碳點@無機氧化物在制備防紫外線產(chǎn)品中的應(yīng)用制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開碳點@無機氧化物在制備防紫外線產(chǎn)品中的應(yīng)用，其中，防紫外線產(chǎn)品可為纖維、化妝品、涂料、油墨、樹脂、橡膠中任一種。本發(fā)明專利技術(shù)中，由碳點@無機氧化物制得的防紫外線產(chǎn)品，具有無毒性、同時吸收UVA和UVB、成本低廉、不易分解且穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及碳點的一種新用途，具體來說，是碳點通過與無機氧化物復(fù)合后作為UV吸收劑，在制備防紫外線產(chǎn)品中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
UV(紫外線)是一種人類無法看見的光波，其波長范圍在200nm～400nm之間，地面接收到的紫外線主要是UVA(黑斑紫外線，波長在320～400nm之間)和UVB(紅斑紫外線，波長在280～320nm之間)，這些UV輻射引起工業(yè)產(chǎn)品的劣化，例如塑性材料的變硬易裂、橡膠的的硬化變脆、涂料的變色等，并且對人類皮膚造成不可忽視的損傷，因此研制出UV吸收譜寬、穩(wěn)定性好的UV吸收劑成為工業(yè)發(fā)展和日常生活的共同需求。傳統(tǒng)的UV吸收劑主要包括水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類和受阻胺類、三基色熒光粉、LED用熒光粉、氟化物體系、鋁酸鹽體系、硅酸鹽體系和硫化物體系等。但是，傳統(tǒng)的UV吸收劑存在諸多缺陷：1、多為高分子有機材料，合成過程中多用到毒性原材料，如苯類等，添加到終端成品中難免存在毒性原材料或著毒性中間產(chǎn)物，UV吸收劑作為一種存在于人們?nèi)粘Ｉ钪胁⒔?jīng)常接觸到的產(chǎn)品，如化妝品、合成纖維等，直接或間接的危害人們的健康與安全；2、傳統(tǒng)的UV吸收劑多為單一UV吸收劑，吸收紫外線波普范圍也相應(yīng)比較單一，要么主要吸收UVA，要么是主要吸收UVB，只有多種混用才能實現(xiàn)同時吸收UVA和UVB的效果，復(fù)配型的UV吸收劑制造工序復(fù)雜；3、傳統(tǒng)的UV吸收劑成本昂貴，市場平均售價在50-80元/kg，占據(jù)了工業(yè)產(chǎn)品較大的添加劑成本支出比例；4、影響產(chǎn)品的透明性，限制了UV吸收劑的使用范圍；5、相容性差，應(yīng)用到其它材料中的范圍有限。碳點(CarbonDots,CDs)，又稱碳量子點、熒光碳點等，是近幾年出現(xiàn)的一種新型熒光碳納米粒子。2006年，孫亞平等(CaoL,WangX,MezianiMJ,etal.Carbondotsformultiphotonbioimaging[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2007,129(37):11318-11319.)通過熱壓石墨粉末和粘合劑的混合物制備碳靶，再進行激光燒蝕，制備出無熒光性能的碳納米粒子，然后經(jīng)過硝酸回流氧化，PEG1500N或4，7，10-三氧雜-1，13-十三烷二胺(TTDDA)進行表面鈍化，得到熒光性能較好的碳納米粒子，并首次稱其為碳點。碳點，是一種近似球形且直徑小于10nm的零維半導(dǎo)體納米晶體，由極少分子或是原子組成的納米團簇，碳點的粒徑一般只有幾個納米，遠小于普通量子點，通常由C、H、O、N四種基本元素組成。碳點在紫外區(qū)域光譜吸收較強，吸收范圍可延伸至可見光區(qū)，經(jīng)激發(fā)后，能產(chǎn)生光致發(fā)光現(xiàn)象，即發(fā)射熒光。鑒于碳點的低毒性和生物相容性，碳點目前主要應(yīng)用于生物成像及生物標記領(lǐng)域中。由于一些研究表明，在某些載體中如合成橡膠中直接添加碳點是無任何的UV吸收效果，因此限制了碳點的應(yīng)用范圍，對于碳點復(fù)合材料在紫外線吸收或紫外線消除領(lǐng)域的應(yīng)用也鮮有報道。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供碳點(具體是碳點@無機氧化物)的一種新用途。以解決上述問題的至少一個。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，本專利技術(shù)提供了碳點@無機氧化物在制備防紫外線產(chǎn)品中的應(yīng)用。其中，碳點@無機氧化物是指碳點@SiO2、碳點@Al2O3、碳點@ZnO或碳點@TiO2；防紫外線產(chǎn)品為纖維、化妝品、涂料、油墨、樹脂或橡膠。纖維為聚乙烯醇纖維或羧甲基纖維素纖維；化妝品為防曬乳液或防曬霜；涂料為油漆或水性漆；油墨為水性油墨或紫外光固化油墨；樹脂為聚酰胺樹脂、聚乙烯樹脂、酚醛樹脂或ABS樹脂；橡膠為異戊橡膠、丁苯橡膠或丁腈橡膠。SiO2、Al2O3、ZnO、TiO2這四種氧化物的結(jié)構(gòu)和性能都比較相近，都易形成介孔結(jié)構(gòu)，有利于碳點進入介孔形成穩(wěn)定的復(fù)合材料，所形成的復(fù)合材料不僅能保持碳點的性能，還具有較好的相容性，因此，能夠應(yīng)用到各行業(yè)中。