CN117256487A - 一种易处理水溶猫砂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易处理水溶猫砂及其制备方法，所述猫砂包括以下重量份数的原料：植物纤维20‑35份，改性淀粉10‑20份，改性沸石粉6‑9份，瓜尔胶4‑9份，香精0.2‑0.8份和去离子水10‑20份。本发明所述猫砂通过对玉米淀粉进行接枝，使其结构中含有氨基，而被质子化的氨基能够导致细胞死亡，从而产生优异的抑菌效果；通过对沸石粉进行改性处理，使其结构中含有天然植物除臭剂中类似结构，提高了除臭、吸附异味的性能的同时，还保留了良好吸水性能。

Description

一种易处理水溶猫砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及猫砂制备领域，具体涉及一种易处理水溶猫砂及其制备方法。

背景技术

猫砂是饲主为其饲养的宠物猫来掩盖粪便和尿液的一种产品，要求其具有较好的吸水性。随着猫主人对养猫需求的提高，从早期的猫砂松散不凝结，不具有除臭抑菌效果，到现在追求吸水性好、易凝结成块不松散并且具有良好的除臭抑菌效果，在一定程度上提高了猫主人养猫的幸福感。

现有技术中的猫砂，还存在一定的缺陷，例如膨润土猫砂虽然有较好的吸水性和结团性，但是除臭抑菌效果一般，粉尘较大，长时间使用会造成猫咪的呼吸道损伤；水晶砂和硅胶颗粒较大，猫咪的体验感较差，长时间使用后，猫咪会排斥猫厕所，还可能被猫咪误食影响猫咪的身体健康。猫主人在处理这几类猫砂时不能直接冲进马桶，不方便猫主人的清理。因此，需要开发出一种吸水性好、除臭性能强、抑菌效果好、易溶于水的猫砂，这样猫主人在清理猫粪便时，可直接将使用完的猫砂和粪便一起冲进马桶，既方便了猫主人清理猫厕所，又提高了宠物的卫生环境。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种易处理水溶猫砂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种易处理水溶猫砂，包括以下重量份数的原料：植物纤维20-35份，改性淀粉10-20份，改性沸石粉6-9份，瓜尔胶4-9份，香精0.2-0.8份，去离子水10-20份；

所述改性沸石粉包括如下步骤制备：

步骤A1、在室温下，将3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯和N，N-二甲基甲酰胺加入反应器中，搅拌溶解后，加入3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷，搅拌1h，即得中间产物1；

步骤A1中通过酯化反应将3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯和3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷连接，得到的中间产物1中含有的联苯酚基结构，酚羟基易与氨气结合反应成盐，有利于氨气的清除；同时苯环上的羟基具有较强的极性，容易断裂，与硫化氢气体结合生成新的化合物，从而使臭味减轻；

进一步地，3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯、3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1mol：1mol：2.4mL-3.2mL。

步骤A2、将沸石置于行星磨玛瑙罐内，加入去离子水，研磨4-8h后，洗涤、烘干样品，再用高速粉碎机将烘干后结块的样品粉碎，即得预处理的沸石粉；

进一步地，沸石粉和去离子水的用量比为1-3g：5-10mL。

步骤A3、将预处理的沸石粉加入到甲苯中，与中间产物1混合，在80℃恒温条件下搅拌回流6-11h，将得到的溶液用乙醇洗涤3次，静置3h，收集沉淀，在120℃真空干燥箱中烘干4h，即得改性沸石粉；

步骤A3利用中间产物1中的硅氧键与预处理的沸石粉表面的羟基发生化学键结合，进而使得沸石表面含有联苯酚基结构，而联苯羟基结构本身可以与氨气、硫化氢反应，生成无味、无毒的物质，进一步加强了沸石粉吸附异味、除臭功效，同时由于沸石粉在进行脱水后，自身孔隙结构的连通性和空洞性使其具有更大的表面积，从而拥有较好的吸水性能；

