CN101240099A - 树脂粘土组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无毒、轻质的树脂粘土组合物，其包括如下组分和重量含量：水溶性树脂16重量份，填料4～10重量份，表面活性剂0～5重量份，保湿剂0～15重量份，着色剂0～5重量份，杀菌剂0～5重量份，水40～80重量份，其中所述水溶性树脂由重量比例为15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯组成。上述组合物可以制备得到一种安全无毒、超轻、并且可长久保存的树脂粘土。

Description

树脂粘土组合物

技术领域

本发明涉及一种树脂粘土组合物，具体地涉及一种无毒、轻质的树脂粘土组合物。

背景技术

传统的粘土即橡皮泥一般是以石蜡、橡胶、聚氯乙烯糊状树脂等为主体材料的，同时含有大量的增塑剂，如邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯、凡士林等。这种橡皮泥温差适应性差(冬天硬而捏不动，夏天热而易发糊粘手)，更主要的是其组分会造成一定的毒性，污染环境，有害身体。

为了克服上述问题，现在这种橡皮泥已基本上被面粉类橡皮泥所取代，市场上也叫“彩泥”。彩泥的主要成分是面粉和水。这类彩泥在生产和使用过程中，具有无毒、无污染、手感好等优点，但制成的成品在放置一段时间后，常因表面水分蒸发而缩水，甚至龟裂，无法做到长久保存。

为了克服彩泥的缺点，目前，更有一种轻质树脂粘土风靡市场，它具有塑形性好，轻质，柔软，不易龟裂，可长久保存等优点，不仅作为开发智力的工具，甚至可用来制作工艺品。

上述轻质树脂粘土，现在基本上都是采用聚乙烯醇树脂(PVA)作为粘接物质，中空微球作为主体填料和水混合制成的。但单纯使用不完全醇解的PVA，则容易造成产品发粘，用手接触甚至会沾到手上。做成的产品稳定性差，质地硬，并且干燥快。

专利02801940.7中粘接剂树脂使用一定比例的PVA+CMC，添加适量的硼酸、硼砂等凝胶剂，可以显著提高粘土的使用操作性能和成型性能。专利200610075786.9证明了只有聚乙烯醇与保湿剂、胶凝剂配合作用才能获得各项性能均优异的轻量粘土组合物。美国专利USP5171766、5506280、5364892、6359057也是使用PVA作为粘接物质，再配合使用一定的胶凝剂。

所以以上专利均采用PVA树脂，配合适量的胶凝剂进行交联，达到降低PVA粘性，并增加其柔软性的目的。但是胶凝剂的添加量比较难以控制，即对PVA的胶凝化程度难以掌握。同时，由于硼砂等对PVA的胶凝化是热可逆的，所以环境温度高低对凝胶程度的影响也较大。

本发明的目的是克服现有制作技术上的上述缺点，提供一种安全无毒、超轻、并且可长久保存的树脂粘土及其制造方法。

发明内容

本发明的第一目的在于获得一种安全无毒、超轻、并且可长久保存的树脂粘土组合物。

本发明的第二目的在于获得一种安全无毒、超轻、并且可长久保存的树脂粘土。

本发明的第三目的在于获得一种安全无毒、超轻、并且可长久保存的树脂粘土的制备方法。

本发明的第四目的在于获得一种聚氧化乙烯在制备安全无毒、超轻、并且可长久保存的树脂粘土中的用途。

本发明第一方面提供一种无毒、轻质的树脂粘土组合物，其包括如下组分和重量含量：

水溶性树脂                    16重量份，

填料                          4～10重量份

表面活性剂                    0～5重量份

保湿剂                        0～15重量份

着色剂                        0～5重量份

杀菌剂                        0～5重量份

水                            40～80重量份，

其中所述水溶性树脂由重量比例为15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯组成。

在本发明的一个具体实施方式中，所述聚乙烯醇的醇解度为80-90％，聚合度为300-2000，分子量在10000-100000范围内。

在本发明的一个具体实施方式中，所述聚氧化乙烯的分子量在100000-1000000之间。

在本发明的一个具体实施方式中，所述填料选自白炭黑、轻质碳酸钙、硅藻土、滑石粉、微球或其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述填料的粒径在2-100μm之间。

