CN102311596A - 无毒、轻质的树脂粘土组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无毒、轻质的树脂粘土组合物，包括16重量份的水溶性树脂、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重量份的杀菌剂和45～80重量份的水，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，其制备方法为将水溶性树脂溶解于水中，然后在上述溶液中加入填料、表面活性剂、保湿剂、着色剂和杀菌剂并混合均匀，再通过模具挤出成型，本发明避免了单独使用聚乙烯醇树脂导致的粘手性，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。

Description

无毒、轻质的树脂粘土组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种树脂粘土组合物及其制备方法，特别涉及一种无毒、轻质的树脂粘土组合物及其制备方法。

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聚乙烯醇树脂(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聚乙烯醇树脂(PVA)和羟甲基纤维素钠(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。中国专利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也是使用聚乙烯醇树脂(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聚乙烯醇树脂(PVA)，配合适量的胶凝剂进行交联，达到降低聚乙烯醇树脂(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，即对聚乙烯醇树脂(PVA)的胶凝化程度难以掌握。同时，由于硼砂等对聚乙烯醇树脂(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。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供的一种无毒、轻质的树脂粘土组合物及其制备方法，使用该方法可生产出安全无毒、超轻、并且可长久保存的树脂粘土。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：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              45～80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，优选地，二者的比例为10∶1～5∶1，所述聚乙烯醇(PVA)为水溶性树脂的一种，提供所需的粘性，聚乙烯醇(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；聚氧化乙烯(PEO)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，同时聚氧化乙烯(PEO)还具有润滑和软化的作用，在上述聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)二者的协同作用下，可以使产品达到预期的粘性效果；

所述填料的用量优选5～9重量份；

所述保湿剂用量太多，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重量份的保湿剂；

所述表面活性剂的用量优选2～5重量份；

所述着色剂用量太大，容易掉色造成污染，用量太小，则颜色不够鲜艳明亮，着色剂的用量优选0.2～4重量份，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是耐晒黄、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是钼橙、永久橙等；作为红色颜料的可以是耐晒红、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；作为褐色颜料的可以是棕土、黄土、烧赭石、富铁煅黄土等；作为紫色颜料的可以是永固紫、氧化铁紫、甲基紫色淀等；作为蓝色颜料的可以是酞菁蓝、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是酞菁绿、颜料绿B、孔雀绿色淀、萘酚绿等；作为白色颜料的可以是二氧化钛、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；

所述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，杀菌剂的用量优选1～4重量份；

所述水可以采用本领域传统的用水，具体地例如所用纯净水，水的用量优选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产生影响即可，例如，加入防霉剂、香料等等。

作为本发明进一步改进，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。

作为本发明进一步改进，所述聚氧化乙烯的分子量在100000-1000000之间。

作为本发明进一步改进，所述填料为白炭黑、轻质碳酸钙、硅藻土、滑石粉和微球中的一种或多种的组合，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其它轻质填料，只要不对本发明产生限制即可，本发明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，同时白炭黑具有高孔容，密度低，分散性好等优良性能。

作为本发明进一步改进，所述填料的粒径在2-100μm之间，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。

作为本发明进一步改进，所述保湿剂为丙二醇、甘油、聚乙二醇、山梨醇、二缩三丙三醇、3，4-二甘醇、植物油和矿物油中的一种或多种的组合。

作为本发明进一步改进，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种，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、壬基酚聚氧乙烯醚等，优选非离子表面活性剂。

作为本发明进一步改进，还包括0～0.02重量份的苦味剂，苦味剂用作儿童用品及塑胶玩具的添加剂，起到防止儿童啃食和误食的作用，对环境没有污染，本身毒性很小，且只需加入十万分之一极微剂量，即可起到有效地预防误食入口的作用。

一种无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：提供16重量份的水溶性树脂在45～80重量份的水中的溶解，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；

步骤二：在上述溶液中加入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；

步骤三：将上述组合物通过模具挤出成型得到所述粘土。

本发明的有益效果是：本发明的粘合剂采用一定比例的聚乙烯醇树脂和聚氧化乙烯树脂，避免了单独使用聚乙烯醇树脂导致的粘手性，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，同时使用苦味剂防止了儿童啃食和误食的可能。

具体实施方式

实施例一

本发明的组成及组分含量如下(单位为重量份)：

水溶性树脂：

聚乙烯醇(PVA)1788(聚合度1700，醇解度88m0l％)  14

聚氧化乙烯(PEO)分子量500000                   2

白炭黑                                        8

壬基酚聚氧乙烯醚            2.5

甘油                        8.3

颜料                        1.0

杀菌剂                      2.5

纯净水                      61.698

苦味剂                      0.002

无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法如下：

准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)，加热升温至60-80℃使该两种树脂溶解，待树脂完全溶解后，降温至40-60℃，依次加入保湿剂、杀菌剂、苦味剂、分散剂、着色剂和填料，混合均匀，挤出成型，得到(即彩泥产品)。

得到的粘土(彩泥产品)性能通过如下方法经过检验：

(1)粘手性：用手揉捏粘土(彩泥产品)，手上无明显残留物和掉色现象为合格；

(2)开裂性：将粘土(彩泥产品)用手揉搓成直径为10±1mm，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，干燥时间＞8h，所述标准温度为23±2℃和标准湿度为55±10％。