进一步地，预处理的沸石粉、中间产物1和甲苯的用量比为2-10g：1-5g：40-100mL。

所述改性淀粉包括如下步骤制备：

步骤B1、将玉米淀粉置于反应器中，加入去离子水和氢氧化钠碱化，搅拌均匀，放置与-18℃冰箱中碱化24h，即得低温碱化的淀粉；

进一步地，玉米淀粉、氢氧化钠和去离子水的用量比为1g：1g：2mL。

步骤B2、将低温碱化的淀粉在室温下解冻后，转移至反应器中，加入无水乙醇，在常温下搅拌1h，使淀粉在乙醇溶液中分散均匀，加入三乙基苄基氯化铵固体颗粒，在45-95℃条件下持续搅拌10min后，再加入2-氯对苯二胺，连续搅拌12-28h，将反应后的溶液过滤，收集固体产品，并用去离子水充分溶解，用盐酸溶液调节pH值为6-7，离心、洗涤3次，透析72h，透析后的溶液进行旋转蒸发，将浓缩液冷冻干燥即得改性淀粉；

步骤B2通过氯原子和羟基之间亲电取代反应将2-氯对苯二胺接枝在淀粉上，改性后的淀粉含有氨基，酸化后改性淀粉同样是带正电的阳离子多糖，它的抑菌机理，可能是因为在酸性条件下，氨基被质子化，带阳离子的改性淀粉与细菌表面带负电的脂多糖和蛋白质等物质相互作用，这种相互作用力，导致细菌表面的外膜结构的改变，引起细胞中蛋白质类的物质释放，如K+，DNA和RNA等物质的释放，从而导致细胞的死亡，此外，改性淀粉颗粒中羟基发生取代反应，一定程度的破坏了淀粉颗粒的结晶结构，使得氨基含量增大，提高了改性淀粉的水溶性。

进一步地，2-氯对苯二胺、低温碱化淀粉和三乙基苄基氯化铵固体的质量比为1-3：1：0.2。

一种易处理水溶猫砂的制备方法，包括如下步骤：

植物纤维20-35份，改性淀粉10-20份，改性沸石粉6-9份，瓜尔胶4-9份，香精0.2-0.8份，去离子水10-20份；

步骤S1、将植物纤维、改性淀粉预先混合搅拌得预混物，再将改性沸石粉加入预混物中混合搅拌均匀，得混合物A；

步骤S2、在去离子水中加入瓜尔胶和香精形成混合液，在混合物A中加入混合液，搅拌均匀，得混合物B；

步骤S3、将混合物B加入造粒机中进行造粒，烘干，即得直径为2mm、长度为1cm的一种易处理水溶猫砂。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种易处理水溶猫砂及其制备方法，通过对沸石粉进行改性处理，使其保留良好吸水性能的同时还提高了除臭、吸附异味的性能。改性沸石粉中含有天然植物除臭剂中类似的联苯酚基结构，它会与臭味分子基团发生化学反应，削弱异味分子中的化合键，最后生成无味、无毒的物质，对氨、硫化氢等恶臭分子有良好的分解去除效果。此外改性沸石粉还保留了自身较好的吸水性能，能够有效吸附猫咪尿液中的水分。

本发明制备的一种易处理水溶猫砂，对淀粉进行改性处理，相较于传统猫砂中使用的淀粉具有更好的水溶性和抑菌性能。通过对淀粉进行接枝，使改性淀粉中含有氨基，而氨基在酸性条件下被质子化，使带阳离子的改性淀粉与细菌表面所带的负电荷相互作用，从而导致细菌的蛋白质和其它细胞成分的泄漏，从而导致细胞的死亡，产生抑菌作用。此外，改性淀粉颗粒中的羟基被取代，一定程度的破坏了淀粉颗粒的结晶结构，使得氨基含量增大，提高了改性淀粉的水溶性。

本发明提供的一种易处理水溶猫砂，具有很强的除臭性能、吸水性能、抑菌性能以及易溶于水等优点。因此，猫主人在清理猫粪便时，可直接将使用完的猫砂和粪便一起冲进马桶，既方便了猫主人清理猫厕所，又提高了宠物的卫生环境。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

所述改性沸石粉由以下方法制备：

步骤A1、在室温下，将3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯和N，N-二甲基甲酰胺加入反应器中，搅拌溶解后，加入3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷，搅拌1h，即得中间产物1，3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯、3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1mol：1mol：2.4mL；

步骤A2、将沸石置于行星磨玛瑙罐内，加入去离子水，研磨4h后，洗涤、烘干样品，再用高速粉碎机将烘干后结块的样品粉碎，即得预处理的沸石粉，沸石粉和去离子水的用量比为1g：5mL；

