作物果實(shí)花色素苷合成的加快，起到補(bǔ)色的作用，但實(shí)際應(yīng)用中紅光存在流失過多的問題，因此對(duì)于開發(fā)可以同時(shí)對(duì)農(nóng)作物起到防曬和補(bǔ)色作用的材料變得尤為重要。

2、目前，人們通常采用向農(nóng)作物的大棚薄膜上涂抹一些具有隔熱、紫外線屏蔽功能的涂料以達(dá)到防曬的作用，其中起防曬作用的主要為氧化銦錫、氧化錫銻以及一些稀土材料組成的紫外線吸收劑，但均存在分散性不好，無法使涂料長效防曬的問題；并且在大棚薄膜涂料中添加抗菌劑對(duì)農(nóng)作物生長也是非常重要的，但目前市面上的抗菌劑存在環(huán)保性不足或生物基抗菌劑穩(wěn)定性不佳的問題。

3、專利cn?109836893b公開了一種超高耐候低透光率高隔熱無機(jī)功能漿料及其制備方法，該申請(qǐng)制備的無機(jī)功能漿料由分散劑、無機(jī)隔熱顏料納米粉體和溶劑組成，具有高清晰、超高耐候、低透光率、高隔熱和高隔紫外線等性能，可廣泛應(yīng)用于涂料、油墨、窗膜、紡織、塑料板材、塑料大棚和玻璃夾膠膜等領(lǐng)域，但該申請(qǐng)并未解決可見光中紅光流失過多的問題，對(duì)農(nóng)作物不具備良好的補(bǔ)色性能。

4、因此，市面上亟需一種具有良好紫外線屏蔽作用和抗菌性的防曬補(bǔ)色劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明將硅酸鹽、二氧化硅、氧化鐵、有機(jī)硅、植物膠和紫外線吸收劑以及復(fù)合生物基抗菌劑加入去離子水中合成了一種防曬補(bǔ)色劑，具有良好的紫外線屏蔽作用和抗菌性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明一方面提供了一種防曬補(bǔ)色劑，以100wt％計(jì)，所述防曬補(bǔ)色劑包括以下原料：硅酸鹽5-10wt％，二氧化硅5-10wt％，氧化鐵3-8wt％，有機(jī)硅0.5-1wt％，植物膠5-10wt％，紫外線吸收劑1-3wt％，復(fù)合生物基抗菌劑0.5-1wt％，其余為去離子水，其中復(fù)合生物基抗菌劑為改性肉桂精油和香芹酚的混合物。

4、其中，所述硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀；有機(jī)硅為二甲基硅氧烷或甲基苯基硅氧烷；植物膠為瓜爾膠或香豆膠。

5、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述氧化鐵為透明氧化鐵。

6、申請(qǐng)人選用的透明氧化鐵具有對(duì)可見光中的藍(lán)光屏蔽以及增強(qiáng)可見光中的紅光透射強(qiáng)度的功能，有利于促進(jìn)植物果實(shí)花青素苷合成加快，加快農(nóng)作物著色進(jìn)行的作用，起到補(bǔ)色的作用。

7、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述紫外線吸收劑的制備方法包括以下步驟：

8、(1)將六水合硝酸鈰和六水合硝酸鑭加入無水乙醇中，加熱至30-40℃，攪拌，得到溶液1備用；將姜黃素加入無水乙醇中，加熱至35-45℃，攪拌，得到溶液2備用；

9、(2)將步驟(1)的溶液1加入溶液2中，加入氫氧化鈉水溶液，攪拌，靜置，抽濾，洗滌，抽濾，干燥，得到配合物備用；

10、(3)將油酸酰胺加入無水乙醇，加熱至60-80℃，攪拌，加入步驟(2)的配合物，攪拌，干燥，即得到紫外線吸收劑。

11、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述步驟(1)中，六水合硝酸鈰、六水合硝酸鑭和姜黃素的摩爾比為1：(2.5-3)：(2.5-3.5)。

12、優(yōu)選地，所述步驟(1)中，六水合硝酸鈰、六水合硝酸鑭和姜黃素的摩爾比為1：2.7：3。

13、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述步驟(3)中，配合物和油酸酰胺的質(zhì)量比為1：(0.08-0.12)。

