樹脂粘土組合物的製作方法

2023-06-16 00:04:56 1

專利名稱：樹脂粘土組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種樹脂粘土組合物，具體地涉及一種無毒、輕質的樹脂粘土 組合物。
背景技術：
傳統的粘土即橡皮泥一般是以石蠟、橡膠、聚氯乙烯糊狀樹脂等為主體材 料的，同時含有大量的增塑劑，如鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯、凡 士林等。這種橡皮泥溫差適應性差(冬天硬而捏不動，夏天熱而易發糊粘手)， 更主要的是其組分會造成一定的毒性，汙染環境，有害身體。為了克服上述問題，現在這種橡皮泥已基本上被麵粉類橡皮泥所取代，市 場上也叫"彩泥"。彩泥的主要成分是麵粉和水。這類彩泥在生產和使用過程 中，具有無毒、無汙染、手感好等優點，但製成的成品在放置一段時間後，常 因表面水分蒸發而縮水，甚至龜裂，無法做到長久保存。為了克服彩泥的缺點，目前，更有一種輕質樹脂粘土風靡市場，它具有塑 形性好，輕質，柔軟，不易龜裂，可長久保存等優點，不僅作為開發智力的工 具，甚至可用來製作工藝品。上述輕質樹脂粘土，現在基本上都是採用聚乙烯醇樹脂(PVA)作為粘接 物質，中空微球作為主體填料和水混合製成的。但單純使用不完全醇解的PVA， 則容易造成產品發粘，用手接觸甚至會沾到手上。做成的產品穩定性差，質地 硬，並且乾燥快。專利02801940. 7中粘接劑樹脂使用一定比例的PVA+CMC，添加適量的硼酸、 硼砂等凝膠劑，可以顯著提高粘土的使用操作性能和成型性能。專利 200610075786. 9證明了只有聚乙烯醇與保溼劑、膠凝劑配合作用才能獲得各項 性能均優異的輕量粘土組合物。美國專利USP5171766、 5506280、 5364892、 6359057也是使用PVA作為粘接物質，再配合使用一定的膠凝劑。所以以上專利均採用PVA樹脂，配合適量的膠凝劑進行交聯，達到降低PVA 粘性，並增加其柔軟性的目的。但是膠凝劑的添加量比較難以控制，即對PVA 的膠凝化程度難以掌握。同時，由於硼砂等對PVA的膠凝化是熱可逆的，所以環境溫度高低對凝膠程度的影響也較大。本發明的目的是克服現有製作技術上的上述缺點，提供一種安全無毒、超 輕、並且可長久保存的樹脂粘土及其製造方法。發明內容本發明的第一目的在於獲得一種安全無毒、超輕、並且可長久保存的樹脂 粘土組合物。本發明的第二目的在於獲得一種安全無毒、超輕、並且可長久保存的樹脂 粘土。本發明的第三目的在於獲得一種安全無毒、超輕、並且可長久保存的樹脂 粘土的製備方法。本發明的第四目的在於獲得一種聚氧化乙烯在製備安全無毒、超輕、並且 可長久保存的樹脂粘土中的用途。本發明第一方面提供一種無毒、輕質的樹脂粘土組合物，其包括如下組分和重其中所述水溶性樹脂由重量比例為15: 1 2: l的聚乙烯醇和聚氧化乙烯 組成。在本發明的一個具體實施方式
中，所述聚乙烯醇的醇解度為80-90%,聚合 度為300-2000，分子量在10000-100000範圍內。在本發明的一個具體實施方式
中，所述聚氧化乙烯的分子量在 100000-1000000之間。水溶性樹脂 填料表面活性劑 保溼劑著色劑 殺菌劑 水4 10重量份 0 5重量份 0 15重量份 0 5重量份 0 5重量份40 80重量份，16重量份，在本發明的一個具體實施方式
中，所述填料選自白炭黑、輕質碳酸鈣、矽 藻土、滑石粉、微球或其組合。在本發明的一個具體實施方式
中，所述填料的粒徑在2-100ym之間。在本發明的一個具體實施方式
中，所述保溼劑選自丙二醇、甘油、聚乙二醇、山梨醇、二縮三丙三醇、3， 4-二甘醇、植物油、礦物油或其組合。在本發明的一個具體實施方式
中，所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑 或非離子表面活性劑。本發明第二方面提供一種本發明的組合物製得的粘土。本發明第三方面提供本發明的粘土的製備方法，其包括如下步驟提供16重量份的水溶性樹脂在40 80重量份的水中的溶液，其中所述水溶性樹脂由重量比例為15: 1 2: 1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯組成；所述溶液中加入4 10重量份的填料，0 5重量份的表面活性劑，0 15 重量份的保溼劑、0 5重量份的著色劑，0 5重量份的殺菌劑，混合均勻， 擠出成型得到所述粘土。本發明第四方面在於獲得一種聚氧化乙烯在製備無毒、輕質的樹脂粘土中的 應用。