实施例二

本发明的组成及组分含量如下(单位为重量份)：

水溶性树脂：

聚乙烯醇(PVA)0588(聚合度500，醇解度88mol％)   14

聚氧化乙烯(PEO)(分子量500000)                 2

白炭黑                                        8

壬基酚聚氧乙烯醚                              2.5

甘油                                          15

炭黑                                          3

杀菌剂                                        1

纯净水                                        54.5

无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法如下：

准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)，加热升温至60-80℃使该两种树脂溶解，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、着色剂和填料，混合均匀，挤出成型，得到(即彩泥产品)。

得到的粘土(彩泥产品)性能通过如下方法经过检验：

(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。

实施例三

本发明的组成及组分含量如下(单位为重量份)：

水溶性树脂：

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

聚氧化乙烯(PEO)(分子量200000)                      2

白炭黑                8

壬基酚聚氧乙烯醚      5

甘油                  8.3

二氧化钛              5

杀菌剂                2.5

纯净水                55.2

无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法如下：

准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)，加热升温至60-80℃使该两种树脂溶解，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、着色剂和填料，混合均匀，挤出成型，得到(即彩泥产品)。

得到的粘土(彩泥产品)性能通过如下方法经过检验：

(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。

实施例四

本发明的组成及组分含量如下(单位为重量份)：

水溶性树脂：

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

聚氧化乙烯(PEO)(分子量500000)                    2

白炭黑                                           4

壬基酚氧乙烯醚                                   2.5

甘油                                             8.3

酞菁兰     1.25

杀菌剂     2.5

纯净水     65.45

无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法如下：

准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)，加热升温至60-80℃使该两种树脂溶解，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、着色剂和填料，混合均匀，挤出成型，得到(即彩泥产品)。

得到的粘土(彩泥产品)性能通过如下方法经过检验：

(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。

实施例五

本发明的组成及组分含量如下(单位为重量份)：

水溶性树脂：

聚乙烯醇(PVA)1788(聚合度1700，醇解度88mol％)    12

聚氧化乙烯(PEO)(分子量500000)                   4

硅藻土                                          7.75

壬基酚聚氧乙烯醚                                2.5

甘油                                            8.3

酞菁兰                                          1.25

杀菌剂                                          2.5

纯净水                                          61.7

无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法如下：

准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)，加热升温至60-80℃使该两种树脂溶解，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、着色剂和填料，混合均匀，挤出成型，得到(即彩泥产品)。

得到的粘土(彩泥产品)性能通过如下方法经过检验：

(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。

实施例六

本发明的组成及组分含量如下(单位为重量份)：

水溶性树脂：

聚乙烯醇(PVA)1788(聚合度1700，醇解度88mol％)     15

聚氧化乙烯(PEO)(分子量500000)                    1

轻质碳酸钙                                       7.75

壬基酚聚氧乙烯醚                                 2.5

甘油                                             8.3

酞菁兰                                           1.25

杀菌剂                                           2.5

纯净水                                           61.7

无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法如下：

准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)，加热升温至60-80℃使该两种树脂溶解，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、着色剂和填料，混合均匀，挤出成型，得到(即彩泥产品)。

得到的粘土(彩泥产品)性能通过如下方法经过检验：

(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

实施例七

本发明的组成及组分含量如下(单位为重量份)：

水溶性树脂：

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

聚氧化乙烯(PEO)(分子量500000)                    2

微球                                             8

壬基酚聚氧乙烯醚                                 2.5

甘油                                             8.3

酞菁绿                                           1.0

杀菌剂                                           2.5

纯净水                                           61.7

无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法如下：

准确秤取所需量的纯净水于反应釜中，边搅拌边加入聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)，加热升温至60-80℃使该两种树脂溶解，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、着色剂和填料，混合均匀，挤出成型，得到(即彩泥产品)。

得到的粘土(彩泥产品)性能通过如下方法经过检验：

(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 。

对比例一

水溶性树脂：

聚乙烯醇(PVA)1788(聚合度1700，醇解度88mol％)       16

白炭黑                                              8

壬基酚聚氧乙烯醚                                   2.5

甘油                                               8.3

颜料                                               1.0

杀菌剂                                             2.5

纯净水                                             61.7

如同实施例一的方法制得粘土与实施例一进行下列比较：对比例一得到的粘土，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，这是单独使用聚乙烯醇(PVA)树脂，且没有使用凝胶剂导致的。

Claims (9)

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                45～80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.根据权利要求1所述的无毒、轻质的树脂粘土组合物，其特征是：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所述的无毒、轻质的树脂粘土组合物，其特征是：所述聚氧化乙烯的分子量在100000-1000000之间。

4.如权利要求1所述的无毒、轻质的树脂粘土组合物，其特征是：所述填料为白炭黑、轻质碳酸钙、硅藻土、滑石粉和微球中的一种或多种的组合。

5.如权利要求1所述的无毒、轻质的树脂粘土组合物，其特征是：所述填料的粒径在2-100μm之间。

6.如权利要求1所述的无毒、轻质的树脂粘土组合物，其特征是：所述保湿剂为丙二醇、甘油、聚乙二醇、山梨醇、二缩三丙三醇、3，4-二甘醇、植物油和矿物油中的一种或多种的组合。

7.如权利要求1所述的无毒、轻质的树脂粘土组合物，其特征是：所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种。

8.如权利要求1所述的无毒、轻质的树脂粘土组合物，其特征是：还包括0～0.02重量份的苦味剂。

9.一种权利要求1所述无毒、轻质的树脂粘土组合物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：提供16重量份的水溶性树脂在45～80重量份的水中的溶解，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；

步骤二：在上述溶液中加入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；

步骤三：将上述组合物通过模具挤出成型得到所述粘土。