一种化妆品用凹凸棒石黏土的改性方法与流程

本发明涉及一种凹凸棒石黏土的改性方法，尤其涉及一种化妆品用凹凸棒石黏土的改性方法，属于材料处理技术领域。

背景技术：

凹凸棒石又名坡缕石，素有“千土之王”、“万用之土”的称号，在工业和其它多种行业上具有特种用途。由于凹凸棒石发现早，现已广泛用于农业、医学、石油化工、钻井、建筑、核工业、食品、环保、硅酸盐工业等部门的诸多领域。我国是世界凹凸棒石的主要资源国和生产国之一，主要产于苏、皖及甘肃三省，截至2001年底，对苏皖九个生产区查明坡缕石资源量达6000万吨。甘肃、内蒙古、河北、青海、四川、山西、新疆、贵州等省区均有分布，甘肃是西北储量最集中的地区。

但是甘肃省的凹凸棒石矿大部分都是含量低于30%的低品位矿物，给凹凸棒石的应用带来了很大的困难，除了凹凸棒石，甘肃的矿中石英的含量超过了50%，碳酸钙的含量也达到了15%以上，还存在大量的氧化铁，蒙脱土等。如果仅仅做成土壤调理剂，猫砂，陶粒等低附加值的产品，则是对该稀有资源的浪费，但是如果不经过精细化提纯，应用于高附加值领域如医药，化妆品，食品等是无法使用的。因此，对于低品位凹凸棒石黏土矿物的提纯显得尤为重要。

在众多的应用中，凹凸棒石应用于化妆品则是非常有前景的领域之一，不仅需求量大，而且价格可观。化妆品中，对凹凸棒石的纯度有很高的的要求，至少达到99.5%以上，且作为无机物的凹凸棒石表面要求必须有机化改性，改性材料不仅要对身体没有任何伤害，而且要和化妆品中的其他物质更好的融合，对皮肤有利。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种化妆品用凹凸棒石黏土的改性方法。

一、化妆品用凹凸棒石黏土的改性

本发明化妆品用凹凸棒石黏土的改性方法，包括以下工艺步骤：

（1）将凹凸棒石原矿破碎成2~5厘米小颗粒，自然晾干或者人工加热脱水至恒重；

（2）将步骤（1）得到的干燥颗粒配置成质量分数为5~20%的泥浆，搅拌，超声分散，过1200目筛分离，取滤液浓缩，得到含水量为50~75%的浆料。其中，搅拌时间为20~60min；超声分散时间为15~45min；

（3）将鸡蛋清添加至步骤（2）得到的浆料中，于2~10℃下搅拌15~40min，通入氨气使含有凹凸棒石的泡沫上浮；鸡蛋清添加量为浆料质量的5~20%；

（4）收集步骤（3）所得的上浮泡沫，加入柠檬酸消泡，离心，洗涤，得到纯化的凹凸棒石；柠檬酸的添加量为浆料质量的1~10%；

（5）将纯化的凹凸棒石和d-葡萄糖醛酸（dga）于水中混合均匀，于60~100℃下回流15~30h，离心，洗涤，干燥，即得改性凹凸棒石，标记为dga-atg。纯化的凹凸棒石与dga的质量比为1:0.1~1:1；

二、化妆品用凹凸棒石黏土的结构性能

图1为纯化的凹凸棒石的xrd曲线。纯化后的凹凸棒石纯度高于92.5%。从图1可以看出，纯化后的凹凸棒石中其他物质含量可以忽略不计，全部为凹凸棒石黏土的吸收峰。

图2为凹凸棒石原矿（a）和纯化的凹凸棒石（b）的扫描电镜图。图2（a）为凹凸棒石原矿的扫描电镜图，可以看出其中含有大量杂质，经过纯化后得到图2（b），从图中可以看出经过鸡蛋清和氨气共同作用纯化的凹凸棒石，不含其它杂质。

图3为dga-atg红外光谱图。从图中可以看出，dga分子内的有机物被接枝到凹凸棒石表面，2920cm^-1和2850cm^-1两处的峰为c-h伸缩振动，在指纹区也有dga的特征峰。

图4、图5分别为dga-atg扫描电镜图及esd分析。通过扫描电镜照片（图4）可以看出，凹凸棒石的棒晶有所变短，棒晶直径变粗，但凹凸棒石的基本棒状形貌没有发生改变。表1为dga-atg的eds元素含量分析数据。从表1可以看出，凹凸棒石表面c元素的含量非常高，说明dga成功接枝到凹凸棒石表面。

吸附性能测试：本发明中使用改性凹凸棒石对铅离子，亚甲基蓝废水进行了吸附实验，具体实验过程如下：分别取15mg的本发明制备的改性凹凸棒石，纯化的凹凸棒石及凹凸棒石原矿于50ml碘量瓶中，加入15ml溶液（ph=7），放入恒温水浴振荡器在30℃，160rpm下震荡。溶液中亚甲基蓝初始浓度为800mg/l，铅离子的浓度为100mg/l。