具體實施方式
本發明人經過廣泛而深入的研究，通過改進位備工藝，採用一定比例的 聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)的組合作為水溶性樹脂，獲得了安全無毒、 超輕、並且可長久保存的樹脂粘土及其製造方法。在此基礎上完成了本發明。本發明中，術語"含有"或"包括"表示各種成分可一起應用於本發明的 混合物或組合物中。因此，術語"主要由...組成"和"由...組成"包含在術語"含有"或"包括"中。本發明中，所述"無毒"是指符合GB 6675《國家玩具安全技術規範》， GB 21027-2007《學生用品的安全通用要求》。本發明中，所述"輕質"是指對於一般的彩泥其密度是大於lg/cnV'的，而 本發明所得產品的密度是小於lg/cn^的。以下對組合物的各個組分進行詳述 水溶性樹脂本發明的水溶性樹脂由特定組分的聚乙烯醇和聚氧化乙烯組成。具體地， 所述水溶性樹脂由重量比例為15: 1 2: 1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯組成。優 選地，二者的比例為10: 1 5: 1。.具體地，所述聚乙烯醇和聚氧化乙烯如下所述聚乙烯醇(PVA)本發明中PVA為水溶性樹脂的一種，提供所需的粘性。所述PVA的聚合度 使得本發明的粘度達到所需要求。若聚合度過高，則造成產品發粘，聚合度過 低，則會造成粘接力不足。優選地，聚乙烯醇的聚合度為300-2000之間。更優選地，採用如下所述的聚乙烯醇醇解度為80-90%，聚合度為 300-2000，分子量在10000-100000範圍內。聚氧化乙烯(PE0)本發明釆用的聚氧化乙烯為水溶性高分子量聚合物，其水溶液粘度比較 大，當其達到一定濃度時水溶液會呈現出很大的拉絲性，從而使成品具有一定 的伸展性，同時PEO還具有潤滑和軟化的作用。本發明使用的PE0分子量優選100000-1000000之間。在上述PVA和PEO二者的協同作用下，可以使產品達到預期的效果。 填料本發明的填料釆用輕質填料。可供選用的填料有白炭黑、輕質碳酸鈣、硅藻土、滑石粉、微球等，多種填料混合使用效果更佳。優選地，採用白炭黑、或是白炭黑 與其它填料的組合物。本發明的填料還可以採用本領域常用的輕質填料，只要不對 本發明的發明目的產生限制接口。在現有技術中，為了達到輕質的效果，通常採用微球填料(包括中空微球)。發 明人發現，用白炭黑完全或部分取代價格昂貴的中空微球，可以很大程度地降低粘 土的成本。其中白炭黑具有高孔容，密度低，分散性好等優良性能。另外，本產品本發明的填料的粒徑可以採用傳統的輕質填料的粒徑的大小範圍。粒徑太大， 則產品粗糙，並具有顆粒感；粒徑太小，使產品細膩光滑，但增加重量，使產品的 密度增大。本發明的輕質填料的粒徑優選2-100wm範圍內。相對於16重量份的水溶性樹脂，填料的用量為4 10重量份，優選5 9重量份。保溼劑本發明所用的保溼劑可以採用本領域傳統的保溼劑。具體地例如為丙二 醇、甘油、聚乙二醇、山梨醇、二縮三丙三醇、3， 4-二甘醇、植物油、礦物 油或其組合。相對於16重量份的水溶性樹脂，保溼劑的用量為0 15重量份。保溼劑 用量太多，產品易失去彈性，降低保存性，增加產品溼粘性的風險。為了使得 產品質地更加柔軟，乾燥速度降低，優選2 10重量份用量的保溼劑。表面活性劑本發明所用的表面活性劑優選陰離子和非離子表面活性劑，陰離子表面活 性劑如十二垸基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉鹽、聚羧酸鈉鹽，非 離子表面活性劑如烷基酚聚乙烯醚、二垸基琥珀酸鹽、山梨糖醇烷基化物、聚 氧乙烯垸基酚基醚等。優選非離子表面活性劑。相對於16重量份的水溶性樹脂，表面活性劑的用量為0 5重量份，優選 2 5重量份。