一种牙膏用悬浮彩色二氧化硅粒子的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种牙膏用悬浮彩色二氧化硅粒子的制备方法。
【背景技术】
[0002] 彩色二氧化硅粒子具有多孔和较大表面积的结构，物理及化学性能稳定，色彩靓 丽，故而被广泛应用于牙膏中，是牙膏的一种非常重要的添加剂。在牙膏中添加二氧化硅彩 色粒子不仅可以赋予牙膏全新的色彩和外观，而且还具备良好的清洁性能，因此广受欢迎。 然而，由于目前市场上所销售的彩色二氧化硅磨擦粒子的硬度普遍较高，相对密度较大，没 有经过任何改性修饰，所以在调制牙膏溶液体系时，彩色二氧化硅粒子的悬浮时间过短，一 般在5min之内几乎会全部沉降到溶液底部，大大影响了彩色二氧化硅粒子在牙膏中的均 一性和稳定性，限制了这种牙膏的发展。
[0003] 例如公开号为CN100345755、公开日为2007. 10. 31的中国专利公开了"一种纳米 二氧化硅的制备方法"，该方法是将碱金属硅酸盐加入到烃类组分、表面活性剂和助表面活 性剂的混合物中，形成油包高浓度碱金属硅酸盐的纳米超增溶胶团体系，使所产生的纳米 二氧化硅限制在纳米胶团内进行沉淀反应，然后经过洗涤、烘干，得到纳米二氧化硅颗粒。 该专利所制得的二氧化硅粒径分布范围窄，可用作牙膏填料，不过其硬度较高，密度较大， 在调制牙膏溶液体系时悬浮时间较短，在5min之内全部沉降到溶液底部，在牙膏体系中分 散的均一性和稳定性较差。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种牙膏用悬浮彩色二氧化硅粒子的制备方法， 制备出的二氧化硅粒子有一定硬度且相对密度较小，在牙膏调制溶液体系中悬浮时间至少 达到半个小时，可保证其在牙膏体系中分散的均一性和稳定性。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是： 一种牙膏用悬浮彩色二氧化硅粒子的制备方法，包括以下步骤： (1) 向反应罐中加入稀硫酸并搅拌，然后加入已充分分散的PEG水溶液和十二烷基磺 酸钠水溶液，PEG水溶液的重量为稀硫酸重量的0. 05-0. 1%，十二烷基磺酸钠水溶液重量为 稀硫酸重量的0. 05-0. 1% ; (2) 向反应罐中添加水玻璃溶液，边搅拌边进行中和反应，当物料体系的pH值达到 3. 0~4. 0时，往反应罐中添加食品级色素溶液，控制反应终点的pH值为4. 0~5. 0 ; (3) 继续向反应罐中添加稀硫酸，搅拌均匀后向反应罐中添加水玻璃溶液，边搅拌边进 行中和反应至物料体系转化成凝胶后停止添加水玻璃溶液，得到二氧化硅凝胶； (4) 将步骤（3)得到的二氧化硅凝胶进行压滤，得到凝胶滤饼，用乙醇溶液洗涤凝胶滤 饼，并除去硫酸盐以及残留的PEG和十二烷基磺酸钠，对洗涤后的凝胶滤饼干燥、粉碎，得 到牙膏用悬浮彩色二氧化硅粒子。
[0006] 其中，步骤（2)和步骤（3)中的反应过程中，水玻璃溶液的添加速度以及搅拌速度 需严格控制，这样可保证二氧化硅粒子结构形成的稳定性。
[0007] 优选地，本发明所述步骤（1)中，稀硫酸的浓度为0· 3~0· 4M。
[0008] 优选地，本发明所述步骤（1)中，PEG水溶液的浓度为1~10%。
[0009] 优选地，本发明所述步骤（1)中，十二烷基磺酸钠水溶液的浓度为1~10%。
[0010] 优选地，本发明所述步骤（2)中，水玻璃溶液的模数为3. 3,水玻璃溶液的浓度为 0· 3 ~0· 4M〇
[0011] 优选地，本发明所述步骤（2)中，水玻璃溶液的添加速度为1500~2000L/h。
[0012] 优选地，本发明所述步骤（2)中，食品级色素溶液为食品级的山梨醇、甘油或聚乙 二醇溶液，其添加重量为稀硫酸的〇. 1~〇. 5%。
[0013] 优选地，本发明所述步骤（3)中，稀硫酸的浓度为0. 3~0. 4M。
[0014] 优选地，本发明所述步骤（3)中，水玻璃溶液的模数为3. 3,水玻璃溶液的浓度为 0· 3 ~0· 4M〇