步骤A3、将预处理的沸石粉加入到甲苯中，与中间产物1混合，在80℃恒温条件下搅拌回流6h，将得到的溶液用乙醇洗涤3次，静置3h，收集沉淀，在120℃真空干燥箱中烘干4h，即得改性沸石粉，预处理的沸石粉、中间产物1和甲苯的用量比为2g：1g：40mL。

所述改性淀粉由以下方法制备：

步骤B1、将玉米淀粉置于反应器中，加入去离子水和氢氧化钠碱化，搅拌均匀，放置与-18℃冰箱中碱化24h，即得低温碱化的淀粉，玉米淀粉、氢氧化钠和去离子水的用量比为1g：1g：2mL；

步骤B2、将低温碱化的淀粉在室温下解冻后，转移至反应器中，加入无水乙醇，在常温下搅拌1h，使淀粉在乙醇溶液中分散均匀，加入三乙基苄基氯化铵固体颗粒，在45℃条件下持续搅拌10min后，再加入2-氯对苯二胺，连续搅拌12h，将反应后的溶液过滤，收集固体产品，并用去离子水充分溶解，用盐酸溶液调节pH值为6，离心、洗涤3次，透析72h，透析后的溶液进行旋转蒸发，将浓缩液冷冻干燥即得改性淀粉，2-氯对苯二胺、低温碱化淀粉和三乙基苄基氯化铵固体的质量比为1：1：0.2。

实施例2

所述改性沸石粉由以下方法制备：

步骤A1、在室温下，将3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯和N，N-二甲基甲酰胺加入反应器中，搅拌溶解后，加入3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷，搅拌1h，即得中间产物1，3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯、3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1mol：1mol：2.8mL；

步骤A2、将沸石置于行星磨玛瑙罐内，加入去离子水，研磨6h后，洗涤、烘干样品，再用高速粉碎机将烘干后结块的样品粉碎，即得预处理的沸石粉，沸石粉和去离子水的用量比为2g：7.5mL；

步骤A3、将预处理的沸石粉加入到甲苯中，与中间产物1混合，在80℃恒温条件下搅拌回流8h，将得到的溶液用乙醇洗涤3次，静置3h，收集沉淀，在120℃真空干燥箱中烘干4h，即得改性沸石粉，预处理的沸石粉、中间产物1和甲苯的用量比为6g：3g：70mL。

所述改性淀粉由以下方法制备：

步骤B1、将玉米淀粉置于反应器中，加入去离子水和氢氧化钠碱化，搅拌均匀，放置与-18℃冰箱中碱化24h，即得低温碱化的淀粉，玉米淀粉、氢氧化钠和去离子水的用量比为1g：1g：2mL；

步骤B2、将低温碱化的淀粉在室温下解冻后，转移至反应器中，加入无水乙醇，在常温下搅拌1h，使淀粉在乙醇溶液中分散均匀，加入三乙基苄基氯化铵固体颗粒，在75℃条件下持续搅拌10min后，再加入2-氯对苯二胺，连续搅拌20h，将反应后的溶液过滤，收集固体产品，并用去离子水充分溶解，用盐酸溶液调节pH值为6，离心、洗涤3次，透析72h，透析后的溶液进行旋转蒸发，将浓缩液冷冻干燥即得改性淀粉，2-氯对苯二胺、低温碱化淀粉和三乙基苄基氯化铵固体的质量比为2：1：0.2。

实施例3

所述改性沸石粉由以下方法制备：

步骤A1、在室温下，将3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯和N，N-二甲基甲酰胺加入反应器中，搅拌溶解后，加入3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷，搅拌1h，即得中间产物1，3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯、3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1mol：1mol：3.2mL；

步骤A2、将沸石置于行星磨玛瑙罐内，加入去离子水，研磨8h后，洗涤、烘干样品，再用高速粉碎机将烘干后结块的样品粉碎，即得预处理的沸石粉，沸石粉和去离子水的用量比为3g：10mL；

步骤A3、将预处理的沸石粉加入到甲苯中，与中间产物1混合，在80℃恒温条件下搅拌回流11h，将得到的溶液用乙醇洗涤3次，静置3h，收集沉淀，在120℃真空干燥箱中烘干4h，即得改性沸石粉，预处理的沸石粉、中间产物1和甲苯的用量比为2g：1g：50mL。

