[发明专利]一种新型的无机紫外线吸收剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体说是一种紫外线吸收剂及其制备方法。

背景技术

紫外线吸收剂是一种性能卓越的高效防老化助剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化。紫外线吸收剂具有优异耐久性的紫外线吸收性能及紫外线屏蔽效果，对280～400nm波段的紫外线有良好的吸收转化、反射和散射作用。常用的紫外线吸收剂中，无机紫外线吸收剂具有稳定性好、热稳定性好，即使在加工中也不会因加热而变化，迁移性小、高此表面积、催化活性高、反应速度快、不会对有机物降解，对紫外线的吸收能力强且波段宽(280～400nm)、不会对人体造成危害，广泛应用在木器、涂料、建筑等领域。无机紫外吸收剂主要是一些超细氧化物粉末如纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化铈等无机紫外紫外线吸收剂。目前用作无机紫外线吸收剂的粉体基本为球型颗粒，属于无定型结构。无定形是指一些非完全晶体无定形区(非晶区)的结构或者一些无定形固体(非晶体)的构成方式。很多可以构成晶体的物质都存在无定形态，反应活性也一般大于同物质的晶体。而且在小尺寸作用下，纳米材料可以强烈屏蔽紫外线。纳米二氧化钛、纳米氧化锌等的紫外线吸收剂虽然具有纳米颗粒小、高比表面积、表面活性高、紫外线吸收性好等特性，但这种紫外线吸收剂容易迁移、储存稳定性差、易浑浊、分子颗粒容易团聚而降低耐光性导致紫外线吸收剂自身耐久性差、降解，最终导致聚合化合物的性能耐久性能差，致使材料使用寿命短等的影响。

随着紫外线吸收剂的发展，出现了液体纳米二氧化铈紫外线吸收剂。液体纳米二氧化铈紫外线吸收剂是一种高效透明的液体紫外线吸收剂，其具有溶解度高、相溶性好、纳米颗粒不团聚、化学性能稳定、自身不降解、耐候性佳、催化活性高、反应速度快等优越的特点。液体纳米二氧化铈紫外线吸收剂将取代纳米二氧化钛、氧化锌紫外线吸收剂是未来紫外线发展的必然趋势。目前，公知的液体纳米二氧化铈为水性型及溶剂型紫外线吸收剂，用于建筑、木材、家具等涂料、涂层，其稳定性差，且溶剂型紫外线吸收剂只能用非极性溶剂溶解。而非极性溶剂具有毒性，对环境及人体造成危害等缺陷问题。

综上所述，现有的技术的无机紫外线吸收剂存在若干问题。因此，这个环保新能源领域急需解决的是提供一种稳定性好、溶解度高、混溶性佳、自身不降解、不迁移、挥发性小、耐候性佳、澄清透明、安全无毒、催化活性高、反应速度快的液体无机紫外线吸收剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种稳定性好、溶解度高、混溶性佳、自身不降解、不迁移、挥发性小、耐候性佳、澄清透明、安全无毒、催化活性高、反应速度快的液体无机紫外线吸收剂。

本发明是这样实现的：

一种无机紫外线吸收剂的制备方法，所述方法包括下述步骤：

a)在硅烷偶联剂、低沸点有机溶剂的作用下，对纳米二氧化铈进行改性反应，将水性的纳米二氧化铈，赋予一定活性基团，如烯基、环氧基等，利于应用时更能与体系融合及更好地起保护作用；

b)加入低沸点有机溶剂、多官能团丙烯酸酯单体，在温和环境下进行化学修饰反应，反应温度为20～60℃，反应时间为0.5～5h；

c)减压蒸馏去除低沸物；

d)加入低沸点有机溶剂和萃取剂后，减压蒸馏，充分去除低沸物，得到具良好稳定性的液体纳米二氧化铈紫外线吸收剂。

优选的，所述硅烷偶联剂的分子式为：(R¹O)_3-xSiR²_x，其中，R¹为1～6个碳原子的直链或支链烷基：R²为1～6个碳原子的直链或支链烯基；x的取值为1或2可以为但不限于如下：

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-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等。

优选的，所述多官能团丙烯酸酯单体是载体，起化学修饰作用，将水性的纳米二氧化铈包裹在内，使得其能溶于油性体系，提高使用时的相容性。多官能团丙烯酸脂可以为但不限于如下：

多官能团丙烯酸脂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟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种或几种。

优选的，所述低沸点有机溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇、丙二酮醇、丁醇、异丁醇、正丁醇中的一种或几种。