一种纳米氧化铈疏水亲油化改性方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米氧化铈疏水亲油化改性方法及其应用，属于紫外屏蔽材料技术领域。本发明专利技术采用物理改性的方法，对纳米氧化铈进行疏水亲油改性，纳米氧化铈经改性后表现出超疏水性，在油相介质中的分散性好，粒度分布均匀，且紫外屏蔽性能优异，稳定性高，可见光透过性好，可用于防晒类纺织品、化妆品、玻璃、高分子聚合物和涂料等要求对紫外线吸收高、可见光透过性高的材料和制品。光透过性高的材料和制品。光透过性高的材料和制品。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化铈疏水亲油化改性方法及其应用


[0001]本专利技术属于紫外屏蔽材料
，具体涉及一种纳米氧化铈疏水亲油化改性方法及其应用。

技术介绍

[0002]太阳光中紫外线的特征辐射波段为200
‑
400nm，其中320
‑
400nm为长波紫外线(UVA)，280
‑
320nm为中波紫外线(UVB)，200
‑
280nm为短波紫外线(UVC)。UVC经大气层吸收难以抵达地面，只有UVA和UVB抵达地面。紫外辐射存在诸多危害，如会引起皮肤癌、材料老化等。因此紫外屏蔽材料的研究一直备受关注。
[0003]纳米氧化铈的禁带宽度为3.2eV，在紫外线辐射波段有很强的吸收，在可见光范围内具有良好的透明性，具有作为紫外屏蔽剂的潜在应用前景。但纳米氧化铈容易发生团聚现象，在溶剂中不易分散，极大影响了其对紫外线的吸收和对可见光的透过性，而且纳米氧化铈对有机化合物具有一定的光催化活性。因此，纳米氧化铈难以作为紫外屏蔽材料应用于光防护类的产品中。为改善纳米氧化铈的分散性、稳定性，并降低其光催化活性，需要对纳米氧化铈进行改性处理。目前常用的改性方法为物理改性法和化学改性法。
[0004]物理改性是通过范德华力、氢键等分子间作用力将无机或有机改性剂吸附在纳米粒子表面，在纳米粒子表面形成包覆层从而降低表面张力，减少纳米粒子间的团聚，达到均匀稳定的分散效果。专利CN101386420A公开了一种以脂肪醇聚氧乙烯醚为改性剂对纳米氧化铈改性的方法就属于物理改性，脂肪醇聚氧乙烯醚吸附于氧化铈粒子表面形成一层保护膜，一定程度上阻止了粒子间的团聚。但由于是基于硝酸铈铵和硫酸铈铵制备氧化铈，需要浓硝酸和浓硫酸作溶剂以及氨水作沉淀剂，在制备过程中存在安全隐患，并不适合工业化生产。专利CN109939125A公开了一种以PEG化磷脂对纳米氧化铈进行亲水改性的方法也属于物理改性，经PEG化磷脂改性的纳米氧化铈尺寸小，具有良好的抗氧化作用。
[0005]化学改性是通过纳米粒子表面与处理剂之间进行化学反应或化学吸附，改变纳米粒子表面的结构和状态达到表面改性的目的。专利CN101264377B公开了一种以氟离子改性纳米氧化铈制得氟氧化铈的方法，改性氧化铈可以吸收200
‑
400nm的紫外线，对可见光透过性强，且改性后纳米氧化铈的催化活性比改性前纳米氧化铈降低50％以上。专利CN102559138A公开了一种掺杂氟离子和金属离子的氧化铈基纳米紫外屏蔽材料及其制备方法，制得的氧化铈基纳米紫外屏蔽材料具有紫外吸收高、可见光透过性强、氧化催化活性低的特性。以上两种方案均是基于铈盐与改性剂在特定体系中反应后经高温焙烧制得改性氧化铈，制备过程中存在含氟离子的溶液，对环境并不友好，且制备工艺流程较为繁琐，工业化生产较为困难。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种纳米氧化铈疏水亲油化改性方法，利用该改性方法制得的疏水亲油纳米氧化铈表现出超疏水性，在油相
介质中的分散性好，粒度分布均匀，且紫外屏蔽性能优异，稳定性高。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供上述疏水亲油氧化铈作为紫外屏蔽剂的应用。
[0008]为解决上述问题，本专利技术采取的技术方案如下：
[0009]一方面，一种纳米氧化铈疏水亲油化改性方法，包括下述步骤：
[0010]S1、将纳米氧化铈粉体与水混合均匀，制得纳米氧化铈分散液；
[0011]S2、将改性剂与水混合，加热溶解，制成改性剂溶液；
[0012]S3、向步骤S1的纳米氧化铈分散液中加入pH调节剂，调节pH至弱酸性；
[0013]S4、加入改性剂溶液，搅拌反应；
[0014]S5、反应完后离心，产物经水洗、乙醇溶液洗涤，离心收集洗涤产物，干燥、粉碎即得疏水亲油纳米氧化铈。
[0015]在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤S1中，所述纳米氧化铈粉体的粒径＜100nm，优选纳米氧化铈粉体的粒径为30
‑
50nm。
[0016]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S1中，所述纳米氧化铈粉体与水的混合质量比为1:2