保水性测试：分别取100g的本发明制备的改性凹凸棒石，纯化的凹凸棒石及凹凸棒石原矿粉末，使用600目筛网包裹，浸入自来水中充分吸水5小时，然后取出放置至不再有水滴渗出，将三种饱和吸水的黏土放置于500ml烧杯中，在40℃下干燥，测试失去50%水分的时间。

由上表可知，凹凸棒石黏土改性后对于亚甲基蓝和铅离子的吸附能力大大提高，失去50%水分的时间也明显提高，说明改性凹凸棒石对亚甲基蓝和铅离子具有很好地吸附能力，同时也具有良好的保水性能。

综上所述，本发明通过鸡蛋清和氨气共同作用得到纯化的凹凸棒石，在纯化的凹凸棒石表面通过非共价键作用力结合了对皮肤友好的dga，经dga改性的凹凸棒石稳定，具有很好的吸附、保湿性能；改性的凹凸棒石用于化妆品中可以有效降低防腐剂的含量，增加化妆品中微量元素的含量，提高透气性，对人体更加健康友好，在化妆品领域具有通用性，可用于口红，眼影，卸妆水，洗面奶，洗发水，染发膏，腮红，唇膏，定妆粉，睫毛膏，眼线笔等精细化工品中。

附图说明

图1为纯化的凹凸棒石黏土xrd曲线；

图2为凹凸棒石原矿(a)和纯化的凹凸棒石(b)扫描电镜照片；

图3为dga-atg的红外光谱图；

图4为dga-atg的扫描电镜图；

图5为dga-atg的eds分析。

具体实施方式

下面通过具体实施例来对本发明化妆品用凹凸棒石黏土的改性方法和改性凹凸棒石的性能进行详细的说明。

实施例1

（1）将凹凸棒石原矿破碎成2~5厘米小颗粒，自然晾干或者人工加热脱水至恒重；

（2）称取100g步骤（1）得到的干燥颗粒加入900ml水中，配置成质量分数为10%的泥浆，高速（3000r/min）搅拌50min，超声分散30min，过1200目筛分离，取滤液浓缩，得到含水量为70%的浆料；

（3）取10g鸡蛋清添加至步骤（2）制备的浆料（100g）中，于2℃下搅拌30min，通入氨气使含有凹凸棒石的泡沫上浮；

（4）收集步骤（3）所得的上浮泡沫，加入1g柠檬酸消泡，离心，洗涤，即得纯化的凹凸棒石，纯度为93.5%；

（5）凹凸棒石的改性：称取100g纯化的凹凸棒石和10gd-葡萄糖醛酸，加入到水中混合均匀，于80℃下回流24小时，离心，洗涤，干燥，即得改性凹凸棒石；

（6）改性凹凸棒石的性能：对亚甲基蓝的吸附率为97.9%，对铅离子的吸附率为96.7%，失去50%水分时间为10.4小时。

实施例2

（1）将凹凸棒石原矿破碎成2~5厘米小颗粒，自然晾干或者人工加热脱水至恒重；

（2）称取100g步骤（1）得到的干燥颗粒加入1900ml水中，配置成质量分数为5%的泥浆，高速（4000r/min）搅拌50min，超声分散30min，过1200目筛分离，取滤液浓缩，得到含水量为50%的浆料；

（3）取5g鸡蛋清添加至步骤（2）制备的浆料（100g）中，于10℃下搅拌15min，通入氨气使含有凹凸棒石的泡沫上浮；

（4）收集步骤（3）所得的上浮泡沫，加入10g柠檬酸消泡，离心，洗涤，即得纯化的凹凸棒石，纯度为97.5%；

（5）凹凸棒石的改性：称取100g纯化的凹凸棒石和100gd-葡萄糖醛酸，加入到水中混合均匀，于60℃下回流15小时，离心，洗涤，干燥，即得改性凹凸棒石；

（6）改性凹凸棒石的性能：对亚甲基蓝的吸附率为98.6%，对铅离子的吸附率为97.4%，失去50%水分时间为11.2小时。

实施例3

（1）将凹凸棒石原矿破碎成2~5厘米小颗粒，自然晾干或者人工加热脱水至恒重；

（2）称取100g步骤（1）得到的干燥颗粒加入400ml水中，配置成质量分数为20%的泥浆，高速（2000r/min）搅拌50min，超声分散30min，过1200目筛分离，取滤液浓缩，得到含水量为75%的浆料；

（3）取20g鸡蛋清添加至步骤（2）制备的浆料（100g）中，于8℃下搅拌45min，通入氨气使含有凹凸棒石的泡沫上浮；

（4）收集步骤（3）所得的上浮泡沫，加入5g柠檬酸消泡，离心，洗涤，即得纯化的凹凸棒石，纯度为94.5%；

（5）凹凸棒石的改性：称取100g纯化的凹凸棒石和50gd-葡萄糖醛酸，加入到水中混合均匀，于100℃下回流30小时，离心，洗涤，干燥，即得改性凹凸棒石；

（6）改性凹凸棒石的性能：对亚甲基蓝的吸附率为99.1%，对铅离子的吸附率为98.9%，失去50%水分时间为12小时。