在本发明的一个具体实施方式中，所述保湿剂选自丙二醇、甘油、聚乙二醇、山梨醇、二缩三丙三醇、3，4-二甘醇、植物油、矿物油或其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。

本发明第二方面提供一种本发明的组合物制得的粘土。

本发明第三方面提供本发明的粘土的制备方法，其包括如下步骤：

提供16重量份的水溶性树脂在40～80重量份的水中的溶液，其中所述水溶性树脂由重量比例为15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯组成；

所述溶液中加入4～10重量份的填料，0～5重量份的表面活性剂，0～15重量份的保湿剂、0～5重量份的着色剂，0～5重量份的杀菌剂，混合均匀，挤出成型得到所述粘土。

本发明第四方面在于获得一种聚氧化乙烯在制备无毒、轻质的树脂粘土中的应用。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，采用一定比例的聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)的组合作为水溶性树脂，获得了安全无毒、超轻、并且可长久保存的树脂粘土及其制造方法。在此基础上完成了本发明。

本发明中，术语“含有”或“包括”表示各种成分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。因此，术语“主要由...组成”和“由...组成”包含在术语“含有”或“包括”中。

本发明中，所述“无毒”是指：符合GB 6675《国家玩具安全技术规范》，GB 21027-2007《学生用品的安全通用要求》。

本发明中，所述“轻质”是指：对于一般的彩泥其密度是大于1g/cm³的，而本发明所得产品的密度是小于1g/cm³的。

以下对组合物的各个组分进行详述：

水溶性树脂

本发明的水溶性树脂由特定组分的聚乙烯醇和聚氧化乙烯组成。具体地，所述水溶性树脂由重量比例为15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯组成。优选地，二者的比例为10∶1～5∶1。

具体地，所述聚乙烯醇和聚氧化乙烯如下所述：

聚乙烯醇(PVA)

本发明中PVA为水溶性树脂的一种，提供所需的粘性。所述PVA的聚合度使得本发明的粘度达到所需要求。若聚合度过高，则造成产品发粘，聚合度过低，则会造成粘接力不足。

优选地，聚乙烯醇的聚合度为300-2000之间。

更优选地，采用如下所述的聚乙烯醇：醇解度为80-90％，聚合度为300-2000，分子量在10000-100000范围内。

聚氧化乙烯(PEO)

本发明采用的聚氧化乙烯为水溶性高分子量聚合物，其水溶液粘度比较大，当其达到一定浓度时水溶液会呈现出很大的拉丝性，从而使成品具有一定的伸展性，同时PEO还具有润滑和软化的作用。

本发明使用的PEO分子量优选100000-1000000之间。

在上述PVA和PEO二者的协同作用下，可以使产品达到预期的效果。

填料

本发明的填料采用轻质填料。可供选用的填料有白炭黑、轻质碳酸钙、硅藻土、滑石粉、微球等，多种填料混合使用效果更佳。优选地，采用白炭黑、或是白炭黑与其它填料的组合物。本发明的填料还可以采用本领域常用的轻质填料，只要不对本发明的发明目的产生限制接口。

在现有技术中，为了达到轻质的效果，通常采用微球填料(包括中空微球)。发明人发现，用白炭黑完全或部分取代价格昂贵的中空微球，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，分散性好等优良性能。另外，本产品

本发明的填料的粒径可以采用传统的轻质填料的粒径的大小范围。粒径太大，则产品粗糙，并具有颗粒感；粒径太小，使产品细腻光滑，但增加重量，使产品的密度增大。本发明的轻质填料的粒径优选2-100μm范围内。

