一种低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法

摘要

本发明提供一种低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法，其步骤包括：第一步：将模数为1‑3的水玻璃加水稀释溶解陈化，加水稀释配置成浓度为1.5‑3.0M的水玻璃溶液，升温加热至80‑100℃，开启搅拌器，30‑40Hz；第二步：配置浓度硫酸溶液，加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，得到硫酸混合溶液；第三步：向升温至80‑100℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制反应终点pH4‑6，搅拌陈化0.5h；第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤再进行喷雾干燥处理即制得二氧化硅产品。本发明制得的二氧化硅吸水量高且粒径小。

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化硅的制备领域，特别涉及一种低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法。

背景技术

二氧化硅因其物理化学性质非常稳定，耐酸碱耐高温，对环境无污染，具备良好的清洁性能，且与牙膏中的原料配伍性好，氟相容性高，因而取代碳酸钙等其它原料作为牙膏的磨料和增稠剂。目前市面上的牙膏增稠型二氧化硅主要由沉淀法制备所得，DBP吸收值与吸水量相对较低。且制得的二氧化硅需经过破碎处理，使得粒径在8-15μm之间才能应用添加到牙膏之中。破碎处理不仅增加成本，制造粉尘污染，还会破坏初始二氧化硅的多孔结构，使得二氧化硅的吸水量和吸油值降低。

目前由沉淀法制得的牙膏型二氧化硅DBP吸收值和吸水量低，二氧化硅添加比例高。且制得的二氧化硅需经过破碎处理，将粒径控制在8-15μm才能更好的应用在牙膏之中。故需通过改变反应工艺，制备出一种高吸水量高吸油值且初始粒径在8-15μm之间的二氧化硅。

发明内容

综上所述，本发明有必要提供一种低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法，制得的二氧化硅吸水量高且粒径小。

一种低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1-3的水玻璃加水稀释溶解陈化，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为1.5-3.0M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述水玻璃溶液，升温加热至80-100℃，开启搅拌器进行搅拌；

第二步：配置浓度为4.0-6.0M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.05％-0.2％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％-0.4％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至80-100℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制反应终点pH4-6，搅拌陈化0.2-1h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得二氧化硅产品。

优选地，所述的低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化5-8h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为1.5-3.0M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述水玻璃溶液，升温加热至80-100℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30-40Hz；

第二步：配置浓度为4.0-6.0M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.05％-0.2％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％-0.4％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至80-100℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.0-2.5m³/h，控制反应终点pH4-6，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径在8-15μm的低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅产品。

优选地，所述的低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化5-8h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为1.5-3.0M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述水玻璃溶液，升温加热至80-100℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30-40Hz；

第二步：配置浓度为4.0-6.0M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.05％-0.2％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％-0.4％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至80-100℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.0-2.5m³/h，控制反应终点pH4-6，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径在8-15μm的低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅产品。

优选地，所述的低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化6-7h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为2-2.5M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液，升温加热至85-95℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30-40Hz；

第二步：配置浓度为4.5-5.5M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.05％-0.2％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％-0.4％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至80-100℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.0-2.5m³/h，控制反应终点pH4-6，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径在8-15μm的低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅产品。

优选地，所述的低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化6.5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为2M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液8-10m³，升温加热至90℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30-40Hz；

第二步：配置浓度为5M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.2％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至90℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.0m³/h，控制反应终点pH5，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径在8-15μm的低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅产品。

相较现有技术，本发明所述的一种低粒径高吸水量牙膏用二氧化硅的制备方法，此方法制得的二氧化硅细腻均匀，初始粒径8-15μm，不需再经过破碎处理，从而多孔结构保存完好，吸水量在55-65g/20g；DBP吸收值在350-450g/100g，在牙膏中添加比例降低，降低生产成本。

具体实施方式

下面结合一些具体实施方式对本发明所述的高分散性二氧化硅的制备方法做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。

本发明所用的物质均来自市售。

以下实施例所用到的检测方法有：

吸油值测试方法：将试样置于105℃烘箱中烘2h，取出在干燥器冷却30min，然后称取1.0g(精确至0.0001mg)置于玻璃板上，从微量滴定管中逐步加入DBP。在滴定时，用压舌板不停地搅拌，使试样逐渐稠化发黏。在接近终点以前减慢滴加速度，最后至样品全部稠化，形成一团，板上不留稠化物和二氧化硅粉末为止。

