CN106496892A - 无硼砂手工材料混合物以及制备方法 - Google Patents

无硼砂手工材料混合物以及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚合树脂类粘土混合物，公开了一种无硼砂手工材料混合物，混合物至少包括聚合树脂基材、用于溶解聚合树脂基材的溶剂、保湿剂、空心微珠材料以及润滑剂。本发明的优点在于，无需使用硼砂，无毒性，且具有较好的手工性能，且温差适应性强，能长久保存，具有较好的应用价值。

Description

无硼砂手工材料混合物以及制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚合树脂类粘土混合物，特别涉及一种无硼砂手工材料混合物，具有无毒，塑形性好等特征。
背景技术
传统的手工材料通常是采用粘土或者各种人造泥类产品，例如通常使用的橡皮泥类产品，即使用石蜡、橡胶、聚氯乙烯糊状树脂为主体材料，加上部分的增塑剂形成。但这些产品的温度适应性差，部分组分还有一些毒性。
目前市场上使用彩泥来代替上述的橡皮泥类产品。此外，也有使用一些聚合树脂类材料形成的彩泥类产品。这些彩泥类产品通常会加适量的硼砂或者硼酸作为凝胶剂。添加了硼砂或者硼酸后，可以显著地增加其使用操作性能和成型性能。获得的粘土混合物各项性能也较为优异。此外，通过添加适当的交联剂可以降低树脂的粘性，并增加其柔软性。但硼砂等对PVA的胶凝作用具有可逆性，且收到环境温度高低的影响甚大。但目前使用的添加了硼砂或者硼酸的粘土混合物具有一定毒性，不适于作为儿童玩耍使用。
有鉴于此，有必要研制一款安全无毒，完全无需添加硼砂或者硼酸，轻质，手感柔软，可塑性好，能够长久进行保存的聚合树脂类粘土手工材料及其制造方法。
发明内容
本发明针对现有技术中粘土类手工材料需要用到具有毒性的硼砂或者硼酸的缺点，提供了一种无硼砂粘土类手工材料，具有无毒的特性，同时具有轻质，手感柔软，可塑性好，能长久进行保存等优点。
为了实现以上技术目的，可以采用以下的技术方案：
一种无硼砂手工材料混合物，混合物至少包括聚合树脂基材、用于溶解聚合树脂基材的溶剂、保湿剂、空心微珠材料以及润滑剂。其中聚合树脂基材可选择聚乙烯醇、聚丙烯醇或者其他水溶性聚合树脂。
溶剂可选择水植物油、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇中的一种或者多种。
保湿剂可选择甘油，双甘油、丙二醇、二丙二醇、丁二醇中的一种或者多种。
空心微珠材料可选择发泡后的羊巴粉。
润滑剂可选择硬脂酸甘油醇、芥酸酰胺、甲基硅油、羟基硬脂酸、聚乙烯蜡、石蜡中的一种或者多种。
进一步地，作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，所述混合物中各成分比例为：聚合树脂基材和溶剂至多为100份(重量)，保湿剂至多为8份(重量)，空心微珠材料至多为30份(重量)，润滑剂至多为6.1份(重量)。
进一步地，作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，混合物还包括软化剂或者由所述溶剂作为软化剂。
进一步地，作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，混合物还包括软化剂或者由所述溶剂作为软化剂，所述软化剂或者由所述溶剂作为软化剂所占混合物的比例至多为80份(重量)。
进一步地，作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，混合物还包括增稠剂。增稠剂可选择纤维素、聚丙烯酸酯、聚氨酯中的一种或者多种。
进一步地，作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，所述增稠剂所占混合物的比例至多为0.5份(重量)。
