CN103011686B - 一种空气粘土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气粘土及其制备方法，该空气粘土由石英微粉、医药级贝壳粉、聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇6种组分制成，而其制备方法包括如下步骤：（1）利用石英微粉为主体，医药级贝壳粉为分子结构连接载体，α烯基磺酸钠为反应元素；（2）升温使其与石英粉钡粉充分反应，起到发酵效果；（3）温度达到85度，后关闭加热，加入聚氧化乙烯继续混合；（4）产品倒出反应釜，移至U型搅拌机，加入70%浓度的山梨醇溶液，搅拌混合，转速为15转/分钟；（5）降至温度60度，加入甘油，转速调整到10转/分钟；（6）观察产品成絮状拉丝形态，成团后马上倒出，本发明解决产品使用性和橡皮泥一致，塑形功能优于橡皮泥，增加了发酵拉丝功能，可以反复任意造型玩耍。

Description

一种空气粘土及其制备方法

技术领域

本发明属于粘土领域，具体涉及一种自然降解可重复使用的空气粘土以其制备方法。

背景技术

自从1956年问世以来，橡皮泥就成了孩子们最喜爱的玩具。最开始的橡皮泥只有灰白一种颜色，但随后的几年里橡皮泥就有了各种各样的颜色和香味。包括夜光的、金色、银色、香波味、刮胡水味等等，通常橡皮泥类产品是以面粉，盐，植物油，水，再加颜料混合而成，因其化学性质不稳定易滋生细菌等有害物质，活性的分子结构使得它的安全性无法保障。油粘土-新型橡皮泥，该类型橡皮泥主要以碳酸钙、糊状树脂（PVC）等为原料，以液体石蜡为油性成分，与甘油等配制而成，只能一次性使用，不可降解，橡皮泥对儿童皮肤有损害刺激的碳酸钙类物质，以及石蜡（含直链烷烃），容易滋生细菌的面粉类活性材料,大量防腐剂等有害成分。

当然也大量的新型的橡皮泥产品出现来弥补其不足，最新型橡皮泥的特点：

1.和之前产品不同的是该本品不含防腐剂，再加作为油性成分使用的是液体石蜡（直链烷烃）、糊状树脂（PVC）、故不易腐败；

2.本品使用的油性成分及钾皂等，在室温下不易蒸发干燥，稳定性好；

3.仅用无机填料和油成分配制的油粘土，往往在夏季高温时期，要粘附手指、竹刀和工作台等，由于本品添加有低挥发性甘油、糊状树脂，用手指，竹刀等加工粘土时，甘油微粒被破坏，于是便产生了脱模剂的作用，故加工容易，高温下使用也不沾竹刀，不沾手；

4.本品添加有金属皂等，既可提高无机填料和油成分的亲和力，又有提高油粘土粘性的效果；

5.油成分中添加有液体石蜡、糊状树脂，可提高油粘土的可塑性，不可降解；

6.填料中使用了绢云母系粘土，制成品具有类似陶瓷坯土的制成品具有类似使用感。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：剔除对儿童皮肤有损害刺激的碳酸钙类物质，以及石蜡（含直链烷烃），容易滋生细菌的面粉类活性材料,大量防腐剂等有害成分，保留了橡皮泥的特性又增加了发酵絮状结构，使得产品既有橡皮泥原有塑形特点，又具有松软、比重轻、环保无毒，自然降解，重复使用，自我抑菌杀菌优越性能，完全不含防腐剂、丢弃后遇水能快速降解，符合国际玩具安全性环保性的标准。

一种空气粘土及其制备方法，该空气粘土由石英微粉、医药级贝壳粉、聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇6种组分制成，所述各组分的质量含量分别为：石英微粉48%、医药级贝壳粉26%、聚氧化乙烯6%～8%、α烯基磺酸钠3%～4%、甘油8%～10%、山梨醇8%～10%，空气粘土的各组分之和为100%，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：