吸水量测试方法：称取试样20g(陈准于0.01g)置于干燥搪瓷杯中，从滴定管渐渐滴入蒸馏水2-3ml，使试样粉末均匀吸水，以压舌板不断搅拌均匀，不断滴水摇动，直至试样粉末全部成一球不散为终点。以耗用蒸馏水的毫升数表示吸水量。

粒径测试方法：打开百特激光粒度分布仪，预热20min；在打开仪器程序，保证仪器中有足够用于循环的水，开搅拌、顺循环、超声波。放入焦磷酸钠约取样勺的1/3容量。过一分钟左右，确认背景后，放入少量样品约为一取样勺，调节浓度在20-60之间。点击连续测试，读取D50数值，显示数值为几次平均值。

实施例1

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化6.5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为2M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液10m³，升温加热至90℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30Hz；

第二步：配置浓度为5M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.2％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至90℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.0m³/h，控制反应终点pH5，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

实施例2

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为3M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液10m³，升温加热至100℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为40Hz；

第二步：配置浓度为6M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.05％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.4％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至100℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.5m³/h，控制反应终点pH6，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

实施例3

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为1.5M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液8m³，升温加热至80℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为40Hz；

第二步：配置浓度为4M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.2％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至80℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2m³/h，控制反应终点pH6，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

实施例4

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化6h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为2M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液9m³，升温加热至80℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30Hz；

第二步：配置浓度为5M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.2％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至80℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.5m³/h，控制反应终点pH4，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

对比例1

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为1.5M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液8m³，升温加热至80℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为40Hz；

第二步：配置浓度为4M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠和十六烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.2％，十六烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至80℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2m³/h，控制反应终点pH6，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

对比例2

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化6.5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为2M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液10m³，升温加热至90℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30Hz；

第二步：配置浓度为5M的硫酸溶液，；

第三步：向升温至90℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸溶液，控制加酸流速2.5m³/h，控制反应终点pH6，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

对比例3

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化6.5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为2M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液10m³，升温加热至90℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30Hz；

第二步：配置浓度为5M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入焦磷酸钠，将溶液搅拌分散均匀，焦磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.1％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至90℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.0m³/h，控制反应终点pH5，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

对比例4

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化6.5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为2M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液10m³，升温加热至90℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为30Hz；

第二步：配置浓度为6M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.2％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至90℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.0m³/h，控制反应终点pH5，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

对比例5

一种二氧化硅的制备方法，其步骤包括：

第一步：将模数为1的水玻璃加水稀释溶解陈化5h，取陈化处理后的水玻璃加水稀释配置成浓度为3M的水玻璃溶液，往反应罐注入所述的水玻璃溶液10m³，升温加热至100℃，开启搅拌器进行搅拌，搅拌速度为40Hz；

第二步：配置浓度为6M的硫酸溶液，并向硫酸溶液中加入多聚磷酸钠和十二烷基二甲基苄基溴化铵，将溶液搅拌分散均匀，多聚磷酸钠的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.05％，十二烷基二甲基苄基溴化铵的用量是所配置的硫酸溶液质量的0.4％，得到硫酸混合溶液；

第三步：向升温至100℃的水玻璃溶液中开始滴加第二步所得的硫酸混合溶液，控制加酸流速2.5m³/h，控制反应终点pH6，搅拌陈化0.5h；

第四步：将形成的二氧化硅进行压滤洗涤处理，再将二氧化硅料浆进行喷雾干燥处理即制得粒径二氧化硅产品。

将所得到二氧化硅进行性能测试，测试结果列于下表。

二氧化硅性能测试结果列表

由上表可知，本发明所述的方法制得的二氧化硅，细腻均匀，初始粒径8-15μm，不需再经过破碎处理，降低生产成本，减少粉尘污染。另不破碎处理使得二氧化硅的多孔结构保存完好，产品的吸水量在55-65ml/20g；DBP吸收值在350-450g/100g，在牙膏中添加比例降低，降低牙膏生产成本。

生产成本的比较：

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。