进一步地，作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，混合物还包括交联剂。交联剂可选择空心或者实心玻璃微珠。
进一步地，作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，混合物还包括防腐剂。防腐剂可选择苯甲酸、苯甲酸钠、尼泊尔金脂钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙中的一种或者任意多种。
进一步地，作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，所述防腐剂所占混合物的比例至多为1.5份(重量)。
一种无硼砂手工材料混合物的制备方法，预先制备空心微珠材料令其成形作为产物I待用；将聚合树脂基材、溶剂、保湿剂和/或增稠剂、润滑剂混合后搅拌溶解，将溶解后所得产物升温至不高于100℃后作为产物II待用；留出至少部分润滑剂作为产物III待用；剩余物料作为产物IV待用；将产物I、产物II以及产物IV充分混合均匀后，加入产物III充分混合后得到最终产物。
本发明具有以下的显著技术效果：
无需添加硼砂或者硼酸，对人体无毒，适宜作为儿童玩耍嬉戏。手工材料的手感温润，材料的细腻程度可以通过调整微球的粒度调整，以便于得到各种不同用途的手工材料。这些手工材料的可塑性均较好。此外，采用空心玻璃微粒替代现有技术中使用的交联剂，也得到了较好的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
一种无硼砂手工材料混合物，类似儿童在玩耍时经常使用的软泥类产品，具有可塑性好，无毒，干燥快，成形后外形美观，塑形时手感柔软，具较强亲和感等特点，尤其适用于儿童使用。混合物至少包括聚合树脂基材、用于溶解聚合树脂基材的溶剂、保湿剂、空心微珠材料以及润滑剂。本申请中所记叙的“无毒”是指符合或者低于国家玩具安全技术规范或者学生用品的安全通用要求等安全规范中记载的最低限度的毒性，对于儿童长时间接触基本无不良反应。
其中，聚合树脂基材可以为单一单体聚合而成的聚合树脂，也可以为两种或者两种以上单体聚合而成的共聚合树脂，可选择的单体包括聚乙烯醇、聚丙烯醇，或者其他可溶于水的聚合树脂。
溶剂可选择水或者其他任何可以溶解聚合树脂的植物油、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇中的一种或者多种。基材以及溶剂用于形成手工材料的基本物料，且干燥后有助于成形。
保湿剂可由甘油，双甘油、丙二醇、二丙二醇、丁二醇中进行任意选择。
空心微珠材料可选择空心玻璃微珠和/或由聚合物外壳和不稳定的内核组成的微球膨胀剂。空心微珠材料，或者称为空心微球，是一种据空心的球形外形微粒。微粒的粒径大小一般情况下会影响手工材料的手感和成形后的质地外观。本申请中，由于使用了其他材料，因此对于微粒粒径的要求大为降低，基本无需限定微粒粒径。微球膨胀剂可选用市场上可售的羊巴粉，经过高温蒸汽发泡后即可使用。
润滑剂可选择硬脂酸甘油醇、芥酸酰胺、甲基硅油、羟基硬脂酸、聚乙烯蜡、石蜡中的一种或者多种。可以提高产品的手感，并令手工材料的整体粘度改善，达到令人满意的程度。
进一步地，所述混合物中各成分比例为：聚合树脂基材和溶剂相加至多为100份(重量)，保湿剂至多为8份(重量)，空心微珠材料至多为30份(重量)，润滑剂至多为6.1份(重量)。以上重量份数均为比例，可按照相应比例进行同比例增减。
进一步地，混合物还包括软化剂或者由所述溶剂作为软化剂。通常使用溶剂充当软化剂，其次可以选择能够溶解聚合树脂基材的其他材料作为软化剂。适当选择后的软化剂可以进一步改善手工材料的手感，令其更为柔软，也扩大了基材的可选择范围。软化剂还可以改善手工材料硬化成形后的触感，令其更为细腻。