‑
5，优选混合质量比为1:4。
[0017]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S2中，所述改性剂选自硬脂酸、硬脂酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的至少一种；优选硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的至少一种。
[0018]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S2中，所述改性剂溶液的浓度为0.01
‑
0.5mol/L，优选改性剂溶液的浓度为0.05mol/L。
[0019]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S2中，所述加热溶解的温度为50
‑
100℃，优选热溶解的温度为80℃。
[0020]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S3中，所述pH调节剂为酸溶液，所用酸选自盐酸、硫酸、磷酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸中的任一种，pH调节剂的浓度为0.01
‑
1mol/L；优选pH调节剂为盐酸溶液，浓度为0.1mol/L。
[0021]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S3中，所述弱酸性是指pH为4
‑
6，优选pH为5。
[0022]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S4中，所述改性剂添加量为纳米氧化铈质量的1
‑
20％，优选添加量为6％。
[0023]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S4中，所述搅拌反应过程中的搅拌速率为100
‑
500r/min，温度为50
‑
100℃，时间为0.5
‑
5h；优选地，所述搅拌反应过程中的搅拌速率为400r/min，温度为85℃，时间为1h。
[0024]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S5中，所述离心的条件为：离心转速1000
‑
10000r/min，离心时间为1
‑
20min。
[0025]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S5中，所述水洗的次数为1
‑
3次，乙醇溶液洗涤的次数为1
‑
3次，乙醇溶液的浓度为1
‑
95wt％；所述水洗、乙醇溶液洗涤过程中的料液比为1:2
‑
10；优选地，所述水洗的次数为1次，水洗的次数为2次，乙醇溶液的浓度为95wt％，所述水洗、乙醇溶液洗涤过程中的料液比为1:2。
[0026]在本专利技术的另一些具体实施方式中，步骤S5中，所述的干燥温度为50
‑
100℃，干燥时间为1
‑
24h；优选地，所述的干燥温度为60℃，干燥时间为4h。
[0027]再一方面，一种由上述制备方法制得的疏水亲油纳米氧化铈。
[0028]再一方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化铈疏水亲油化改性方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、将纳米氧化铈粉体与水混匀，制得纳米氧化铈分散液；S2、将改性剂与水混合，加热溶解，制成改性剂溶液；S3、将步骤S1所得纳米氧化铈分散液中加入pH调节剂，调节pH至弱酸性；S4、加入改性剂溶液，搅拌反应；S5、反应完后离心，产物经水洗、乙醇溶液洗涤，离心收集洗涤产物，干燥即得疏水亲油纳米氧化铈。2.根据权利要求1所述的纳米氧化铈疏水亲油化改性方法，其特征在于，所述纳米氧化铈粉体的粒径＜100nm。3.根据权利要求1所述的纳米氧化铈疏水亲油化改性方法，其特征在于，所述改性剂选自硬脂酸、硬脂酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任一种或多种。4.根据权利要求1所述的纳米氧化铈疏水亲油化改性方法，其特征在于，改性剂溶液浓度为0.01
‑
0.5mol/L。5.根据权利要求1所述的纳米氧化铈疏水亲油化改性方法，其特征在于，所述改性剂添加量为纳米氧化铈质量的1
‑
20％。6.一种由权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉，王伟，张有荣，刘慧敏，张伟桦，陈银峰，赵志伟，何绮潼，
申请(专利权)人：厦门誉一高新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：