（1）利用石英微粉为主体，医药级贝壳粉为分子结构连接载体，α烯基磺酸钠为反应元素，一起加入到可升温的反应釜中；（2）在转速30转/分钟的匀速搅拌下，升温使α烯基磺酸钠与石英微粉以及医药级贝壳粉充分反应，起到发酵效果；（3）温度达到85度，后关闭加热，加入聚氧化乙烯继续混合；（4）产品倒出反应釜，移至U型搅拌机，加入70%浓度的山梨醇溶液，搅拌混合，转速为15转/分钟；（5）降至温度60度，加入甘油，转速调整到10转/分钟；（6）观察产品成絮状拉丝形态，成团后马上倒出，覆盖密封一段时间，生产工序完成。

由本发明提供的制备方法所制备的空气粘土，其特性为：本发明解决产品使用性和橡皮泥一致，塑形功能优于橡皮泥，增加了发酵拉丝功能，可以反复任意造型玩耍，多次使用后加入适量甘油或色拉油，又能回复到原有的特性，所选无机材料使产品自身具有抑菌杀菌功能，遇水既快速分解。该方法具有工艺过程合理、产品收率高的特点。

具体实施方法

本发明提供了一种空气粘土，由石英微粉、医药级贝壳粉、聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇6种组分制成，所述各组分的质量含量分别为石英微粉：45%～50%、医药级贝壳粉：25%～40%、聚氧化乙烯：6%～8%、α烯基磺酸钠：3%～4%、甘油：8%～10%、山梨醇：8%～10%，空气粘土的各组分之和为100%。

针对各组分的优异性，以下内容进一步解释：

一.石英粉(同石英砂)又称硅微粉，英文名为quartz sand，silica flour;ground quartz，石英粉是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的矿物，其主要矿物成分是石英，其主要化学成分是SiO2，石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，硬度7，性脆无解理，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65，堆积密度(20-200目为1.5)，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，在160℃以上时溶于NaOH、KOH水溶液，熔点1650℃。从矿山开采出的石英石经加工后，一般粒度在120目筛上的产品称石英砂。过120目筛的产品称为石英粉。SiO₂中Si—O键的键能很高，熔点、沸点较高(熔点1723℃，沸点2230℃)。

矿石品级列表

化学成分和指标列表

二.医药级贝壳粉具有吸附、分解（甲醛、苯、TVOC、氨气）的作用以及调节空气湿度等功能、消除异味功能、抗菌、抑菌作用，烧制的贝壳粉膜对大肠杆菌有极强的抗菌和杀菌作用，另外对沙门氏菌、黄色葡萄糖菌也有显著效。不仅具有高性能的抗菌性，而且具有防腐、防扁虱的功能、防静电性能、调节空气湿度独特的“水呼吸”功能。

三.聚氧化乙烯(PEO)又称聚环氧乙烷：

聚氧化乙烯是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物。其工业产品的分子量可以在很大的范围内变动,分子相对质1x105～1x106的产品被称为聚氧化乙烯，它们是白色可流动粉末，分子结构为

(CH2CH2O)，此类树脂活性端基的浓度较低，没有明显的端基活性。由于其存在C-O-C键，通常具有柔顺性，可和电子受体或某些无机电解质形成缔合物。此外因氢键的形成，又使其成为一种水溶性聚合物。这些结构特点使PEO具有多种用途。

聚氧化乙烯的物理性质：PEO为白色水溶性的热塑性材料。相对分子质量105～107的PEO具有高度有序结构，呈结晶态，熔点65±2℃，能完全溶于水，可溶于部分有机容剂，溶液粘度高。高分子量PEO有絮凝作用。将PEO的水溶液涂敷于药丸的外层，制成可控缓释药物，已在医药工业中广泛应用，可控制药丸成分在体内的扩散速度，提高药丸的效率。由于PEO的无毒性和成胶性，用作假牙固定剂的组分之一，在假牙和口腔之间可起到缓冲作用，也有助于减少令人不愉快的气味和味道。PEO水溶液是一种假塑性液体，利用其粘度对剪切速率的敏感性可用作接触镜(即隐形眼镜)用液，且细菌不易在PEO上生长能保持接触无菌。

