[發(fā)明專利]一種新型的無機紫外線吸收劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310362095.7
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103484060A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹堅林;龐有群
• 申請（專利權(quán)）人: 曹堅林
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00;C09C1/00;C09C3/10;C09C3/12;C09D7/12
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體說是一種紫外線吸收劑及其制備方法。

背景技術(shù)

紫外線吸收劑是一種性能卓越的高效防老化助劑，能吸收陽光及熒光光源中的紫外線部分，而本身又不發(fā)生變化。紫外線吸收劑具有優(yōu)異耐久性的紫外線吸收性能及紫外線屏蔽效果，對280～400nm波段的紫外線有良好的吸收轉(zhuǎn)化、反射和散射作用。常用的紫外線吸收劑中，無機紫外線吸收劑具有穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好，即使在加工中也不會因加熱而變化，遷移性小、高此表面積、催化活性高、反應(yīng)速度快、不會對有機物降解，對紫外線的吸收能力強且波段寬(280～400nm)、不會對人體造成危害，廣泛應(yīng)用在木器、涂料、建筑等領(lǐng)域。無機紫外吸收劑主要是一些超細(xì)氧化物粉末如納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米二氧化鈰等無機紫外紫外線吸收劑。目前用作無機紫外線吸收劑的粉體基本為球型顆粒，屬于無定型結(jié)構(gòu)。無定形是指一些非完全晶體無定形區(qū)(非晶區(qū))的結(jié)構(gòu)或者一些無定形固體(非晶體)的構(gòu)成方式。很多可以構(gòu)成晶體的物質(zhì)都存在無定形態(tài)，反應(yīng)活性也一般大于同物質(zhì)的晶體。而且在小尺寸作用下，納米材料可以強烈屏蔽紫外線。納米二氧化鈦、納米氧化鋅等的紫外線吸收劑雖然具有納米顆粒小、高比表面積、表面活性高、紫外線吸收性好等特性，但這種紫外線吸收劑容易遷移、儲存穩(wěn)定性差、易渾濁、分子顆粒容易團(tuán)聚而降低耐光性導(dǎo)致紫外線吸收劑自身耐久性差、降解，最終導(dǎo)致聚合化合物的性能耐久性能差，致使材料使用壽命短等的影響。

隨著紫外線吸收劑的發(fā)展，出現(xiàn)了液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑。液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑是一種高效透明的液體紫外線吸收劑，其具有溶解度高、相溶性好、納米顆粒不團(tuán)聚、化學(xué)性能穩(wěn)定、自身不降解、耐候性佳、催化活性高、反應(yīng)速度快等優(yōu)越的特點。液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑將取代納米二氧化鈦、氧化鋅紫外線吸收劑是未來紫外線發(fā)展的必然趨勢。目前，公知的液體納米二氧化鈰為水性型及溶劑型紫外線吸收劑，用于建筑、木材、家具等涂料、涂層，其穩(wěn)定性差，且溶劑型紫外線吸收劑只能用非極性溶劑溶解。而非極性溶劑具有毒性，對環(huán)境及人體造成危害等缺陷問題。

綜上所述，現(xiàn)有的技術(shù)的無機紫外線吸收劑存在若干問題。因此，這個環(huán)保新能源領(lǐng)域急需解決的是提供一種穩(wěn)定性好、溶解度高、混溶性佳、自身不降解、不遷移、揮發(fā)性小、耐候性佳、澄清透明、安全無毒、催化活性高、反應(yīng)速度快的液體無機紫外線吸收劑。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定性好、溶解度高、混溶性佳、自身不降解、不遷移、揮發(fā)性小、耐候性佳、澄清透明、安全無毒、催化活性高、反應(yīng)速度快的液體無機紫外線吸收劑。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種無機紫外線吸收劑的制備方法，所述方法包括下述步驟：

a)在硅烷偶聯(lián)劑、低沸點有機溶劑的作用下，對納米二氧化鈰進(jìn)行改性反應(yīng)，將水性的納米二氧化鈰，賦予一定活性基團(tuán)，如烯基、環(huán)氧基等，利于應(yīng)用時更能與體系融合及更好地起保護(hù)作用；

b)加入低沸點有機溶劑、多官能團(tuán)丙烯酸酯單體，在溫和環(huán)境下進(jìn)行化學(xué)修飾反應(yīng)，反應(yīng)溫度為20～60℃，反應(yīng)時間為0.5～5h；

c)減壓蒸餾去除低沸物；

d)加入低沸點有機溶劑和萃取劑后，減壓蒸餾，充分去除低沸物，得到具良好穩(wěn)定性的液體納米二氧化鈰紫外線吸收劑。

優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑的分子式為：(R¹O)_3-xSiR²_x，其中，R¹為1～6個碳原子的直鏈或支鏈烷基：R²為1～6個碳原子的直鏈或支鏈烯基；x的取值為1或2可以為但不限于如下：

乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等。

優(yōu)選的，所述多官能團(tuán)丙烯酸酯單體是載體，起化學(xué)修飾作用，將水性的納米二氧化鈰包裹在內(nèi)，使得其能溶于油性體系，提高使用時的相容性。多官能團(tuán)丙烯酸脂可以為但不限于如下：

多官能團(tuán)丙烯酸脂為二縮三丙二醇二丙烯酸酯、三羥基甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羥基甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、乙氧化-1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述低沸點有機溶劑為乙醇、甲醇、異丙醇、丙二酮醇、丁醇、異丁醇、正丁醇中的一種或幾種。