著色劑本發明的著色劑選擇高級有機顏料。用量太大，容易掉色造成汙染；用量 太小，則顏色不夠鮮豔明亮。本領域技術人員能夠容易地根據所需的粘土選擇合適的顏料。例如，作為 黑色顏料的可以是炭黑、橡膠炭黑等。作為黃色顏料的可以例如但不限於耐 曬黃、永固黃、氧化鐵黃、鋅黃、鎳鈦黃、拿浦黃、萘酚黃S、漢撒黃G、漢 撒黃IOG、喹啉黃、酒石黃等。作為橙色顏料的可以例如但不限於鉬橙、永 久橙等。作為紅色顏料的可以例如但不限於耐曬紅、永固紅、氧化鐵紅、深 茜紅、緋紅色澱、立索爾紅、吡唑啉酮紅、色澱紅D、曙紅色澱、若丹明色澱 B、茜素色澱等。作為褐色顏料的例如但不限於棕土、黃土、燒赭石、富鐵 煅黃土等。作為紫色顏料的可以例如但不限於永固紫、氧化鐵紫、甲基紫色 澱等。作為藍色顏料的可以例如但不限於酞菁藍、群青、普魯士藍、鈷藍、 鹼性藍色澱、維多利亞藍色澱、陰丹士林藍等。作為綠色顏料的可以例如但不 限於酞菁綠、顏料綠B、孔雀綠色澱、萘酚綠等。作為白色顏料的可以例如 但不限於二氧化鈦、鋅白、硫酸鋅等。上述顏料可以單獨使用，也可以兩種 或多種組合使用。相對於16重量份的水溶性樹脂，著色劑的用量為0 5重量份，優選0. 2 4重量份。殺菌劑本發明的殺菌劑可以採用本領域傳統的廣譜抗菌劑。具體地例如選自5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮等。相對於16重量份的水溶性樹脂，殺菌劑的用量為0 5重量份，優選1 4 重量份。水本發明的水可以採用本領域傳統的用水。具體地例如所用水為純淨水。 相對於16重量份的水溶性樹脂，水的用量為40 80重量份，優選50 70重量份。除了以上的組分以外，本發明還可以加入本領域的傳統添加劑，只要這些 添加劑不對本發明的發明目的產生影響即可。例如，加入防黴劑、香料等等。 本領域技術人員可以理解，加入這些添加劑也能達到本發明的目的。組合物在本發明的一個具體實施方式
中，本發明為達到上述目的的製作，主要成分具 有以下材料水溶性樹脂、填料、分散劑、保溼劑、著色劑和水，其混合比例如下:水溶性樹脂PVA(聚乙烯醇) 14 PE0(聚氧化乙烯) 2填料 8表面活性劑 2. 5保溼劑 8. 3著色劑 1殺菌劑 2.5水 61.7本發明採用一定比例的PVA和PEO作為粘結樹脂，再由水和輕質填料等混 合而成。製備方法本發明的粘土的製備方法，包括如下步驟提供16重量份的水溶性樹脂在40 80重量份的水中的溶液，其中所述水溶性樹脂由重量比例為15: 1 2: 1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯組成；所述溶液中加入4 10重量份的填料，0 5重量份的表面活性劑，0 15 重量份的保溼劑、0 5重量份的著色劑，0 5重量份的殺菌劑，混合均勻， 擠出成型得到所述粘土。在本發明的一個具體實施方式
中，準確秤取所需量的純淨水於反應釜中， 邊攪拌邊加入上述量的PVA和PEO樹脂，加熱升溫至60-8(TC使其溶解。待樹 脂完全溶解後，降溫至40-6(TC，依次加入保溼劑、殺菌劑、分散劑、著色劑、 填料等，混合均勻，擠出成型得產品。優點本發明的優點在於粘合劑採用一定比例的PVA和PEO樹脂，避免了單獨使 用PVA樹脂導致的粘手性，也避免了膠凝劑帶來的負面影響，提高了產品的保存穩 定性。本發明的其他方面由於本文的公開內容，對本領域的技術人員而言是顯而 易見的。下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說 明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方 法，通常按照常規條件，或按照製造廠商所建議的條件進行。除非另外說明， 否則所有的份數為重量份，所有的百分比為重量百分比。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業與科學用語與本領域技術 熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或均等的方法及材料 皆可應用於本發明方法中。