[發(fā)明專利]一種透明稀土復合氧化物紫外線屏蔽劑的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310064105.9
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103130261A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 張玉璽;曹鴻璋;于曉麗;賈濤
• 申請（專利權）人: 包頭稀土研究院
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;C01G19/02;C01G9/02;C09K3/00
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 張少華

技術領域：

本發(fā)明涉及一種透明稀土復合氧化物紫外線屏蔽劑的制備方法，屬于無機復合材料制備技術領域。

背景技術：

紫外線是波長為100nm～400nm的電磁波，根據(jù)波長不同，紫外線通常分為三個波段：長波紫外線(U?V?A?)?波長為320nm～400?nm，可達到皮膚真皮層，使皮膚彈性纖維逐漸破壞而導致皮膚松弛，較長時間內曝露UVA照射下，可引起血管損傷使皮膚變紅；中波紫外線(UVB?)?波長為290nm～320nm，主要對皮膚表層起作用，同時也可導致皮膚內真皮纖維破壞，使皮膚內血管擴張，皮膚變紅，起水泡，色素沉著，嚴重的可導致皮膚癌；短波紫外線(UVC)?波長為100nm～290nm，通常被臭氧層吸收而不能到達地面，但由于近年來臭氧層破壞嚴重，部分UVC也可以透過大氣層到達地面。此外在部分工作場合也可產生大量的UVC，由于UVC的能量較高，可以殺滅細菌，但對人體危害也極高，如引起白內障，損傷DNA及引發(fā)皮膚癌等。

高分子材料的老化直接影響著高分子材料的使用壽命，多數(shù)高分子材料防老化途徑是通過防熱氧老化和防光氧老化進行。通常，防熱氧老化最為有效的方法是添加各種防熱氧老化穩(wěn)定劑。其中，一類是使活性自由基反應終止的自由基鏈破壞劑；另一類是能抑制引發(fā)反應發(fā)生的抑制性抗氧劑。而防光氧老化可以通過光屏蔽作用、紫外線吸收作用和猝滅作用實現(xiàn)。其中，光屏蔽作用是使紫外線不能進入高分子內部，光氧老化反應停留在高分子表面，從而使高分子得到保護；紫外線吸收作用是紫外線吸收劑對紫外線有強烈的吸收作用，它們能選擇性地吸收對高分子有害的紫外線，并將它的能量轉變成對高分子無害的振動能或次級輻射熒光釋放出來，從而使高分子免遭破壞。大多數(shù)紫外線吸收劑的分子結構都有能在分子內部生成氫鍵的共同特征，它們的穩(wěn)定作用與氫健的強弱程度有關，當吸收紫外線以后，螯合環(huán)打開；環(huán)重新閉合時，吸收的光能以其他無害的形式釋放出來。因此開環(huán)所需要的能量越多，傳遞給高分子的能量越少，即氫鍵越穩(wěn)定，抗光氧老化的性能就越好；猝滅作用則是通過分子間的作用消散能量。

近年來人們逐步廢棄了有污染、壽命短的有機材料，進而轉向無機納米材料。目前，無機納米抗紫外劑的粉體制備技術日趨成熟，產品的紫外線屏蔽性能也達到了較高的水平，常用的有TiO2、ZnO和SiO2等。它們的不足之處在于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。其次是有相當一部分產品需要透過可見光，如農用塑料膜等。

稀土元素具有豐富的4f電子層能級結構，使其具有一般元素無法比擬的光譜特性。稀土原子或離子形成的化合物的4f電子在f-f組態(tài)之內或f-d組態(tài)之間發(fā)生電子躍遷，可使稀土元素可以吸收高能級的紫外線，然后以低能級的光（可見光和紅外線）和熱能的方式放出。不僅可使光催化活性降低，禁帶寬度減小，同時又能提高其紫外屏蔽率。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的目的是提供一種廉價優(yōu)質、高效、易于產業(yè)化生產的透明稀土復合氧化物紫外線屏蔽劑的制備方法。

本發(fā)明的工藝方法包括兩部分：采用共沉淀混合方法低溫制備氫氧化物前驅體和高溫制備稀土復合氧化物紫外線屏蔽劑兩個過程。

本發(fā)明制備方法通過以下步驟實現(xiàn)：

1、以稀土的鹽溶液與錫和鋅兩種元素的鹽為原料，配成稀土離子濃度為0.05mol/L～2mol/L的混合溶液，混合溶液中稀土鹽占質量分數(shù)40%～80%,然后加入分散劑溶解，其加入量按質量分數(shù)占稀土離子濃度為0.05?mol/L～2mol/L混合溶液的0.1%～3％；

2、將濃度為0.1mol/L～4mol/L的沉淀劑滴加到步驟1中配制的混合溶液中，在滴加過程中保持反應體系的溫度為50℃～90℃，滴加速度控制在7ml/min～10ml/min之間，同時施加強烈攪拌，直至反應完畢，pH值達到7～7.5；

3、將上述反應制得的沉淀物經常規(guī)洗滌分離后，70℃～110℃干燥6h～24h得到粒徑D₅₀＜2μm的前驅體粉末，再將前驅體粉末經300℃溫度梯度升溫到900℃保溫30min～180min，得到粒徑D₅₀＜500nm的透明稀土復合氧化物紫外線屏蔽劑。

所述稀土的鹽溶液中的稀土為Sc、Y或鑭系元素的一種；

所述稀土鹽溶液為稀土鹽經水溶后的硝酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽、氯化物、碳酸鹽或草酸鹽溶液中的一種；

所述沉淀劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或氨水溶液中的一種；