所述改性淀粉由以下方法制备：

步骤B1、将玉米淀粉置于反应器中，加入去离子水和氢氧化钠碱化，搅拌均匀，放置与-18℃冰箱中碱化24h，即得低温碱化的淀粉，玉米淀粉、氢氧化钠和去离子水的用量比为1g：1g：2mL；

步骤B2、将低温碱化的淀粉在室温下解冻后，转移至反应器中，加入无水乙醇，在常温下搅拌1h，使淀粉在乙醇溶液中分散均匀，加入三乙基苄基氯化铵固体颗粒，在95℃条件下持续搅拌10min后，再加入2-氯对苯二胺，连续搅拌28h，将反应后的溶液过滤，收集固体产品，并用去离子水充分溶解，用盐酸溶液调节pH值为7，离心、洗涤3次，透析72h，透析后的溶液进行旋转蒸发，将浓缩液冷冻干燥即得改性淀粉，2-氯对苯二胺、低温碱化淀粉和三乙基苄基氯化铵固体的质量比为3：1：0.2。

实施例4

一种易处理水溶猫砂的制备方法，按照重量份计包括：

植物纤维20份，实施例2制备的改性淀粉10份，实施例2制备的改性沸石粉6份，瓜尔胶4份，香精0.2份，去离子水10份；

步骤S1、将植物纤维、改性淀粉预先混合搅拌得预混物，再将改性沸石粉加入预混物中混合搅拌均匀，得混合物A；

步骤S2、在去离子水中加入瓜尔胶和香精形成混合液，在混合物A中加入混合液，搅拌均匀，得混合物B；

步骤S3、将混合物B加入造粒机中进行造粒，烘干，即得直径为2mm、长度为1cm的一种易处理水溶猫砂。

实施例5

一种易处理水溶猫砂的制备方法，按照重量份计包括：

植物纤维30份，实施例2制备的改性淀粉15份，实施例2制备的改性沸石粉7份，瓜尔胶7份，香精0.5份，去离子水15份；

步骤S1、将植物纤维、改性淀粉预先混合搅拌得预混物，再将改性沸石粉加入预混物中混合搅拌均匀，得混合物A；

步骤S2、在去离子水中加入瓜尔胶和香精形成混合液，在混合物A中加入混合液，搅拌均匀，得混合物B；

步骤S3、将混合物B加入造粒机中进行造粒，烘干，即得直径为2mm、长度为1cm的一种易处理水溶猫砂。

实施例6

一种易处理水溶猫砂的制备方法，按照重量份计包括：

植物纤维35份，实施例2制备的改性淀粉20份，实施例2制备的改性沸石粉9份，瓜尔胶9份，香精0.8份，去离子水20份；

步骤S1、将植物纤维、改性淀粉预先混合搅拌得预混物，再将改性沸石粉加入预混物中混合搅拌均匀，得混合物A；

步骤S2、在去离子水中加入瓜尔胶和香精形成混合液，在混合物A中加入混合液，搅拌均匀，得混合物B；

步骤S3、将混合物B加入造粒机中进行造粒，烘干，即得直径为2mm、长度为1cm的一种易处理水溶猫砂。

对比例1

选择一种市场上常见的膨润土猫砂。

对比例2

本对比例为一种猫砂，与实施例6的区别在于添加未改性的淀粉。

对比例3

本对比例为一种猫砂，与实施例6的区别在于添加未改性的沸石粉。

将实施例4-6和对比例1-3制备得到的猫砂进行性能测试，测试结果如下：

；

从上表可以看出，本发明实施例4-6制备的易处理水溶猫砂与对比例1-3相比，具有优异的除臭效果、抑菌性能好、吸水速度快、易溶于水以及结团效果好等优点。

其中，除臭测试：分别取各个测试例制备的猫砂350g，分别放置于一个单独的容器内，分别将8mL、0.2%的氨溶液倒入各自的容器内，各个容器距离检测人员的鼻孔的距离为30cm，每间隔2分钟闻一次，直到闻不到该气味为止，上表中的除臭数据由通过0.3m*（所用时长（min）/2min）得到的，所用时长是指从开始测试到闻不到气味为止的时长。

其中，抑菌测试：采用GB 15979-2002附录C5非溶出性抗(抑)菌产品性能试验方法进行测试，试验菌落为：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌测试、痢疾杆菌。