四.α烯基磺酸钠（AOS）CAS No.：68439-57-6，

分子式：RCH=CH(CH2)nSO3Na n:14-16or14-18，

该组分特性：1）气相膜式磺化、连续化中制备；2）具有优良的去污、乳化和钙皂分散力；3）溶解性、配伍性好，泡沫细腻丰富，生物降解性好；4）安全性好，无毒环保。

规格指标

该组分用途：特别是应用于无磷洗涤剂中，不仅可保持较好的洗涤能力，而且与酶制剂的相容性佳。粉（粒）状产品的流动性好，因而可广泛应用于无磷洗衣粉、液体洗涤剂等各种家用洗涤用品和纺织、印染工业、石油化学品、工业硬表面清洗方面。

五.甘油的化学名为甘油丙三醇，有甜味，为无色透明粘性液体，有良好的吸水性，常用来做化妆品的添加原料。甘油是最普遍的保湿剂，价格也很便宜，几乎所有保养品都有它的存在。甘油可以吸取空气中的水份给皮肤保湿，也能将皮肤中的水份锁住，不让它流失。

六.山梨糖醇具有吸湿性，故在产品中加入山梨糖醇可以防止产品的干裂，使产品保持水分和柔软。山梨糖醇不被某些细菌利用，山梨糖醇不含醛基，不易被氧化，在加热时不和氨基酸产生美拉德反应。有一定的生理活性，能防止产品的变性，在产品中有明显的稳定和长期保湿的作用。

根据上述的各组分的特性，本发明通过实验得出各组分比，对了进一步说明实际应用中的组分质量含量比，由下举例：

实施例1

一种空气粘土，由石英微粉、医药级贝壳粉、聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇6种组分制成，所述各组分的质量含量分别为石英微粉：45%、医药级贝壳粉：25%、聚氧化乙烯：6%～8%、α烯基磺酸钠：3%～4%、甘油：8%～10%、山梨醇：8%～10%，空气粘土的各组分之和为100%，由于聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇是作为添加剂，则其数值取范围内即可。

实施例2

一种空气粘土，由石英微粉、医药级贝壳粉、聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇6种组分制成，所述各组分的质量含量分别为石英微粉：50%、医药级贝壳粉：40%、聚氧化乙烯：6%～8%、α烯基磺酸钠：3%～4%、甘油：8%～10%、山梨醇：8%～10%，空气粘土的各组分之和为100%，由于聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇是作为添加剂，则其数值取范围内即可。

参照最终产品的柔软性、手感以及拉伸效果，并且有发泡程度作为依据，从而得出了最佳的数值取样：

实施例3

一种空气粘土，由石英微粉、医药级贝壳粉、聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇6种组分制成，所述各组分的质量含量分别为石英微粉：48%、医药级贝壳粉：26%、聚氧化乙烯：6%～8%、α烯基磺酸钠：3%～4%、甘油：8%～10%、山梨醇：8%～10%，空气粘土的各组分之和为100%，由于聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇是作为添加剂，则其数值取范围内即可。

如果对于添加剂的数值需要进一步限定的话，可以采用以下数值：

实施例4

一种空气粘土，由石英微粉、医药级贝壳粉、聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇6种组分制成，所述各组分的质量含量分别为石英微粉：48%、医药级贝壳粉：26%、聚氧化乙烯：7%、α烯基磺酸钠：3%、甘油：8%、山梨醇：8%，空气粘土的各组分之和为100%

本发明提供的空气粘土，其特性为：本发明解决产品使用性和橡皮泥一致，塑形功能优于橡皮泥，增加了发酵拉丝功能，可以反复任意造型玩耍，多次使用后加入适量甘油或色拉油，又能回复到原有的特性，所选无机材料使产品自身具有抑菌杀菌功能，遇水既快速分解。

