本發(fā)明涉及材料制備，尤其是指一種防曬球形二氧化硅及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、防曬，指的是采取一些措施來阻隔或者吸收紫外線，以達(dá)到防止肌膚被曬黑、曬傷等目的。目前，在物理防曬材料中，納米二氧化鈦、納米氧化鋅能夠有效的反射紫外線，能抵御uva和uvb波段，從而對皮膚起到很好的保護(hù)作用。

2、近年來，關(guān)于納米材料在安全性方面的爭議越來越大，報道指出，納米級別的材料可能具有光學(xué)毒性，納米顆?？赡軡B透進(jìn)入皮膚內(nèi)部，此外，美國環(huán)保局神經(jīng)毒素研究人員指出，納米材料對某些特定的免疫細(xì)胞有影響，氧自由基粒子的持續(xù)釋放可能會對健康細(xì)胞細(xì)胞造成壓力從而帶來破壞。在很多國家對納米材料的使用已經(jīng)越來越謹(jǐn)慎，因此，防曬材料的改進(jìn)仍有很大的空間。

3、目前，國內(nèi)關(guān)于防曬材料的專利較多，專利cn117426993a中，采用逆向包裹法，先將納米二氧化鈦和月桂酰賴氨酸反應(yīng)，得到一重包裹材料，再將納米氧化鋅和一重包裹材料反應(yīng)，經(jīng)超聲分散干燥后，得到逆向包裹的防曬材料。該專利中，納米二氧化鈦與月桂酰賴氨酸，以及與納米氧化鋅之間是通過有機(jī)溶劑相互連接，有機(jī)溶劑在高溫下會揮發(fā)，最終，該包裹材料相當(dāng)于只是簡單的物理混合，納米二氧化鈦與納米氧化鋅之間并沒有牢固度，隨時可能重新分散為納米級別的材料。專利cn111450815a中，以納米二氧化鈦、鈰鹽固體、田菁粉和多元羧酸為原料，經(jīng)過混合、干燥、煅燒的方式，制備出二氧化鈦，二氧化鈰復(fù)合物。該專利采用的是納米二氧化鈦與鈰鹽為原料，所制得的復(fù)合物大多還會是納米級別。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種防曬球形二氧化硅及其制備方法。

2、本發(fā)明的第一個目的在于提供一種防曬球形二氧化硅，以球形多孔二氧化硅為載體，所述球形多孔二氧化硅的孔隙中填充有防曬材料，表面包裹有防曬材料層以及硅烷偶聯(lián)劑層，所述防曬材料以及二氧化硅表面的羥基(-oh)與硅烷偶聯(lián)劑水解后形成的si-oh鍵發(fā)生化學(xué)接枝，形成o-si-o實現(xiàn)連接。

3、本發(fā)明中，利用硅烷偶聯(lián)劑水解后形成si-oh鍵，且防曬材料以及二氧化硅表面也含有一些羥基(-oh)，硅烷偶聯(lián)劑的si-oh鍵與所述羥基(-oh)發(fā)生反應(yīng)形成o-si-o鍵，因此可以很好地防止防曬材料的脫落，保持防曬效果的穩(wěn)定。

4、在本發(fā)明的一些實施例中，所述球形多孔二氧化硅的粒徑為1微米～100微米，優(yōu)選為1微米～80微米，更優(yōu)選為1微米～30微米。球形多孔二氧化硅的粒徑越大，其吸油量會越大，所能吸附的納米材料的量也會越多，spf值相對也會更大，但是粒徑越大，球形二氧化硅的球形度、硬度等將會變差，所以，并不是球形多孔二氧化硅的粒徑越大越好，因此也需要合理的調(diào)控粒徑的大小。

5、在本發(fā)明的一些實施例中，所述球形多孔二氧化硅的孔隙率為1％～50％，優(yōu)選為5％～30％。

6、在本發(fā)明的一些實施例中，所述防曬材料為納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鈰中的一種或多種，優(yōu)選為納米二氧化鈦、納米氧化鋅。

7、在本發(fā)明的一些實施例中，所述防曬材料的含量占球形多孔二氧化硅質(zhì)量的0.1～30wt％，優(yōu)選為1～30wt％，更優(yōu)選為1～20wt％。當(dāng)納米材料的量過多，spf值將會越高，但是受限于球形二氧化硅的吸油量，當(dāng)溶劑到達(dá)一定量時，將會是一個最高點，如果過量則會影響納米材料的吸附率。

8、本發(fā)明的第二個目的在于提供所述防曬球形二氧化硅的制備方法，包括以下步驟：

9、提供一種球形多孔二氧化硅粉體，記為粉體a；

10、將防曬材料與溶劑混合，超聲分散得到懸浮液b；

11、將懸浮液b噴入粉體a中，吸附完全得到粉體c，之后將硅烷偶聯(lián)劑噴入粉體c中，攪拌分散得到粉體d，加熱干燥，得到粉體e；

12、將粉體e進(jìn)行高溫煅燒，得到所述防曬球形二氧化硅。

13、在本發(fā)明的一些實施例中，所述溶劑包括水和有機(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑選自乙酸乙酯、乙醇、異丙醇、環(huán)己烷、硅油、礦物油中的一種或多種；所述水和有機(jī)溶劑的體積比為1:1～1:20，優(yōu)選為1:5～1:10，更優(yōu)選為1:10。水的量需要適中，水太少，偶聯(lián)劑無法完全水解，水太多，粉會較為濕潤，不利于納米材料的吸附。