本專利技術(shù)中，通過碳點與無機氧化物進行復(fù)合，通過無機氧化物粒子與碳點復(fù)合，對碳點進行表面改性處理，從而避免了碳點的團聚現(xiàn)象以及使其與制備產(chǎn)品的原料更好地相容，得到了碳點@無機氧化物的復(fù)合材料，使其能作為UV吸收劑添加到各種產(chǎn)品中，制得防紫外線的產(chǎn)品。本專利技術(shù)通過將碳點@無機氧化物添加到原料中，制備得防紫外產(chǎn)品。所制備的防紫外線產(chǎn)品具有較寬的紫外吸收范圍，能同時吸收UVA和UVB。通過將該碳點@無機氧化物添加到纖維、化妝品、涂料、油墨、樹脂或橡膠中，使產(chǎn)品具有吸收紫外線的作用，降低化妝品的紫外線透過率，延長涂料、樹脂、橡膠、纖維或油墨等產(chǎn)品的使用壽命。此外，碳點@無機氧化物具有低毒性和生物相容性等特點，制備過程不含毒性原料，產(chǎn)品無毒，因此可以廣泛應(yīng)用于化妝品、合成材料等日常接觸的材料中。碳點@無機氧化物制作工序簡單，成本非常低廉、耐高溫、不易分解，具有良好的穩(wěn)定性，通過添加到其它產(chǎn)品中也能使其它產(chǎn)品保持持久的紫外線吸收活性。附圖說明圖1為制備的碳點@SiO2的掃描電鏡圖；圖2為圖1局部放大圖；圖3為碳點@SiO2的透光率圖譜；圖4為碳點@SiO2的激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜；圖5為制備的碳點@Al2O3的掃描電鏡圖；圖6為碳點@Al2O3的透光率圖譜；圖7為制備的碳點@ZnO的掃描電鏡圖；圖8為碳點@ZnO的透光率圖譜；圖9為制備的碳點@TiO2的掃描電鏡圖；圖10為碳點@TiO2的透光率圖譜。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進一步詳細的說明。取60ml三乙醇胺，加入到30ml去離子水中，80℃條件下攪拌30min，然后依次加入0.40gCTAB(十六烷基三甲基溴化銨)和0.2g水楊酸鈉，繼續(xù)攪拌1.5h，再加入3ml正硅酸乙酯，此時加入200μl碳點溶液(50％)或100μg固體碳點，攪拌條件下反應(yīng)12h，所得溶液經(jīng)抽濾、50℃真空干燥得到白色粉末，即是制得的碳點@SiO2復(fù)合材料。對制得的碳點@SiO2復(fù)合材料進行電鏡掃描，結(jié)果如圖1和圖2所示。由圖1和圖2可見，制備出的碳點@SiO2復(fù)合材料分散性較好，粒徑分布均勻，圖2為高分辨率掃描電子顯微鏡，可以清楚地看見SiO2材料的晶體，為類球形，碳點附著SiO2材料的表面，類球體晶體之間相互嵌合。取制得的碳點@SiO2復(fù)合材料溶于水制備濃度為1μg/g的水溶液，然后進行透光率檢測，其圖譜如圖3所示。由圖3可見，碳點@SiO2復(fù)合材料在200-400nm波長范圍內(nèi)，包括UVA和UVB區(qū)域，有明顯的紫外光吸收；吸收峰Ⅰ：λmax≈267nm，透光率約為50％；吸收峰Ⅱ：λmax≈357nm，透光率約為35％；表明所制備的碳點@SiO2復(fù)合材料對UVA和UVB具有良好的吸收效果。對上述制備的1μg/g的碳點@SiO2水溶液采用熒光分光光度法測定樣品的激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜，其圖譜如圖4所示，碳點@SiO2材料的激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜呈近似的峰型圖，激發(fā)光波長在200-400nm波長范圍內(nèi)吸收峰高，熒光發(fā)射光波長范圍集中在400-500nm。從制備出的碳點@SiO2的紫外光吸收效應(yīng)和相應(yīng)的熒光發(fā)射效應(yīng)來看，制備出的碳點@SiO2復(fù)合材料獲得了碳點的紫外線吸收特性和發(fā)射熒光的特性。稱取0.5g介孔Al2O3材料溶于100ml蒸餾水或乙醇中，攪拌至Al2O3材料完全分散于溶劑中，向上本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
碳點@無機氧化物在制備防紫外線產(chǎn)品中的應(yīng)用。

【技術(shù)特征摘要】
1.碳點@無機氧化物在制備防紫外線產(chǎn)品中的應(yīng)用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的碳點@無機氧化物為碳點@SiO2、碳點@Al2O3、碳點@ZnO或碳點@TiO2。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述防紫外線產(chǎn)品為纖維、化妝品、涂料、油墨、樹脂或橡膠。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述纖維為聚乙烯醇纖維或羧甲基纖維素纖維。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述化妝品為防曬乳...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姜虹，
申請(專利權(quán))人：廣州居一安照明科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44