實施例1配方組成(單位均為重量份) 水溶性樹脂PVA 1788 (聚合度1700PE0分子量50萬TS-720① 0P-10② 甘油 顏料黃Proxel XL2③ 水① 白炭黑TS-720，卡博特公司② 0P-10，非離子表面活性劑，化學名稱壬基酚聚氧乙烯醚，上海化學 試劑有限公司③ Proxel XL2是一種殺菌劑，購自威來惠南集團。製備方法如下準確秤取所需量的純淨水於反應釜中，邊攪拌邊加入PVA和PE0，加熱升 溫至60-8(TC使其溶解。待樹脂完全溶解後，降溫至40-6(TC，依次加入保溼醇解度88mol%) 14282. 5 8. 31. 02. 5 61. 7劑、殺菌劑、分散劑、著色劑、填料，混合均勻，擠出成型，得到彩泥產品(也 即粘土)。彩泥產品性能通過如下方法經過檢驗(其它實施例相同)(1) 粘手性用手揉捏彩泥，手上無明顯殘留物和掉色現象(2) 開裂性將彩泥用手揉搓成①(10土l)mra,長度》80mm的試樣，在(25 ±2) 。C的環境下，用雙手慢慢將其180°對摺，對摺處無明顯裂紋為合格(3) 乾燥時間取10克樣品塑成球形，放置在標準溫度和溼度的環境中， 每隔半個小時進行觀察，當其失去塑形性時的時間即為乾燥時間。(標準溫度(23±2) 。C和標準溼度為(55±10) %)經上述方法對實施例1的粘土進行檢測(1) 粘手性用手輕輕揉捏樣品，無粘手感。評定為合格。(2) 開裂性無裂紋，合格(3) 乾燥時間〉8h實施例2水溶性樹脂PVA1788 14 PEO分子量50萬 2 TS-720 8 水 61. 7製備方法如下按照實施例1的方法進行製備，不同在於實施例2在配方中沒有添加保溼劑、殺菌劑、分散劑、著色劑等助劑。得到的實施例2的產品根據實施例1的方法檢測，得到結果如下(1) 粘手性用手輕輕揉捏樣品，稍有粘手感，但無粘土附著手上。合格。(2) 開裂性無裂紋，合格(3) 乾燥時間:乾燥時間約4h。實施例3水溶性樹脂PVA 0588 (聚合度500，醇解度88mol%) 18PEO 50萬 2TS-720 8OP-10 2.5甘油 15炭黑 3 P皿el XL2 1水 57. 7製備方法如下按照實施例1的方法進行製備，不同在於配方不同。得到的實施例3的產品根據實施例1的方法檢測，得到結果如下:(1) 粘手性用手輕輕揉捏樣品，無粘手感。評定為合格。(2) 開裂性無裂紋，合格(3) 乾燥時間〉8h實施例4水溶性樹脂PVA 1788 14PEO 20萬 2TS-720 8OP-IO 5甘油 8.3二氧化鈦 5Proxel XL2 2.5水 80製備方法如下按照實施例1的方法進行製備，不同在於配方不同。得到的實施例4的產品根據實施例1的方法檢測，得到結果如下:(1) 粘手性用手輕輕揉捏樣品，無粘手感。評定為合格。(2) 開裂性無裂紋，合格(3) 乾燥時間約6h實施例5水溶性樹脂PVA 1788 14PE0 50萬 2M-5 40P-10 2. 5甘油 8.3酞菁蘭 1.25Proxel XL2 2.5水 40其中M-5為白炭黑，購自卡博特公司。 製備方法如下按照實施例1的方法進行製備，不同在於配方不同。得到的實施例5的產品根據實施例1的方法檢測，得到結果如下:(1) 粘手性用手輕輕揉捏樣品，無粘手感。評定為合格。(2) 開裂性無裂紋，合格(3) 乾燥時間〉8h實施例6水溶性樹脂PVA 1788 12PE0 50萬 4硅藻土 7.750P-10 2. 5酞菁蘭 1.25Proxel XL2 2.5水 61. 7按照實施例1的方法進行製備，不同在於配方不同。得到的實施例6的產品根據實施例1的方法檢測，得到結果如下:(1) 粘手性用手輕輕揉捏樣品，無粘手感。評定為合格。(2) 開裂性無裂紋，合格(3) 乾燥時間>8h實施例7水溶性樹脂PVA 1788 15PE0 50萬 1輕質碳酸鈣 7.750P-10 2.5甘油 8.3酞菁蘭 1.25Proxel XL2 2.5水 61. 7按照實施例1的方法進行製備，不同在於配方不同。得到的實施例7的產品根據實施例1的方法檢測，得到結果如下:(1) 粘手性用手輕輕揉捏樣品，無粘手感。評定為合格。