一种复合粒子、制备方法及其防晒应用

本发明涉及高性能功能复合材料、日化防晒，尤其是涉及一种复合粒子、制备方法及其防晒应用。

背景技术：

1、抵达地球表面的太阳光主要由紫外光、可见光和红外光组成，其中紫外光的能量较高。适宜程度的紫外光照射可以促进维生素d合成、提高人体免疫能力，但是长时间过度的紫外光照射会诱导人体产生氧化副产物和大量自由基，破坏人体细胞的dna、脂质和蛋白质，使皮肤出现红斑、色素沉着、老化皱纹甚至是皮肤肿瘤等严重损伤。在人体皮肤表面涂抹防晒物质是既方便又有效的防晒方式，早在公元前，人类就开始使用橄榄油来避免皮肤晒伤；到20世纪30年代，franzze greiter和eugene schueller将第一款防晒霜引入市场，正式宣告防晒进入科技时代；随着科学技术的发展，更多高效、广谱的防晒霜被研制出来，而防晒霜的安全性，尤其是防晒剂的安全性，引起了广泛关注和讨论。

2、传统的无机防晒剂包括氧化锌、纳米氧化锌、二氧化钛和纳米二氧化钛，配制而成的防晒霜涂抹于人体皮肤上可以形成一层薄薄的保护层，保护层中的无机粒子在受到太阳光照射时，可以通过反射、折射以及吸收作用来屏蔽掉大部分紫外光，从而保护人体皮肤。无机防晒剂具有高稳定性、高安全性的优点，但是往往需要在防晒霜中大量添加才能达到日常防晒所需，而大添加量往往会使防晒霜具有较差的肤感，还容易发白影响美观。纳米颗粒比微米颗粒在肤感和外观上有所改善，并且防晒效果更好；但近年来一些研究表明，无机纳米颗粒具有一定的纳米毒性：其具有的光活性可能会对人体皮肤造成刺激；酸性微环境下发生电离可能导致金属离子渗透到皮下；纳米颗粒在皮肤褶皱、毛孔、缺陷、伤口处易发生堆积，清除不净将导致堵塞等。另一方面，常用的有机防晒剂有对氨基苯甲酸、水杨酸酯、肉桂酸酯等数十种，这些有机分子通常具有不同的跃迁能级，能够通过吸收特定光子实现对不同波段紫外光的高效屏蔽。但是有机防晒剂往往吸收波长范围较窄，需要将多种有机防晒剂复配；有机防晒剂分子耗散能量时可能会产生荧光或磷光现象，影响防晒霜的正常使用；跃迁到高能级的有机防晒剂分子通常化学性质活泼，对ph、氧化等因素敏感容易分解产生游离自由基，可能导致有机防晒剂的光稳定性较差。此外，研究表明有机小分子防晒剂会渗透人体皮肤进入血液循环，而人体往往难以通过新陈代谢将其排出体外，导致有机小分子在体内的累积，对人体健康造成安全隐患；近年来，二苯酮、甲氧基肉桂酸乙基己酯、4-甲基苄亚基樟脑等有机防晒剂还被证实会对珊瑚礁等海洋生态系统造成破坏，影响自然生态系统的平衡。

3、黑色素是一种结构单元含有酚羟基和氨基的一类大分子，具有优异的抗紫外性能，避免了传统小分子紫外吸收剂的迁移问题。天然黑色素广泛存在于人体及各种动植物体内，具有优异的生物相容性。黑色素能够吸收大量紫外线，并将吸收的能量以热量的形式耗散，对人体安全无害；同时还可捕获化妆品中其他成分光老化过程中形成的以及皮肤表面生成的自由基，多重抵抗自由基对皮肤的侵害；另外，黑色素分子在皮肤表面具有很强的粘附性能，因此该成分几乎无皮肤渗透。综上所述，黑色素能够在避免防晒成分渗透皮肤又保持优异的防晒能力。

