[发明专利]一种二氧化钛/木质素基复合纳米颗粒及制备方法和应用

说明书

本发明属于复合纳米颗粒技术领域，公开了一种二氧化钛/木质素基复合纳米颗粒及制备方法和应用。本发明方法包括以下步骤：碱性的碱木质素溶液中加入季铵化试剂，反应得到季铵化木质素；将其调酸后，加入阴离子表面活性剂，得到季铵化木质素/阴离子表面活性剂复配物，将其加入纳米二氧化钛乙醇悬浮液中，得到二氧化钛/木质素基复配物的混合溶液；然后向上述混合溶液中加入pH值为1～7的水进行自组装，陈化，得到二氧化钛/木质素基复合纳米颗粒。本发明的复合纳米颗粒成本低，粒径大小均一，分散性好，与有机介质相容性强，应用于护肤品、防紫外材料中可显著提高抗紫外能力，木质素基复配物包裹二氧化钛有效屏蔽其光催化活性，提高光稳定性。

技术领域

本发明属于复合纳米颗粒技术领域，特别涉及一种二氧化钛/木质素基复合纳米颗粒及制备方法和应用。

背景技术

近年来，由于氟利昂气体的随意排放等原因而引起的臭氧层损伤，已成为全球规模的环境问题。有一种学说认为：臭氧层减少10％，将使达到地球的紫外线B波增加20％。随着人们对紫外线过量照射危险性的日益重视，防晒护肤品是当今也是今后护肤品发展的重要品种。二氧化钛是无机防晒剂的代表，它具有很好的紫外线吸收和散射能力，与有机防晒剂相比，刺激性小，稳定性好，在防晒霜中广泛使用。但纳米二氧化钛粒径过小(10～50nm)，处于热力学高度不稳定状态，极易团聚。此外，纳米二氧化钛颗粒易导致皮肤毛孔阻塞，不利于透气和汗液排出，从而导致各种皮肤病和安全性问题。同时由于纳米二氧化钛具有光学活性，在光的照射下会发生复杂的化学过程，从而使周围的介质被破坏，加速皮肤的老化。而且其本身的强极性和颗粒的微细化，在有机介质中难以均匀地分散，从而大大限制了其在护肤品中的广泛应用。因此，用于护肤品中的纳米二氧化钛必须进行表面改性处理，以提高其耐候性和分散性等。目前纳米二氧化钛颗粒的表面化学改性剂主要有醇胺类化合物、多元醇、有机硅化合物、有机酸盐等，其中大部分来源于石化资源，同时具有一定的毒性。

化学防晒剂主要为甲氧基肉桂酸辛酯(OMC)、阿伏苯宗(BMDM)等小分子化合物，这些化学防晒剂在防晒护肤品中含量往往高达25％。如此大量化学活性成分的使用引发了人们对其在机体安全和生态环境方面的担忧。研究表明，OMC、BMDM等常用化学防晒剂光稳定性差，阳光辐照后也容易产生自由基。这些自由基在生理条件下可以与氧结合进而消耗体液中的氨基酸，而自由基相互结合的产物可以破坏细胞结构或改变细胞形态。无论是物理防晒剂中的二氧化钛，还是化学防晒剂中的小分子防晒活性成分，当渗透到皮肤内层时，容易引发过敏等一系列不适，进一步传输到细胞内时，小分子化合物可以破坏DNA。因此，研发环境友好、价格低廉且对人体无毒害的来源于可再生资源的防紫外剂成为人们研究热点。

木质素是一种芳香族天然高分子化合物，其基本结构单元为苯丙烷，在自然界中含量仅次于纤维素和半纤维素。在结构上，木质素主要是由香豆醇、松柏醇和芥子醇三种初级前驱体通过酶的脱氧聚合及自由基耦合得到，在聚合的过程中，与酚羟基共轭的乙烯基上的电子消失，导致在共轭位点上产生UV发色基团。由于发色基团的产生，木质素能吸收UV/可见光。另外木质素中羰基、双键等官能结构的存在使得木质素的紫外吸收具有广谱性，大量酚羟基的存在，更赋予了木质素抗氧化性能。目前的商用木质素主要来源于制浆工业或者生物炼制工业，其分子团聚严重，主要以微米级的颗粒存在，难以分散均匀，颜色过深，未经改性的木质素防紫外性能还难以超越化学合成有机防晒剂，限制了其在护肤品等领域中的应用。