一种具有摩擦清洁性能的硅化微晶纤维素及其制备方法与流程

本发明属于硅化微晶纤维素，具体涉及一种具有摩擦清洁性能的硅化微晶纤维素及其制备方法。

背景技术：

1、牙膏磨擦剂是牙膏中能够和牙刷共同作用，通过机械磨擦、去除牙齿表面牙垢，减轻牙渍、牙菌斑、牙结石等外来物质的固体成分，磨擦剂是牙膏的主体原料之一，一般占配方的20%-50%。

2、常用的牙膏磨擦剂有天然碳酸钙、二水磷酸氢钙、沉淀二氧化硅、氢氧化铝、轻质碳酸钙、无水磷酸氢钙等，其中天然碳酸钙、二水磷酸氢钙、沉淀二氧化硅是当前最主要的三种磨擦剂。用作牙膏磨擦剂应具备的条件：磨擦剂应具有适当的硬度和磨擦值、颗粒细度均匀、外观洁白、无异味、口感舒适、安全无毒、溶解度小和化学性质稳定，不与牙膏中其他组分发生化学反应。

3、硅化微晶纤维素在摩擦清洁方面的应用主要得益于其特有的物理化学性质：微晶纤维素本身是一种无毒、无味的多孔性粉末，微晶纤维素（microcrystalline cellulose,mcc）是一种由植物纤维素通过特殊工艺处理得到的多孔性、无定形的粉末状物质，通常呈现为白色或近似白色的精细晶体结构。这种材料在多个领域有着广泛的应用，具有良好的吸湿性和吸附性，这使得它可以吸附并带走污垢和油脂，就像一块高效“清洁海绵”，在清洁产品中作为去污剂使用时，其细微颗粒能够深入物体表面的细微空隙中，通过物理摩擦带走污渍。硅化处理指的是在其表面通过化学反应引入硅烷基团或包裹一层二氧化硅，这样处理后的硅化微晶纤维素可以增强其疏水性、耐磨性和分散性。在清洁剂配方中，硅化处理有助于微晶纤维素颗粒更好地分散在清洁介质中，同时增强其对油性污渍的吸附和排斥能力，提高清洁效率。

4、在某些清洁用品中，硅化微晶纤维素还能提供适度的研磨力，用作温和的抛光剂，帮助去除轻微的表面划痕或老化层而不损伤基材，适用于精密部件或敏感表面的清洁。因其优异的稳定性，硅化微晶纤维素能够在清洁过程中保持形状完整，不会过度磨损清洁对象，同时又能在清洁后容易冲洗掉，不留残余。所以，硅化微晶纤维素在摩擦清洁领域的应用主要是通过其自身的吸附性、分散性和适当的机械力，配合清洁产品的其它成分共同完成对物体表面的清洁工作。

5、硅化微晶纤维素在摩擦清洁领域的应用中，其堆密度和粒径均匀性是非常关键的特性，它们直接影响清洁效果和产品的整体性能：高堆密度意味着单位体积内的硅化微晶纤维素重量较大，这在清洁剂配方中可能有利于提高清洁产品的有效成分含量，从而增强清洁效力。高堆密度的产品更容易在压力作用下保持紧密堆积，可以在擦拭或刷洗过程中提供更好的接触力和刮擦力，有利于去除顽固污渍。若堆密度过低，则可能导致清洁剂在实际使用时需要更多的量才能达到预期的清洁效果，也可能影响到清洁剂混合物的稳定性。粒径均匀的硅化微晶纤维素在清洁过程中能够更均匀地分布在清洁介质中，保证各个尺寸的颗粒都能对不同大小的污垢缝隙产生有效的摩擦和吸附作用，提高清洁的全面性和深度。如果粒径分布不均，大颗粒可能会造成局部过强的机械摩擦，导致清洁对象表面受损；而小颗粒可能无法有效清除较大空隙中的污渍。因此，理想的粒径分布能够适应不同的清洁需求，既不过度磨损也不会清理不彻底。

6、综上所述，硅化微晶纤维素在摩擦清洁应用中，适宜的堆密度可以优化清洁力度和成本效益，而粒径均匀则能确保清洁效果的均衡性和安全性。对于特定应用场景，选择合适堆密度和粒径分布的硅化微晶纤维素至关重要。但是市面上的硅化微晶纤维素的堆密度和粒径均匀性并不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有摩擦清洁性能的硅化微晶纤维素及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种具有摩擦清洁性能的硅化微晶纤维素的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤（1），水玻璃的制备；将稻壳灰在浓度为4-7wt%的氢氧化钠溶液中，稻壳灰与氢氧化钠溶液质量比为1：5-8，在温度85-95℃的条件下进行反应，然后经过滤、脱色、洗涤得到水玻璃溶液；