4、目前大多数相关研究和产品中所使用的防晒剂还不能满足对人体和环境无毒无害，同时兼顾防晒性能高效持久。因此，开发高效安全的主要防晒组分是顺应需求的。

技术实现思路

1、为了填补相关领域中的空缺，本发明的核心是提供一种复合粒子及其防晒应用。

2、本发明是通过以下具体技术方案实现的：

3、一种复合粒子，所述复合粒子是先分别制备好c3n4片以及黑色素纳米粒子，然后将两者分散在水中，再混合分散液，最后纯化得到的。

4、进一步的，黑色素纳米粒子通过包覆形式与c3n4片复合，有效复合量范围为c3n4片与黑色素纳米粒子的质量比1：(0.005～0.2)。

5、进一步的，所述c3n4片为一层或一层以上片状材料；区别于块状c3n4材料，c3n4片厚度为1-10nm，c3n4片平面内长宽为5-90um。

6、进一步的，所述c3n4片的制备方法为：①将g-c3n4充分研磨至粉末；②将研磨后的g-c3n4粉末置于空气中煅烧两次，第一次升温速率为5℃/min，煅烧温度为550℃～650℃，煅烧保温时间为2h～0.5h，第二次升温速率为2℃/min，煅烧温度为500℃～600℃，煅烧保温时间为1.5h～0.5h。

7、进一步的，步骤①中，g-c3n4粉末研磨的设备为研钵或球磨机，且研磨后需要经过400-800目筛网过滤，获得粒径为15-38um。

8、进一步的，黑色素纳米粒子为天然提取黑色素、聚多巴胺、聚多巴、聚酪氨酸、聚羟基吲哚及其衍生物中的至少一种。

9、进一步的，黑色素纳米粒子的尺寸范围为20～200nm。

10、进一步的，c3n4片和黑色素纳米粒子在水中的分散、混合方法为搅拌、均质、超声中的至少一种；纯化步骤包括过滤、水洗、干燥。

11、进一步的，搅拌的条件为转速400～800r/min，时间24～6h；均质的条件为转速4000～12000r/min，时间20～5min，超声的条件为功率300～700w，时间120～30min。

12、上述的复合粒子的防晒应用：所述的复合粒子具有抗紫外、对人体安全的性质，能够应用在化妆品、日用品以及医药领域。

13、原理：煅烧制备c3n4片的过程中在其表面引入了大量的含氧官能团，如羟基、羰基等，而黑色素纳米粒子表面也具有很多氨基、儿茶酚基；c3n4片和黑色素纳米粒子之间通过氢键相互作用、π-π相互作用等多重相互作用实现良好的复合，并保证其在配制乳液及使用过程中的长效稳定性。成功复合使c3n4片与黑色素纳米粒子吸收紫外线时发生协同作用，实现高效防晒；并且改变了c3n4片原本吸收光能被激发后，通过活化周围分子来耗散能量的机制，由黑色素纳米粒子来吸收能量并主要通过分子振动产生热能等方式来进行能量耗散，提高了生物安全性，使其具备了在化妆品领域应用的潜力。

14、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

15、1.与传统的防晒剂相比，由本发明提供的复合粒子应用在防晒制品中，其微米级尺寸能够保证不渗透过表皮层或者进入表皮细胞，并且消除了c3n4对人体可能存在的的光活性风险；

16、2.与传统的防晒剂相比，由本发明提供的复合粒子应用在防晒制品中，c3n4片与黑色素纳米粒子吸收紫外线时发生协同作用，通过纳米-微米跨尺度界面作用以及能量耗散方式的转化提高紫外线吸收效率，协同提高防晒效果；

17、3.利用本发明提出的复合粒子制备得到的防晒制品，结合了的c3n4片的乳白色和黑色素纳米粒子的棕黑色，使得制品颜色能够随着黑色素纳米粒子的包覆量调整更贴近肤色，同时黑色素具有的自由基清除能力赋予了防晒制品可能的额外抗衰功效。

18、综上所述，利用本发明的复合粒子，能够制备出高效安全的防晒制品，可在化妆品、日用品以及医药等领域应用。

19、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。