14、優(yōu)選地，所述步驟(3)中，配合物和油酸酰胺的質(zhì)量比為1：0.1。

15、稀土元素鈰和鑭因具有特殊的光學(xué)特性和化學(xué)性質(zhì)使其對(duì)紫外線具有良好的吸收作用，使其在防曬領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，并且稀土鑭在吸收紫外光后還可以產(chǎn)生紅光，進(jìn)而可以達(dá)到對(duì)作物補(bǔ)色的效果，目前稀土元素常常以氧化物的形式添加到涂料等材料中以提高其屏蔽紫外線的效果，但稀土氧化物存在分散性不佳的問題。

16、一方面，申請(qǐng)人采用六水合硝酸鈰和六水合硝酸鑭組成的混合稀土鹽溶液與姜黃素作用，姜黃素中的酮基使其具有良好的吸收紫外線功能，進(jìn)而起到屏蔽紫外線的作用，并且，稀土鈰離子和鑭離子與姜黃素中的羥基氧和羰基氧配位形成配合物，在具有良好紫外線屏蔽作用的同時(shí)還提高了紫外線吸收劑的穩(wěn)定性，進(jìn)一步地，申請(qǐng)人通過控制六水合硝酸鈰和六水合硝酸鑭的比例，使鈰和鑭的協(xié)同屏蔽紫外線的活性最高；另一方面，申請(qǐng)人在上述配合物中添加油酸酰胺，油酸酰胺具有兩親性，可以使制備得到的紫外吸收劑在防曬補(bǔ)色劑中得到良好的分散，并且油酸酰胺中的碳碳雙鍵和姜黃素中的碳碳雙鍵可能會(huì)形成一定的交聯(lián)趨勢(shì)，使紫外吸收劑整體更加穩(wěn)定。

17、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述復(fù)合生物基抗菌劑中改性肉桂精油和香芹酚的質(zhì)量比為1：(0.4-0.6)。

18、優(yōu)選地，復(fù)合生物基抗菌劑中改性肉桂精油和香芹酚的質(zhì)量比為1：0.5。

19、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述改性肉桂精油的制備方法包括以下步驟：

20、1)將沒食子酸加入四氫呋喃中，攪拌，得到液體1備用，將甜菜果膠加入去離子水中，攪拌，得到液體2備用，將液體1和液體2混合，在50-70℃攪拌23-25h，旋蒸，透析，冷凍干燥，得到產(chǎn)物1備用；

21、2)將蛋黃卵磷脂、膽固醇、玉米醇溶蛋白、步驟1)的產(chǎn)物1、吐溫20和肉桂精油加入無水乙醇中，加熱至65-75℃，攪拌，旋蒸，加入pbs緩沖液，超聲，均質(zhì)，得到產(chǎn)物2備用；

22、3)將殼聚糖加入乙酸水溶液中，攪拌，得到0.3-0.5wt％的液體3備用，將海藻酸鈉加入去離子水中，攪拌，得到0.01-0.03wt％的液體4備用；

23、4)將產(chǎn)物2加入液體3中，攪拌后加入液體4中，攪拌，即得到改性肉桂精油。

24、其中，所述步驟4)中，產(chǎn)物2、液體3和液體4的體積比為1：(0.8-1.2)：(1.5-2.5)。

25、優(yōu)選地，步驟4)中，產(chǎn)物2、液體3和液體4的體積比為1：1：1。

26、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述步驟1)中，甜菜果膠和沒食子酸的質(zhì)量比為1：(0.45-0.55)。

27、優(yōu)選地，所述步驟1)中，甜菜果膠和沒食子酸的質(zhì)量比為1：0.51。

28、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述步驟2)中，肉桂精油和產(chǎn)物1的質(zhì)量比為1：(0.4-0.8)。

29、優(yōu)選地，所述步驟2)中，肉桂精油和產(chǎn)物1的質(zhì)量比為1：0.6。

30、申請(qǐng)人將改性肉桂精油和香芹酚進(jìn)行復(fù)配，具有協(xié)同抗菌效果，并且香芹酚還可以改善肉桂精油氣味較大的問題。

31、肉桂精油作為一種生物基天然物質(zhì)，對(duì)細(xì)菌、真菌和病毒都有顯著的抑制作用，是一種有效的抑菌劑，并且還具有良好的抗氧化作用，但是肉桂精油易揮發(fā)且對(duì)光、熱敏感，使其穩(wěn)定性不佳，直接使用會(huì)大大降低其使用效果。

