[发明专利]一种羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂及其制备方法，属于光催化剂及其制备领域。所述制备方法以TiO₂‑NH₂为主单体，醛类物质为交联剂，丙烯酸为羧基化改性剂，通过曼尼希反应对TiO₂‑NH₂进行表面改性制备一种羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂。本发明解决了现有纳米二氧化钛紫外屏蔽剂使用时易团聚导致反应活性低、紫外屏蔽性能不理想的问题，通过曼尼希反应在氨基化改性纳米二氧化钛表面引入端羧基，最终得到兼具良好分散性、化学反应活性和优异紫外屏蔽性能的纳米二氧化钛紫外屏蔽剂。

技术领域

本发明属于光催化剂及其制备领域，涉及一种羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂及其制备方法。

背景技术

紫外线是指波长在180-400nm的不可见光，根据波长不同可将紫外线分为三部分，短波紫外光UVC(180-280nm)，中波紫外光UVB(280-320nm)和长波紫外光UVA(320-400nm)。其中UVC和大部分UVB会被地球表面大气中的臭氧、氧气和水蒸气等小分子有效过滤，残留的UVB和UVA会穿透大气层，辐射到地球表面。研究表明，适当的紫外照射可以促进人体内矿物质的代谢和维生素D的合成。然而，当过度暴露在紫外线辐射下时，不仅会对聚合物中C-H、C-C、C-Cl等及具有相同键能的物质产生破坏作用，加速聚合物材料中有机物的降解，影响使用期限和应用范围，还会导致皮肤衰老、晒伤、皮肤癌。并且紫外辐射具有累积效应，接受紫外辐射越多，受到的危害越大。因此，迫切需要开发一种高效的紫外屏蔽剂来解决这一问题。

TiO₂具有白度高、禁带宽度窄、比表面积高、光吸收和散射性优良的特性，是一种高效的紫外屏蔽剂。目前，纳米TiO₂紫外屏蔽剂的发展仍然面临两个挑战。一方面，高比表面积的无机纳米TiO₂容易形成团聚，不仅会削弱其紫外屏蔽性能，还会导致光学透明性差。另一方面，纳米TiO₂的UVA吸收范围受其禁带宽度的限制。为了克服上述瓶颈，充分发挥纳米TiO₂的紫外屏蔽能力，可通过对纳米TiO₂进行表面改性来提高其分散性、反应活性和紫外屏蔽性。丙烯酸与纳米TiO₂之间可以形成氢键和化学结合作用，从而改性纳米TiO₂的分散性，如果直接采用丙烯酸对纳米TiO₂改性，反应过程中会消耗丙烯酸的活性基团羧基，影响改性后纳米TiO₂的反应活性。因此，有必要寻找一种既能提高纳米TiO₂反应活性，又能改善其分散性的新方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂及其制备方法，本发明所述羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂不但能有效改善纳米TiO₂易团聚的缺点，还可以提高纳米TiO₂反应活性，赋予更优异的紫外屏蔽性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂的制备方法，以TiO₂-NH₂为主单体，醛类物质为交联剂，丙烯酸为羧基化改性剂，通过曼尼希反应对TiO₂-NH₂进行表面改性制备一种羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂。

优选地，具体操作如下：将TiO₂-NH₂均匀分散于溶剂中得到反应体系，向所得反应体系中加入醛类物质和丙烯酸进行曼尼希反应，得到反应溶液，将所得反应溶液进行离心，留取沉淀，将所得沉淀洗涤后干燥，得到羧基化改性纳米二氧化钛紫外屏蔽剂。

进一步优选地，曼尼希反应的温度为30～50℃，反应时间为4～6h。