相对于16重量份的水溶性树脂，填料的用量为4～10重量份，优选5～9重量份。

保湿剂

本发明所用的保湿剂可以采用本领域传统的保湿剂。具体地例如为丙二醇、甘油、聚乙二醇、山梨醇、二缩三丙三醇、3，4-二甘醇、植物油、矿物油或其组合。

相对于16重量份的水溶性树脂，保湿剂的用量为0～15重量份。保湿剂用量太多，产品易失去弹性，降低保存性，增加产品湿粘性的风险。为了使得产品质地更加柔软，干燥速度降低，优选2～10重量份用量的保湿剂。

表面活性剂

本发明所用的表面活性剂优选阴离子和非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸钠盐，非离子表面活性剂如烷基酚聚乙烯醚、二烷基琥珀酸盐、山梨糖醇烷基化物、聚氧乙烯烷基酚基醚等。优选非离子表面活性剂。

相对于16重量份的水溶性树脂，表面活性剂的用量为0～5重量份，优选2～5重量份。

着色剂

本发明的着色剂选择高级有机颜料。用量太大，容易掉色造成污染；用量太小，则颜色不够鲜艳明亮。

本领域技术人员能够容易地根据所需的粘土选择合适的颜料。例如，作为黑色颜料的可以是炭黑、橡胶炭黑等。作为黄色颜料的可以例如但不限于：耐晒黄、永固黄、氧化铁黄、锌黄、镍钛黄、拿浦黄、萘酚黄S、汉撒黄G、汉撒黄10G、喹啉黄、酒石黄等。作为橙色颜料的可以例如但不限于：钼橙、永久橙等。作为红色颜料的可以例如但不限于：耐晒红、永固红、氧化铁红、深茜红、绯红色淀、立索尔红、吡唑啉酮红、色淀红D、曙红色淀、若丹明色淀B、茜素色淀等。作为褐色颜料的例如但不限于：棕土、黄土、烧赭石、富铁煅黄土等。作为紫色颜料的可以例如但不限于：永固紫、氧化铁紫、甲基紫色淀等。作为蓝色颜料的可以例如但不限于：酞菁蓝、群青、普鲁士蓝、钴蓝、碱性蓝色淀、维多利亚蓝色淀、阴丹士林蓝等。作为绿色颜料的可以例如但不限于：酞菁绿、颜料绿B、孔雀绿色淀、萘酚绿等。作为白色颜料的可以例如但不限于：二氧化钛、锌白、硫酸锌等。上述颜料可以单独使用，也可以两种或多种组合使用。

相对于16重量份的水溶性树脂，着色剂的用量为0～5重量份，优选0.2～4重量份。

杀菌剂

本发明的杀菌剂可以采用本领域传统的广谱抗菌剂。具体地例如选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮等。

相对于16重量份的水溶性树脂，杀菌剂的用量为0～5重量份，优选1～4重量份。

水

本发明的水可以采用本领域传统的用水。具体地例如所用水为纯净水。

相对于16重量份的水溶性树脂，水的用量为40～80重量份，优选50～70重量份。

除了以上的组分以外，本发明还可以加入本领域的传统添加剂，只要这些添加剂不对本发明的发明目的产生影响即可。例如，加入防霉剂、香料等等。本领域技术人员可以理解，加入这些添加剂也能达到本发明的目的。

组合物

在本发明的一个具体实施方式中，本发明为达到上述目的的制作，主要成分具有以下材料：水溶性树脂、填料、分散剂、保湿剂、着色剂和水，其混合比例如下：

水溶性树脂：

            PVA(聚乙烯醇)                14

            PEO(聚氧化乙烯               2

填料                      8

表面活性剂                2.5

保湿剂                    8.3

着色剂                    1

杀菌剂                    2.5

水                        61.7

本发明采用一定比例的PVA和PEO作为粘结树脂，再由水和轻质填料等混合而成。

制备方法

本发明的粘土的制备方法，包括如下步骤：

提供16重量份的水溶性树脂在40～80重量份的水中的溶液，其中所述水溶性树脂由重量比例为15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯组成；

所述溶液中加入4～10重量份的填料，0～5重量份的表面活性剂，0～15重量份的保湿剂、0～5重量份的着色剂，0～5重量份的杀菌剂，混合均匀，挤出成型得到所述粘土。