进一步地，所述软化剂或者由所述溶剂作为软化剂所占混合物的比例至多为80份(重量)。以上重量份数均为比例，可按照相应比例进行同比例增减。
进一步地，混合物还包括增稠剂。混合物中可以加入纤维素、聚丙烯酸酯、聚氨酯中的一种或者多种作为增稠剂，同时增稠剂也具有部分的保湿效果。所述增稠剂所占混合物的比例至多为0.5份(重量)。以上重量份数均为比例，可按照相应比例进行同比例增减。增稠剂的用途是适当提高手工材料的粘度，令手工材料更易于塑造成形，同时适当提高硬化所需时间，令手工材料更适应于儿童玩耍。
进一步地，混合物还包括交联剂。可选择的交联剂为实心和/或空心玻璃微珠。使用玻璃微珠作为交联剂的原理暂时不明，但在实际使用过程中的确显示出现类似效果。交联剂占混合物的比例至多为12份(重量)，以上重量份数均为比例，可按照相应比例进行同比例增减。相比其他材质的微球，使用玻璃微球在实际使用过程中可以获得类似交联剂的作用，能够有效提高产品的强度和弹性，经过适当比例的软化剂和增稠剂的调和协同，保持产品的柔软性可可塑性。
进一步地，混合物还包括防腐剂。防腐剂可选择苯甲酸、苯甲酸钠、尼泊尔金脂钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等常用防腐剂。这里防腐剂的作用是防止混合物中的水分和微生物结合令混合物变形导致物理性状丧失。所述防腐剂所占混合物的比例至多为2份(重量)。在实际使用过程中发现，混有水分的手工材料会发生变性的现象，导致整个手工材料的物理特性丧失。使用防腐剂后，变性想象基本消失。
下表1列出了本申请的手工材料各组分的可选物料以及大致的组成部分：
表1组分以及大致比例成分
实施例2
在上述实施例1的基础上，本申请还包括一种无硼砂手工材料混合物的制备方法，预先制备空心微珠材料令其成形作为产物I待用；将聚合树脂基材、溶剂、保湿剂和/或增稠剂、润滑剂混合后搅拌溶解，将溶解后所得产物升温至不高于100℃后作为产物II待用；留出至少部分润滑剂作为产物III待用，如果润滑剂中包含甲基硅油，则单独将甲基硅油作为产物III，否则则可任意分取部分润滑剂作为产物III待用；剩余物料作为产物IV待用，此处的剩余物料是指除去产物I、产物II以及产物III中已经包括的物料之外的其他所有物料；将产物I、产物II以及产物IV充分混合均匀后，加入产物III充分混合后得到最终产物。
采用下表2、3所列物料组分，依据上述制备方法制备手工材料。
表2物料组分1
表3物料组分2
其中，表1所记载组分中，聚合物树脂基材采用聚乙烯醇、溶剂使用水、保湿剂使用甘油、空心微珠材料使用羊巴粉和空心玻璃微球、润滑剂使用硬脂酸甘油酯、羟基硬脂酸、聚乙烯蜡的混合物(但在实际使用中也可以使用单一一种润滑剂)、软化剂使用水、增稠剂使用聚丙烯酸酯、防腐剂使用尼泊尔金脂钠。
表2所记载组分中聚合物树脂基材采用聚丙烯醇、溶剂使用乙二醇、保湿剂使用丙二醇、空心微珠材料使用羊巴粉和空心玻璃微球、润滑剂使用芥酸酰胺、甲基硅油、羟基硬脂酸的混合物(但在实际使用中也可以使用单一一种润滑剂)、增稠剂使用纤维素、防腐剂使用山梨酸钾。
对上述物料组分，使用本实施例记载之制备方法，依次制备手工材料。得到20份最终产品，最终产品重量大致依据上述各组分的重量之和。
对得到的手工材料的性能进行检验。检验指标包括1)粘手性，分别直接用手揉搓手工材料，观察手上是否有明显残留物或者碎屑。2)开裂性。将手工材料分别用手揉搓成直径10毫米，长度为80毫米的圆柱，在25℃的环境下，慢慢将其180°对折，查看折痕处是否有明显裂纹，无明显裂纹则为合格。3)干燥时间。取10克上述样品塑成球形，放置在23℃温度和55％湿度环境下，每个半个小时观察记载样品失去塑形性的时间即为干燥时间。
