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牙膏是人们日常生活的必备品,有多种成分组成。磨擦剂作为牙膏的成分之一,它能有效的除去附着在牙齿表面的污垢和有色物质。牙膏中常用的磨擦剂主要SiO2、CaCO3、 Al2O3、 CaHPO4·2H2O。它们在实际应用中各有优缺点。随着人们生活质量的不断提高,对牙膏也提出了更高的要求,这就要求一种更好的磨擦剂,不仅满足磨擦的效用,而且同时还能有效吸附药物、香精等添加剂,从而起到多重效果。基于以上考虑本文合成了功能性二氧化硅透明粒子并研究了其在牙膏磨擦剂中的应用。
本论文以水玻璃、稀硫酸为原料,硫酸钠为添加试剂,采用溶胶-凝胶法合成了二氧化硅透明粒子,通过研究反应终点pH值、反应温度、反应物浓度、添加剂硫酸钠用量、加料方式、干燥温度、老化时间等反应条件对二氧化硅透明粒子透明度、比表面积、硬度、悬浮性等性能的影响。确立最佳工艺条件:水玻璃浓度0.3-0.4mol/L,硫酸浓度0.4-0.5mol/L,添加剂硫酸钠2.0-2.5g,反应终点pH值为3-5,反应物料加料方式:以硫酸和硫酸钠混合溶液为釜液,向其中滴加水玻璃;反应温度为室温,凝胶体老化时间5小时左右,110℃恒温干燥箱烘烤。
在成功制备二氧化硅透明粒子的基础上,本文同时对带薄荷芳香的二氧化硅透明粒子的制备进行了研究,考察了溶解薄荷剂的溶剂、薄荷味溶液加入时间、干燥温度等因素对其性能的影响,并优化工艺条件:水玻璃浓度0.3-0.4mol/L,硫酸浓度0.4-0.5mol/L,添加剂硫酸钠2.0-2.5g,反应终点pH值为3-5,反应物料加料方式:以硫酸和硫酸钠混合溶液为釜液,向其中滴加水玻璃;反应温度为室温,溶解乳酸薄荷酯的最适合溶剂为丙二醇,溶解有乳酸薄荷酯的丙二醇溶液加入溶胶-凝胶体系的最适宜时间为:停止搅拌静置25分钟左右;凝胶体老化时间5小时左右,60℃恒温干燥箱烘烤20小时。
为满足牙膏含氟的应用要求,本文采用离子选择电极法对二氧化硅透明粒子与氟离子的相容性进行了研究。结果表明,二氧化硅透明粒子与氟离子有很好的相容性,氟离子溶液浓度、二氧化硅透明粒子的用量、亮白粒子的粒度大小等因素都对氟离子的吸附有影响,其中氟离子溶液浓度影响最大。而那个华贵透明粒子对氟离子的吸附可以达到4000mg/kg,远远超过国标中牙膏中总氟含量不得超过1500mg/kg的标准。通过调节实验条件,可以设计定量吸附氟离子,从而可以满足含氟牙膏的要求。
通过对二氧化硅透明粒子及其粒子功能化进行深入研究,表明制备的二氧化硅透明粒子各方面性能都达到了牙膏磨擦剂的使用要求,并且成本低廉。