(2) 開裂性無裂紋，合格(3) 乾燥時間>8h實施例配方組成(單位均為重量份) 水溶性樹脂PVA 1788PE0分子量50萬 中空玻璃微球 0P-10甘油 酞菁綠Proxel XL2 水其中中空玻璃微球購自3M公司 按照實施例1的方法進行製備，不同在於配方不同。得到的實施例8的產品根據實施例1的方法檢測，得到結果如下:(1) 粘手性用手輕輕揉捏樣品，無粘手感。評定為合格。(2) 開裂性無裂紋，合格(3) 乾燥時間:〉8h對比例1水溶性樹脂PVA1788 16TS-720 80P-10 2.5甘油 8.3顏料黃 1.0Proxel XL2 2.5水 61.7如對比例1的方法製得粘土，與實施例1進行下列比較對比例l得到的粘土，手感較硬，右手輕輕揉捏樣品，有明顯的粘手感，14282. 5 8. 31. 02. 5 61. 7而且有較多粘土粘附在手上。乾燥時間〈4h，這是單獨使用PVA樹脂，且沒有 使用凝膠劑導致的。在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻 被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申 請所附權利要求書所限定的範圍。
權利要求
1.一種無毒、輕質的樹脂粘土組合物，其特徵在於，包括如下組分和重量含量水溶性樹脂16重量份，填料 4～10重量份表面活性劑0～5重量份保溼劑0～15重量份著色劑0～5重量份殺菌劑0～5重量份水40～80重量份，其中所述水溶性樹脂由重量比例為15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯組成。
2. 如權利要求1所述的組合物，其特徵在於，所述聚乙烯醇的醇解度為 80-90%，聚合度為300-2000，分子量在10000-100000範圍內。
3. 如權利要求1所述的組合物，其特徵在於，所述聚氧化乙烯的分子量在 100000-1000000之間。
4. 如權利要求l所述的組合物，其特徵在於，所述填料選自白炭黑、輕質碳 酸鈣、硅藻土、滑石粉、微球或其組合。
5. 如權利要求1所述的組合物，其特徵在於，所述填料的粒徑在2-100um 之間。
6. 如權利要求l所述的組合物，其特徵在於，所述保溼劑選自丙二醇、甘油、 聚乙二醇、山梨醇、二縮三丙三醇、3， 4-二甘醇、植物油、礦物油或其組合。
7. 如權利要求l所述的組合物，其特徵在於，所述表面活性劑選自陰離子表 面活性劑或非離子表面活性劑。
8. —種如權利要求1 7任一項所述的組合物製得的粘土。水溶性樹脂 填料表面活性劑保溼劑著色劑殺菌劑水4 10重量份 0 5重量份 0 15重量份 0 5重量份 0 5重量份40 80重量份，16重量份，
9. 一種如權利要求8所述的粘土的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟提供16重量份的水溶性樹脂在40 80重量份的水中的溶液，其中所述水溶性樹脂由重量比例為15: 1 2: 1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯組成；所述溶液中加入4 10重量份的填料，0 5重量份的表面活性劑，0 15 重量份的保溼劑、0 5重量份的著色劑，0 5重量份的殺菌劑，混合均勻， 擠出成型得到所述粘土。
10. 如權利要求l所述的聚氧化乙烯在製備無毒、輕質的樹脂粘土中的應用。
全文摘要
本發明提供了一種無毒、輕質的樹脂粘土組合物，其包括如下組分和重量含量水溶性樹脂16重量份，填料4～10重量份，表面活性劑0～5重量份，保溼劑0～15重量份，著色劑0～5重量份，殺菌劑0～5重量份，水40～80重量份，其中所述水溶性樹脂由重量比例為15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯組成。上述組合物可以製備得到一種安全無毒、超輕、並且可長久保存的樹脂粘土。
文檔編號C08L71/02GK101240099SQ20081003468
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月17日 優先權日2008年3月17日
發明者煒 周, 莉 王, 黃小喜 申請人:上海樂美文具有限公司