在本发明的一个具体实施方式中，准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入上述量的PVA和PEO树脂，加热升温至60-80℃使其溶解。待树脂完全溶解后，降温至40-60℃，依次加入保湿剂、杀菌剂、分散剂、着色剂、填料等，混合均匀，挤出成型得产品。

优点

本发明的优点在于：粘合剂采用一定比例的PVA和PEO树脂，避免了单独使用PVA树脂导致的粘手性，也避免了胶凝剂带来的负面影响，提高了产品的保存稳定性。

本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例1

配方组成(单位均为重量份)：

水溶性树脂：

        PVA 1788(聚合度1700，醇解度88mol％)   14

        PEO分子量50万                         2

TS-720①                    8

OP-10②                     2.5

甘油                        8.3

颜料黄                      1.0

Proxel XL2③                2.5

水                          61.7

①白炭黑TS-720，卡博特公司

②OP-10，非离子表面活性剂，化学名称：壬基酚聚氧乙烯醚，上海化学试剂有限公司

③Proxel XL2是一种杀菌剂，购自威来惠南集团。

制备方法如下：

准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入PVA和PEO，加热升温至60-80℃使其溶解。待树脂完全溶解后，降温至40-60℃，依次加入保湿剂、杀菌剂、分散剂、着色剂、填料，混合均匀，挤出成型，得到彩泥产品(也即粘士)。

彩泥产品性能通过如下方法经过检验：(其它实施例相同)

(1)粘手性：用手揉捏彩泥，手上无明显残留物和掉色现象

(2)开裂性：将彩泥用手揉搓成Φ(10±1)mm，长度≥80mm的试样，在(25±2)℃的环境下，用双手慢慢将其180°对折，对折处无明显裂纹为合格

(3)干燥时间：取10克样品塑成球形，放置在标准温度和湿度的环境中，每隔半个小时进行观察，当其失去塑形性时的时间即为干燥时间。(标准温度(23±2)℃和标准湿度为(55±10)％)