32、申請(qǐng)人利用蛋黃卵磷脂、膽固醇、玉米醇溶蛋白以及沒食子酸改性的甜菜果膠(產(chǎn)物1)對(duì)肉桂精油進(jìn)行包埋，形成肉桂精油脂質(zhì)體(產(chǎn)物2)，再引入殼聚糖和海藻酸鈉對(duì)肉桂精油脂質(zhì)體進(jìn)行雙層修飾，以提高肉桂精油的穩(wěn)定性和抗菌性。一方面，申請(qǐng)人通過控制磷脂以及膽固醇的比例，使親水性的羥基基團(tuán)與磷脂分子極性基團(tuán)形成氫鍵，利用氫鍵之間的相互作用來調(diào)節(jié)脂膜的剛性和致密性，提高了脂質(zhì)體的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了脂質(zhì)體對(duì)肉桂精油的負(fù)載能力，使肉桂精油的穩(wěn)定性得到改善，并且申請(qǐng)人配合添加吐溫20，其結(jié)構(gòu)中的親水長鏈結(jié)構(gòu)可以使脂質(zhì)體具有一定的空間位阻效應(yīng)，使肉桂精油脂質(zhì)體系統(tǒng)牢固且穩(wěn)定，進(jìn)一步地，申請(qǐng)人引入玉米醇溶蛋白和沒食子酸改性的甜菜果膠，二者結(jié)合可以一定程度地保護(hù)肉桂精油的活性以及提高肉桂精油的穩(wěn)定性，并且申請(qǐng)人選用的甜菜果膠因具有較高的乙?；潭?，使其具有優(yōu)良的乳化性能，為后續(xù)形成穩(wěn)定的肉桂精油脂質(zhì)體打下良好的基礎(chǔ)，更進(jìn)一步地，申請(qǐng)人對(duì)甜菜果膠進(jìn)行沒食子酸改性，引入多個(gè)酚羥基，使甜菜果膠的抗菌性和抗氧化性提高，進(jìn)而促進(jìn)復(fù)合生物基抗菌劑抗菌性的提高；另一方面，申請(qǐng)人對(duì)肉桂精油脂質(zhì)體進(jìn)行海藻酸鈉和殼聚糖的雙層修飾，海藻酸鈉自身帶負(fù)電荷，根據(jù)靜電相互作用，可以與殼聚糖形成陽離子-陰離子復(fù)合層包裹于肉桂精油脂質(zhì)體外表面，進(jìn)而提高了肉桂精油的穩(wěn)定性。

33、本發(fā)明另一方面還提供了上述技術(shù)方案所述的防曬補(bǔ)色劑的制備方法，包括以下步驟：

34、將硅酸鹽、二氧化硅、氧化鐵、有機(jī)硅、植物膠、紫外線吸收劑和復(fù)合生物基抗菌劑加入去離子水中，攪拌，即得到防曬補(bǔ)色劑。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

36、(1)本發(fā)明將硅酸鹽、二氧化硅、氧化鐵、有機(jī)硅、植物膠和紫外線吸收劑以及復(fù)合生物基抗菌劑加入去離子水中合成了一種防曬補(bǔ)色劑，通過各組分之間的協(xié)同作用，使防曬補(bǔ)色劑具有良好紫外屏蔽作用和抗菌性的優(yōu)點(diǎn)。

37、(2)本發(fā)明選用透明氧化鐵有利于增強(qiáng)紅光的透射強(qiáng)度，進(jìn)而起到補(bǔ)色的作用。

38、(3)本發(fā)明采用六水合硝酸鈰和六水合硝酸鑭組成的混合稀土鹽溶液與姜黃素作用形成配合物，具有良好紫外線屏蔽功能的同時(shí)還提高了紫外線吸收劑的穩(wěn)定性，并且引入油酸酰胺，使紫外線吸收劑在防曬補(bǔ)色劑體系中具有良好的分散性。

39、(4)本發(fā)明以生物基抗菌劑肉桂精油為主體成分，對(duì)其進(jìn)行改性形成肉桂精油脂質(zhì)體，再引入殼聚糖和海藻酸鈉對(duì)肉桂精油脂質(zhì)體進(jìn)行雙層修飾，以提高肉桂精油的穩(wěn)定性和抗菌性，再和香芹酚組成復(fù)合生物基抗菌劑，起到協(xié)同抗菌的作用。

40、(5)本發(fā)明所制備的防曬補(bǔ)色劑具有良好的紫外線屏蔽作用和抗菌性，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，具有較好的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。