14、在本發(fā)明的一些實施例中，所述防曬材料與溶劑的質(zhì)量比例為1:1～1:20；優(yōu)選為1：1～1：10，更優(yōu)選為1：1～1：5。溶劑的用量需要適中，溶劑越多，可以將防曬材料納米二氧化鈦或者氧化鋅分散的更加均勻，可以增加有效吸附率，但是溶劑含量又不能過高，太多了將會導(dǎo)致二氧化硅過于濕潤而結(jié)塊，不利于納米材料的吸附。

15、所述加熱干燥的溫度為80℃～110℃，時間為3～8h。

16、在本發(fā)明的一些實施例中，所述硅烷偶聯(lián)劑選自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷中的一種或多種。

17、所述硅烷偶聯(lián)劑的用量為所述球形多孔二氧化硅的0.1～10wt％。優(yōu)選為1～10wt％，更優(yōu)選為1～5wt％。偶聯(lián)劑可以增加化學(xué)鍵的接枝率，接枝率越高，其吸附效果越好，spf值就會越高，但是每個球形二氧化硅里面的化學(xué)鍵的量是有限的，當(dāng)偶聯(lián)劑用量到達(dá)一定時，化學(xué)鍵接枝率將會達(dá)到最大，再增加將會溢出，反而可能會影響spf值。

18、在本發(fā)明的一些實施例中，所述高溫煅燒的溫度為300℃～800℃，優(yōu)選為400℃～700℃，更優(yōu)選為500℃～600℃；煅燒時間為1～10小時，優(yōu)選為3～8小時，更優(yōu)選為3～6小時。

19、在本發(fā)明的一些實施例中，懸浮液b噴入粉體a或者硅烷偶聯(lián)劑噴入粉體c中的噴入方式采用噴霧方式進(jìn)行，此處采用噴霧的方式是為了更好的使納米防曬材料通過球形二氧化硅的孔徑吸附進(jìn)去。

20、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

21、本發(fā)明將球形多孔二氧化硅作為載體，把納米防曬材料通過溶劑分散之后，加入多孔球形二氧化硅之中，通過孔徑吸附在球形二氧化硅內(nèi)部，多余的納米防曬材料將吸附在球形二氧化硅表面，再加入偶聯(lián)劑進(jìn)行化學(xué)接枝，最后通過干燥，煅燒的方式，將納米防曬材料牢牢的依附在球形二氧化硅的內(nèi)部以及表面上，制備出具有防曬效果的球形二氧化硅。

技術(shù)特征：

1.一種防曬球形二氧化硅，其特征在于，以球形多孔二氧化硅為載體，所述球形多孔二氧化硅的孔隙中填充有防曬材料，表面包裹有防曬材料層以及硅烷偶聯(lián)劑層，所述防曬材料以及二氧化硅表面的羥基與硅烷偶聯(lián)劑形成o-si-o。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防曬球形二氧化硅，其特征在于，所述球形多孔二氧化硅的粒徑為1微米～100微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防曬球形二氧化硅，其特征在于，所述球形多孔二氧化硅的孔隙率為1％～50％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防曬球形二氧化硅，其特征在于，所述防曬材料為納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鈰中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防曬球形二氧化硅，其特征在于，所述防曬材料的含量占球形多孔二氧化硅質(zhì)量的0.1～30wt％。

6.權(quán)利要求1～5中任一項所述防曬球形二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括水和有機(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑選自乙酸乙酯、乙醇、異丙醇、環(huán)己烷、硅油、礦物油中的一種或多種；所述水和有機(jī)溶劑的體積比為1:1～1:20。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述防曬材料與溶劑的質(zhì)量比例為1:1～1:20；

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷中的一種或多種；

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述高溫煅燒的溫度為300℃～800℃，煅燒時間為1～10小時。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種防曬球形二氧化硅及其制備方法。本發(fā)明所述防曬球形二氧化硅以球形多孔二氧化硅為載體，所述球形多孔二氧化硅的孔隙中填充有防曬材料，表面包裹有防曬材料層，所述防曬材料層表面包裹有硅烷偶聯(lián)劑層。具體制備方法包括以下步驟：將球形多孔二氧化硅作為載體，把納米防曬材料通過溶劑分散之后，加入多孔球形二氧化硅之中，通過孔徑吸附在球形二氧化硅內(nèi)部，多余的納米防曬材料將吸附在球形二氧化硅表面，再加入偶聯(lián)劑進(jìn)行化學(xué)接枝，通過干燥煅燒的方式，將納米防曬材料牢牢的依附在球形二氧化硅的內(nèi)部以及表面上，所得球形二氧化硅不僅具有較好的防曬效果，而且工藝簡單，具有可控性，可根據(jù)需要來制備不同粒徑的防曬球形二氧化硅。

技術(shù)研發(fā)人員：寧海金,高亮亮,鐘建平,徐先進(jìn),馬江平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西聯(lián)鍇科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9