用上述方法分别对上述20分样品进行检验，检验结果如下表4所示。
表4检测结果
组分序号 粘手性 开裂性 干燥时间(h)
1 无粘手感 无裂纹 7-8小时
2 无粘手感 无裂纹 7-8小时
3 无粘手感 无裂纹 7-8小时
4 无粘手感 无裂纹 7-8小时
5 无粘手感 无裂纹 7-8小时
6 无粘手感 无裂纹 7-8小时
7 无粘手感 无裂纹 7-8小时
8 无粘手感 无裂纹 7-8小时
9 无粘手感 无裂纹 7-8小时
10 无粘手感 无裂纹 7-8小时
11 无粘手感 无裂纹 7-8小时
12 无粘手感 无裂纹 7-8小时
13 无粘手感 无裂纹 7-8小时
14 无粘手感 无裂纹 7-8小时
15 无粘手感 无裂纹 7-8小时
16 无粘手感 无裂纹 7-8小时
17 无粘手感 无裂纹 7-8小时
18 无粘手感 无裂纹 7-8小时
19 无粘手感 无裂纹 7-8小时
20 无粘手感 无裂纹 7-8小时
由上述检验结果看，本实施例所得之手工材料已经达到较好的性能效果。是一种较为合适的轻质无毒手工材料。
实施例3
在上述实施例1或者2的物料中，加入二氧化硅。加入的二氧化硅的形式可以是主要成分为二氧化硅的沙砾，或者是石英颗粒，或者是无定形的硅藻土。
加入的二氧化硅的组分比例为0.5-5份(重量)，本申请中二氧化硅的组分比例是指二氧化硅的重量比例，因此如果采用的材料中二氧化硅的比例较低，应当去除材料中非二氧化硅的成分并计算重量。
添加的二氧化硅材料中，硅藻土是较好的，其无定形的特征可以减少混合物的粗糙感，提高手工材料的细腻程度。而使用沙砾或者石英时，需要将其粉碎成更为细小的颗粒。
在混合物中加入二氧化硅后，则二氧化硅成分可以通过氢氧键和氧键的结合起到交联作用，提高混合物产品的粘性，并进一步减少裂痕的出现，令手感更为细腻。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种无硼砂手工材料混合物，其特征在于，混合物至少包括聚合树脂基材、用于溶解聚合树脂基材的溶剂、保湿剂、空心微珠材料以及润滑剂。
2.根据权利要求1所述的无硼砂手工材料混合物，其特征在于，所述混合物中各成分比例为：聚合树脂基材和溶剂至多为100份(重量)，保湿剂至多为8份(重量)，空心微珠材料至多为30份(重量)，润滑剂至多为6.1份(重量)。
3.根据权利要求1所述的无硼砂手工材料混合物，其特征在于，混合物还包括软化剂或者由所述溶剂作为软化剂。
4.根据权利要求2所述的无硼砂手工材料混合物，其特征在于，混合物还包括软化剂或者由所述溶剂作为软化剂，所述软化剂或者由所述溶剂作为软化剂所占混合物的比例至多为80份(重量)。
5.根据权利要求1所述的无硼砂手工材料混合物，其特征在于，混合物还包括增稠剂和/或二氧化硅。
6.根据权利要求2所述的无硼砂手工材料混合物，其特征在于，混合物还包括增稠剂，所述增稠剂所占混合物的比例至多为0.5份(重量)。
7.根据权利要求1所述的无硼砂手工材料混合物，其特征在于，混合物还包括交联剂和/或二氧化硅。
8.根据权利要求1所述的无硼砂手工材料混合物，其特征在于，混合物还包括防腐剂和/或二氧化硅。
9.根据权利要求2所述的无硼砂手工材料混合物，其特征在于，混合物还包括防腐剂，所述防腐剂所占混合物的比例至多为1.5份(重量)。
10.一种无硼砂手工材料混合物的制备方法，其特征在于，预先制备空心微珠材料令其成形作为产物I待用；将聚合树脂基材、溶剂、保湿剂和/或增稠剂、润滑剂混合后搅拌溶解，将溶解后所得产物升温至不高于100℃后作为产物II待用；留出至少部分润滑剂作为产物III待用；剩余物料作为产物IV待用；将产物I、产物II以及产物IV充分混合均匀后，加入产物III充分混合后得到最终产物。
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