[0015] 优选地，本发明所述步骤（3)中，水玻璃溶液的添加速度为1500~2000L/h。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： PEG即聚乙二醇，是环氧乙烷的寡聚物或聚合物，被广泛用于化妆品和颜料工业中作分 散剂，十二烷基硫酸钠是具有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能的阴离子表面活性 剂，与非离子表面活性剂PEG的复配伍性好，PEG和十二烷基硫酸钠添加在反应体系中可通 过改变反应二氧化硅粒子的胶束的结构形成凝胶，PEG与二氧化硅粒子以氢键相结合并均 匀吸附在粒子表面，使粒子的表面结构发生改变并有效分散；十二烷基硫酸钠在溶液中产 生大量气泡并有效与二氧化硅粒子结合，同时可以显著提高二氧化硅粒子的Zeta电位值， 因此有效降低了粒子的聚集程度和密度，提高了粒子的分散稳定性，而且步骤（2)和步骤 (3)的两次反应可使得粒子的聚集程度进一度降低，保持粒子之间有一定的孔隙度，增加粒 子的比表面积，从而使得二氧化硅粒子的密度进一步变小，此外，PEG、十二烷基磺酸钠与二 氧化硅粒子结合后粒子之间形成了一定程度的相互排斥而且比较稳定，因此制得的二氧化 硅粒子在牙膏调制溶液体系中的悬浮时间至少可达到半个小时，悬浮效果很好，可保证其 在牙膏体系中分散的均一性和稳定性，由此制备出来的彩色牙膏颜色均一，分散稳定；本发 明严格控制了 PEG和十二烷基磺酸钠的添加量，使得二氧化硅粒子能保持适中的硬度，仍 然具有良好的摩擦性能和清洁性能。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明 用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0018] 实施例1 一种牙膏用悬浮蓝色二氧化硅粒子的制备方法，包括以下步骤： (1) 向反应罐中加入浓度为0. 4M的稀硫酸并搅拌，然后加入已充分分散的浓度为5%的 PEG水溶液和浓度为5%的十二烷基磺酸钠水溶液，PEG水溶液的重量为稀硫酸重量的0. 1%， 十二烷基磺酸钠水溶液的重量为稀硫酸重量的0. 1% ; (2) 向反应罐中以1600L/h的流量添加模数为3. 3、浓度为0. 4M的水玻璃溶液，边搅拌 边进行中和反应，严格控制水玻璃溶液的添加速度以及搅拌速度，当物料体系的PH值达到 3. O~4. O时，往反应罐中添加食品级蓝色色素山梨醇溶液，其重量为稀硫酸的0. 1%，控制 反应终点的pH值为4. 0~5. 0 ; (3) 继续向反应罐中添加浓度为0.4M的稀硫酸，搅拌均匀后向反应罐中添加模数为 3. 3、浓度为0. 4M的水玻璃溶液，边搅拌边进行中和反应至物料体系转化成凝胶后停止添 加水玻璃溶液，严格控制水玻璃溶液的添加速度以及搅拌速度，得到二氧化硅凝胶； (4) 将步骤（3)得到的二氧化硅凝胶进行压滤，得到凝胶滤饼，用乙醇溶液洗涤凝胶滤 饼，并除去硫酸盐以及残留的PEG，对洗涤后的凝胶滤饼干燥、粉碎，得到牙膏用悬浮蓝色二 氧化娃粒子。
[0019] 实施例2 一种牙膏用悬浮绿色二氧化硅粒子的制备方法，包括以下步骤： (1) 向反应罐中加入浓度为0. 3M的稀硫酸并搅拌，然后加入已充分分散的浓度为10% 的PEG水溶液和浓度为10%的十二烷基磺酸钠水溶液，PEG水溶液的重量为稀硫酸重量的 0. 06%，十二烷基磺酸钠水溶液的重量为稀硫酸重量的0. 06% ; (2) 向反应罐中以1500L/h的流量添加模数为3. 3、浓度为0. 4M的水玻璃溶液，边搅拌 边进行中和反应，严格控制水玻璃溶液的添加速度以及搅拌速度，当物料体系的PH值达到 3. 0~4. 0时，往反应罐中添加食品级绿色色素甘油溶液，其重量为稀硫酸的0. 3%，控制反 应终点的pH值为4.0~5.0 ; (3) 继续向反应罐中添加浓度为0. 3M的稀硫酸，搅拌均匀后向反应罐中添加模数为 3. 3、浓度为0. 4M的水玻璃溶液，边搅拌边进行中和反应至物料体系转化成凝胶后停止添 加水玻璃溶液，严格控制水玻璃溶液的添加速度以及搅拌速度，得到二氧化硅凝胶； (4) 将步骤（3)得到的二氧化硅凝胶进行压滤，得到凝胶滤饼，用乙醇溶液洗涤凝胶滤 饼，并除去硫酸盐以及残留的PEG，对洗涤后的凝胶滤饼干燥、粉碎，得到牙膏用悬浮绿色二 氧化娃粒子。
[0020] 实施例3 一种牙膏用悬浮红色二氧化硅粒子的制备方法，包括以下步骤： (1) 向反应罐中加入浓度为0. 4M的稀硫酸并搅拌，然后加入已充分分散的浓度为9% 的PEG水溶液和浓度为9%的十二烷基磺酸钠水溶液，PEG水溶液的重量为稀硫酸重量的 0. 08%，十二烷基磺酸钠水溶液的重量为稀硫酸重量的0. 08% ; (2) 向反应罐中以2000L/h的流量添加模数为3. 3、浓度为0. 3M的水玻璃溶液，边搅拌 边进行中和反应，严格控制水玻璃溶液的添加速度以及搅拌速度，当物料体系的PH值达到 3. 0~4. 0时，往反应罐中添加食品级红色色素聚乙二醇溶液，其重量为稀硫酸的0. 2%，控 制反应终点的pH值为4. 0~5. 0 ; (3) 继续向反应罐中添加浓度为0.4M的稀硫酸，搅拌均匀后向反应罐中添加模数为 3. 3、浓度为0. 3M的水玻璃溶液，边搅拌边进行中和反应至物料体系转