[發明專利]生物基紫外防護和耐候的核殼型微納顆粒

有效

• 申請號: 201811535377.1
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109701462B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王文俊;劉平偉;邢乾秋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01J13/14;C08G73/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種生物基紫外防護和耐候的核殼型微納顆粒，所制備的微納顆粒可用于紫外防護和耐候材料的制備及改性。該微納顆粒包括木質素內核和以聚多巴胺為主的殼層，通過調控殼層聚多巴胺的形貌及材料組成，可有效地增強微納顆粒的力學性能，提高微納顆粒的紫外防護和耐候穩定性，同時增強微納顆粒與聚合物基體的相容性，拓寬該微納顆粒在紫外防護和耐候材料的應用。

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，涉及生物基紫外防護和耐候的核殼型微納顆粒的制備。

背景技術

近年來，人類活動引發的生態環境問題越來越顯著，包括溫室效應，臭氧層破壞，環境污染等。其中，臭氧層破壞導致地球表面受到的紫外輻射不斷增大，一般而言能夠穿過臭氧層達到地面的紫外線分為UVB(280～320nm)和UVA(320～400nm)兩種。紫外線照射會導致聚合物材料發生黃變及力學性能劣化，是其光老化的主要原因。目前，各種有機光穩定劑及無機屏蔽劑已被廣泛用于保護聚合物材料免受紫外輻射影響。傳統的有機紫外線吸收劑，如甲氧基肉桂酸辛酯、二苯甲酮和阿伏苯宗，具有良好的抗紫外線能力，但它們能夠在聚合物基質中遷移及團聚，其中一些甚至會對人體健康或環境產生負面影響。金屬氧化物納米顆粒如TiO₂、CeO₂、SiO₂、ZnO等，紫外光阻隔能力有限，往往還會催化聚合物體系的降解。

有機光穩定劑及無機紫外光屏蔽劑的局限性，促使人們日益關注天然光穩定劑的開發及利用。木質素是除纖維素之外地球上最豐富的生物質材料，本身含有大量的苯環、羰基等共軛基團，具有的酚羥基不僅有利于吸收紫外線，還具有清除自由基的功能，是一種良好的天然紫外光吸收劑及抗氧劑。堿木質素作為造紙工業的副產物，全球年產量將近7000萬噸，但其中95％都用作燃料或者或隨廢液排出。其高附加值利用的難點之一在于，未改性的木質素由于π-π堆疊及氫鍵作用，在聚合物體系中的分散性較差，會對所得復合材料整體性能產生不利影響。納米技術的發展為木質素的合理利用提供了轉機，微納米木質素擁有比表面積大、在聚合物基體中分散性好、抗菌和無細胞毒性等特點，發明專利CN105829406A、CN102002165A、CN104497322A、CN103145999A、CN105153720A、CN105854936A、CN103254452A、CN103275331A、CN107043462A和CN106361951A公開了利用了沉淀法、靜電紡絲技術、超臨界流體技術、反相乳液方法和高壓均質機法等手段制備納米木質素。然而，據報道木質素納米顆粒自身光穩定性差，紫外照射下易分解，其降解產物會對復合材料整體性能產生負面影響(Industrial Crops and Products,2015,77:833-844；BioResources,2011,7(1):0038-0055)。因此，保持木質素微納米顆粒在紫外輻照下的穩定性對其綜合利用至關重要。

眾所周知，黑色素是一種在生物體中普遍存在的生物大分子。它除了具有生物學功能外，還具有光防護、熱調節、金屬離子螯合、自由基清除等眾多許多吸引人的特性。在聚乙烯醇薄膜中加入烏賊黑素可以顯著提高薄膜的紫外阻隔性和光穩定性(ACSSustainable ChemistryEngineering,2016,4(4):2252-2258)。黑色素中含有的羥基、氨基和羧基等官能團，使得其能與聚合物鏈中的極性基團的形成氫鍵，進而大幅增強所得復合材料的力學性能。人工類黑色素納米粒子通常是由多巴胺在堿性溶液中自發氧化聚合而制備的，所得交聯聚合物具有與天然黑色素相似的理化性質。此外，多巴胺可以自發沉積在各類無機和有機材料的表面，形成持久的類黑色素薄膜。這為表面處理提供了一種簡便易行的方法，并為制備具有復雜結構的材料提供了可能性，有望用于制備光穩定化的木質素微納顆粒。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種生物基紫外防護和耐候的核殼型微納顆粒。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種生物基紫外防護和耐候的核殼型微納顆粒，它通過以下方法制備得到：