本发明还提供了一种空气粘土的制备方法，（1）利用石英微粉为主体，医药级贝壳粉为分子结构连接载体，α烯基磺酸钠为反应元素，一起加入到可升温的反应釜中；（2）在转速30转/分钟的匀速搅拌下，升温使α烯基磺酸钠与石英微粉以及医药级贝壳粉充分反应，起到发酵效果；（3）温度达到85度，后关闭加热，加入聚氧化乙烯继续混合；（4）产品倒出反应釜，移至U型搅拌机，加入70%浓度的山梨醇溶液，搅拌混合，转速为15转/分钟；（5）降至温度60度，加入甘油，转速调整到10转/分钟；（6）观察产品成絮状拉丝形态，成团后马上倒出，覆盖密封一段时间，生产工序完成。

装箱完毕，该制备过程充分分解了反应元素的化学作用，利用化学温度控制和物理运动转速达到稳定的材料结构，达到了期望目的。

本发明的产品相对现有技术：

对比性：橡皮泥的一次性定型不可再用、容易滋生细菌、容易腐败，不可降解对自然环境的破坏。本专利产品保留了橡皮泥产品的一般功能，还增加了絮状发酵效果，多了有戏项目，而且可重复使用，自身具有抑菌杀菌能效，特别的环保可降解，遇水分解速度快，是真正意义的环保绿色产品；

安全性：所选都是具有安全性的环保材料配伍合成，对儿童身体无任何刺激伤害成分，特别是选用化妆品通用的甘油、贝粉等护肤元素，接触后对皮肤起到保护滋润作用，哪怕儿童不小心误食和掉入眼睛也不会造成后果；

环保性：本产品所有材料均优先考虑环保性，原料分子结构分散，孩子玩耍丢弃后只要一场大雨就完全溶于自然，无有害物质残留，对土地无任何污染破坏性；

特点：空气粘土通过手动抻拉揉搓的物理和化学反应作用来达到空气的吸入排出，从而使空气粘土变得像发酵的面团一样柔软和结实，利用各种造型模具自由创作、也可以发挥想象力构思作品，成型后可长期保存或重复使用。变硬加入少许甘油或色拉油又可回复、无毒无害、自由造型；

产品用途：适用于幼儿园、文化游乐场所等大型的桌面类游戏道具空气粘土；适用于家庭用的孩子独自一人也能玩的趣味横生的桌面小道具空气粘土；

外观及性能：空气粘土呈白色，触感柔和，孩子们在玩耍的时候既可以将它像和面一样揉搓造型，又能够使些力度将其塑形，由于空气粘土中包含了粘合剂，所以无需添加水，具有一定的粘性。同时还可以加入水性颜料进行揉搓，空气粘土就能均匀地变色；

产品检测：本品通过了上海儿童玩具检验检测中心安全性能检测，EN71检测，SGS检测，抑菌性能检测，各项指标均优于国家标准。

Claims (1)

1.一种空气粘土的制备方法，该空气粘土由石英微粉、医药级贝壳粉、聚氧化乙烯、α烯基磺酸钠、甘油以及山梨醇6种组分制成，所述各组分的质量含量分别为：石英微粉48%、医药级贝壳粉26%、聚氧化乙烯6%~8%、α烯基磺酸钠3%~4%、甘油8%~10%、山梨醇8%~10%，空气粘土的各组分之和为100%，其特征在于其制备方法包括如下步骤：

（1）利用石英微粉为主体，医药级贝壳粉为分子结构连接载体，α烯基磺酸钠为反应元素，一起加入到可升温的反应釜中；（2）在转速30转/分钟的匀速搅拌下，升温使α烯基磺酸钠与石英微粉以及医药级贝壳粉充分反应，起到发酵效果；（3）温度达到85度，后关闭加热，加入聚氧化乙烯继续混合；（4）产品倒出反应釜，移至U型搅拌机，加入70%浓度的山梨醇溶液，搅拌混合，转速为15转/分钟；（5）降至温度60度，加入甘油，转速调整到10转/分钟；（6）观察产品成絮状拉丝形态，成团后马上倒出，覆盖密封一段时间，生产工序完成。