经上述方法对实施例1的粘土进行检测：

(1)粘手性：用手轻轻揉捏样品，无粘手感。评定为合格。

(2)开裂性：无裂纹，合格

(3)干燥时间：＞8h

实施例2

水溶性树脂：

        PVA1788            14

        PEO分子量50万      2

TS-720                8

水                    61.7

制备方法如下：

按照实施例1的方法进行制备，不同在于：实施例2在配方中没有添加保湿剂、杀菌剂、分散剂、着色剂等助剂。

得到的实施例2的产品根据实施例1的方法检测，得到结果如下：

(1)粘手性：用手轻轻揉捏样品，稍有粘手感，但无粘土附着手上。合格。

(2)开裂性：无裂纹，合格

(3)干燥时间：干燥时间约4h。

实施例3

水溶性树脂：

        PVA 0588(聚合度500，醇解度88mol％)    18

        PEO 50万                               2

TS-720                8

OP-10                 2.5

甘油                  15

炭黑                  3

Proxel XL2            1

水                    57.7

制备方法如下：

按照实施例1的方法进行制备，不同在于：配方不同。

得到的实施例3的产品根据实施例1的方法检测，得到结果如下：

(1)粘手性：用手轻轻揉捏样品，无粘手感。评定为合格。

(2)开裂性：无裂纹，合格

(3)干燥时间：＞8h

实施例4

水溶性树脂：

        PVA 1788            14

        PEO 20万            2

TS-720                    8

OP-10                     5

甘油                      8.3

二氧化钛                  5

Proxel XL2                2.5

水                        80

制备方法如下：

按照实施例1的方法进行制备，不同在于：配方不同。

得到的实施例4的产品根据实施例1的方法检测，得到结果如下：

(1)粘手性：用手轻轻揉捏样品，无粘手感。评定为合格。

(2)开裂性：无裂纹，合格

(3)干燥时间：约6h

实施例5

水溶性树脂：

        PVA 1788        14

        PEO 50万        2

M-5                     4

OP-10                   2.5

甘油                    8.3

酞菁兰                  1.25

Proxel XL2              2.5

水                      40

其中M-5为白炭黑，购自卡博特公司。

制备方法如下：

按照实施例1的方法进行制备，不同在于：配方不同。

得到的实施例5的产品根据实施例1的方法检测，得到结果如下：

(1)粘手性：用手轻轻揉捏样品，无粘手感。评定为合格。

(2)开裂性：无裂纹，合格

(3)干燥时间：＞8h

实施例6

水溶性树脂：

        PVA 1788             12

            PEO 50万        4

硅藻土                      7.75

OP-10                       2.5

酞菁兰                      1.25

Proxel XL2                  2.5

水                          61.7

按照实施例1的方法进行制备，不同在于：配方不同。

得到的实施例6的产品根据实施例1的方法检测，得到结果如下：

(1)粘手性：用手轻轻揉捏样品，无粘手感。评定为合格。

(2)开裂性：无裂纹，合格

(3)干燥时间：＞8h

实施例7

水溶性树脂：

        PVA 1788        15

        PEO 50万        1

轻质碳酸钙              7.75

OP-10                   2.5

甘油                    8.3

酞菁兰                  1.25

Proxel XL2              2.5

水                      61.7

按照实施例1的方法进行制备，不同在于：配方不同。

得到的实施例7的产品根据实施例1的方法检测，得到结果如下：

(1)粘手性：用手轻轻揉捏样品，无粘手感。评定为合格。

(2)开裂性：无裂纹，合格

(3)干燥时间：＞8h

实施例8

配方组成(单位均为重量份)：

水溶性树脂：

        PVA 1788             14

        PEO分子量50万        2

中空玻璃微球                 8

OP-10                        2.5

甘油                         8.3

酞菁绿                       1.0

Proxel XL2                   2.5

水                           61.7

其中中空玻璃微球购自3M公司。

按照实施例1的方法进行制备，不同在于：配方不同。

得到的实施例8的产品根据实施例1的方法检测，得到结果如下：

(1)粘手性：用手轻轻揉捏样品，无粘手感。评定为合格。

(2)开裂性：无裂纹，合格

(3)干燥时间：＞8h

对比例1

水溶性树脂：

        PVA 1788           16

TS-720                     8

OP-10                      2.5

甘油                       8.3

颜料黄                     1.0

Proxel XL2                 2.5

水                         61.7

如对比例1的方法制得粘土，与实施例1进行下列比较：

对比例1得到的粘土，手感较硬，右手轻轻揉捏样品，有明显的粘手感，而且有较多粘土粘附在手上。干燥时间＜4h，这是单独使用PVA树脂，且没有使用凝胶剂导致的。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种无毒、轻质的树脂粘土组合物，其特征在于，包括如下组分和重量含量：

水溶性树脂                    16重量份，

填料                          4～10重量份

表面活性剂                    0～5重量份

保湿剂                        0～15重量份

着色剂                        0～5重量份

杀菌剂                        0～5重量份

水                            40～80重量份，

其中所述水溶性树脂由重量比例为15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯组成。

2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为80-90％，聚合度为300-2000，分子量在10000-100000范围内。

3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚氧化乙烯的分子量在100000-1000000之间。

4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述填料选自白炭黑、轻质碳酸钙、硅藻土、滑石粉、微球或其组合。

5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述填料的粒径在2-100μm之间。

6.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述保湿剂选自丙二醇、甘油、聚乙二醇、山梨醇、二缩三丙三醇、3，4-二甘醇、植物油、矿物油或其组合。

7.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的组合物制得的粘土。

9.一种如权利要求8所述的粘土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供16重量份的水溶性树脂在40～80重量份的水中的溶液，其中所述水溶性树脂由重量比例为15∶1～2∶1的聚乙烯醇和聚氧化乙烯组成；

所述溶液中加入4～10重量份的填料，0～5重量份的表面活性剂，0～15重量份的保湿剂、0～5重量份的着色剂，0～5重量份的杀菌剂，混合均匀，挤出成型得到所述粘土。

10.如权利要求1所述的聚氧化乙烯在制备无毒、轻质的树脂粘土中的应用。