5、步骤（2），纤维素的配制；将1重量份粗纤维素加入8~9重量份含4-6wt％氢氧化钠溶液和2-4wt％过氧化氢溶液的混合溶液中，74~76℃加热搅拌10~12h，冷却至室温，抽滤，洗涤，干燥，得到白色细纤维素。

6、步骤（3），微晶纤维素的制备：将1重量份白色细纤维素和12~15重量份蒸馏水混合，滴加硫酸溶液调节ph为中性，72~73℃下搅拌反应2~3h，冷却至室温，得到混合液，加入混合液3~5倍量的冷蒸馏水，静置，过滤，固体用蒸馏水洗涤至中性，干燥，过筛，得到白色微晶纤维素；

7、步骤（4），硅化微晶纤维素粉体制备；以步骤（3）制备的白色微晶纤维素和水分散混合，在搅拌条件下，同时加入步骤（1）制备的水玻璃溶液和硫酸溶液，温度60-95℃，其中微晶纤维素混合液体、水玻璃溶液和硫酸溶液之间的体积比为5-8：9-12：1，控制ph6.5-8.5，搅拌均匀后，将该反应物料全部转移至耐压反应罐中，在温度140-160℃和蒸气压0.4-0.7mpa条件下继续反应3-5小时，反应后冷却至室温，将反应沉淀过滤、反复洗涤得到硅化微晶纤维素湿物料，将硅化微晶纤维素湿物料于110-120℃温度下进行干燥，干燥至含水量≤10%，冷却后通过气体破碎至粒径为10-20μm的颗粒粉末，得到白色硅化微晶纤维素粉体。

8、本发明还提供了所述制备方法制得的硅化微晶纤维素。

9、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

10、1、本发明的微晶纤维素可以来源于甘蔗渣、木粉、玉米芯、椰子壳、秸秆等植物体，微晶纤维素是绿色环保可再生资源，但是不能作为摩擦剂，常规的硅化微晶纤维素因为工艺和硅化程度不高（硅含量低于5%）等原因也不可作为牙膏摩擦剂使用；本文制备的硅化微晶纤维素用新工艺、同时提高硅化度（硅含量）解决了用绿色环保的纤维素和绿色环保水玻璃作为原料制备得到一种可以用于牙膏行业的牙膏摩擦剂。

11、2、本发明的硅化微晶纤维素在摩擦清洁应用中，适宜的堆密度可以优化清洁力度和成本效益，而粒径均匀则能确保清洁效果的均衡性和安全性，增强了对油脂、污渍等的吸附能力和去污效率。粒径均匀的产品能够在清洁过程中提供一致性的摩擦力，更好地进入细微的缝隙和凹槽中，有效清除各种难以触及的污垢。适宜的堆密度使硅化微晶纤维素在清洁剂配方中既能提供足够的机械清洁力，又不至于过度刮擦清洁对象表面，从而保护被清洁物品不受损害，特别适用于精密仪器、光学镜片、电子设备等高价值物品的清洁。堆密度适宜且粒径均匀的硅化微晶纤维素在市场上的价值较高，因为这类产品具有以下优势，堆密度适宜且粒径均匀的硅化微晶纤维素因其优异的性能和广泛的适用范围，市场需求旺盛，价格相对较高，市场价值也随之提升。随着各行业对产品质量要求的不断提升和技术进步，这一类产品的开发和市场拓展前景十分看好。

技术特征：

1.一种具有摩擦清洁性能的硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种具有摩擦清洁性能的硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于，耐压反应罐的反应条件为：在温度140-160℃和蒸气压0.4-0.7mpa条件下继续反应3-5小时。

3.根据权利要求1所述的一种具有摩擦清洁性能的硅化微晶纤维素的制备方法，其特征在于，干燥至含水量≤10%。

4.权利要求1~3任一项所述的制备方法制得的硅化微晶纤维素。

技术总结本发明提供了一种具有摩擦清洁性能的硅化微晶纤维素及其制备方法，包括以下步骤：步骤（1），水玻璃的制备；步骤（2），纤维素的配制；步骤（3），微晶纤维素的制备；步骤（4），硅化微晶纤维素粉体制备。本发明使用特制的活性硅酸与微晶纤维素湿料反应，本发明的高质量的活性硅酸具有更高的活性和反应效率，能在与微晶纤维素反应时更均匀地附着在纤维素表面，形成稳定的硅化层，硅化反应完全、在纤维素表面分布均匀，最终硅化微晶纤维素的粒径分布均匀，从而改善堆密度和粒径均匀度。技术研发人员：宋新铺,林英光,梁少彬,莫楠受保护的技术使用者：广州瑞云材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18