其中，吸水速度测试：分别取各个测试例制备的猫砂，用移液管吸取20mL温度为38℃的生理盐水，将针管内的水转入酸式测定管内距离试样3cm，将酸式滴定管内的生理盐水以最大量放出，全部放出后，开始计时，当试样把水分完全吸收并呈结团状时，终止计时，记录所需时间。

其中，能否冲厕所测试：称取同等质量的猫砂，放入盛有350mL冷水的锥形瓶中，塞紧橡皮栓，将锥形瓶固定在振荡器上，调整振动幅度到最大值，打开电源开关，振动30s，取下锥形瓶，将混合物沿顺时针方向均匀倒在12.5mm孔径的过滤网上，90%的猫砂能够通过孔径为12.5mm的筛网视为猫砂可直接冲厕所。

其中，能否结团测试：将1kg猫砂平铺25cm×12cm×8cm(长×宽×高)容器中，配置1％NaCl溶液，溶液在37℃水浴中备用，使用时从2.5cm的高度，将温热NaCl溶液吸入注射器中。在5s的时间内，垂直加入到猫砂中。10s后，观察能否结团。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种易处理水溶猫砂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：植物纤维20-35份，改性淀粉10-20份，改性沸石粉6-9份，瓜尔胶4-9份，香精0.2-0.8份，去离子水10-20份；

所述改性沸石粉包括如下步骤制备：

步骤A1、在室温下，将3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯和N，N-二甲基甲酰胺加入反应器中，搅拌溶解后，加入3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷，搅拌1h，即得中间产物1；

步骤A2、将沸石置于行星磨玛瑙罐内，加入去离子水，研磨4-8h后，洗涤、烘干样品，再用高速粉碎机将烘干后结块的样品粉碎，即得预处理的沸石粉；

步骤A3、将预处理的沸石粉加入到甲苯中，与中间产物1混合，在80℃恒温条件下搅拌回流6-11h，将得到的溶液用乙醇洗涤3次，静置3h，收集沉淀，在120℃真空干燥箱中烘干4h，即得改性沸石粉。

2.根据权利要求1所述的一种易处理水溶猫砂，其特征在于，步骤A1中3，3′-二氨基-4，4′-二羟基联苯、3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1mol：1mol：2.4mL-3.2mL。

3.根据权利要求1所述的一种易处理水溶猫砂，其特征在于，步骤A2中沸石粉和去离子水的用量比为1-2g：5-10mL。

4.根据权利要求1所述的一种易处理水溶猫砂，其特征在于，步骤A3中预处理的沸石粉、中间产物1和甲苯的用量比为2-10g：1-5g：40-100mL。

5.根据权利要求1所述的一种易处理水溶猫砂，其特征在于，所述改性淀粉制备方法为：

步骤B1、将玉米淀粉置于反应器中，加入去离子水和氢氧化钠碱化，搅拌均匀，放置与-18℃冰箱中碱化24h，即得低温碱化的淀粉；

步骤B2、将低温碱化的淀粉在室温下解冻后，转移至反应器中，加入无水乙醇，在常温下搅拌1h，使淀粉在乙醇溶液中分散均匀，加入三乙基苄基氯化铵固体颗粒，在45-95℃条件下持续搅拌10min后，再加入2-氯对苯二胺，连续搅拌12-28h，将反应后的溶液过滤，收集固体产品，并用去离子水充分溶解，用盐酸溶液调节pH值为6-7，离心、洗涤3次，透析72h，透析后的溶液进行旋转蒸发，将浓缩液冷冻干燥即得改性淀粉。

6.根据权利要求5所述的一种易处理水溶猫砂，其特征在于，步骤B1中玉米淀粉、氢氧化钠和去离子水的用量比为1g：1g：2mL。

7.根据权利要求5所述的一种易处理水溶猫砂，其特征在于，步骤B2中2-氯对苯二胺、低温碱化淀粉和三乙基苄基氯化铵固体的质量比为1-3：1：0.2。

8.根据权利要求1所述的一种易处理水溶猫砂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、将植物纤维、改性淀粉预先混合搅拌得预混物，再将改性沸石粉加入预混物中混合搅拌均匀，得混合物A；

步骤S2、在去离子水中加入瓜尔胶和香精形成混合液，在混合物A中加入混合液，搅拌均匀，得混合物B；

步骤S3、将混合物B加入造粒机中进行造粒，烘干，即得直径为2mm、长度为1cm的一种易处理水溶猫砂。