CN105858668A - 一种高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法 - Google Patents

一种高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于二氧化硅技术领域，具体涉及一种高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法。该方法包括S1、将S配制硅酸钠溶液和碳酸氢钠溶液；S2、往反应罐中加入水，升温，同时滴加碳酸氢钠溶液和硅酸钠溶液；S3、升温，继续加入硅酸钠溶液，然后滴加碳酸氢钠溶液，使用硫酸滴定至终点，陈化，得到初产物；S4、将所述初产物进行压滤，然后将初产物放入搅拌罐，加入双氧水与硫酸的混合液，搅拌，得到二氧化硅；S5、将得到的二氧化硅进行压滤洗涤、破碎，得到产品。该方法制得的二氧化硅具体高吸油值和吸水量，可作为助洗剂使洗衣粉具有更好的溶解性、分散性、吸附性和去污能力。

Description

一种高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法
技术领域
本发明属于二氧化硅技术领域，具体涉及一种高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法。
背景技术
洗衣粉在温度低时比较难溶于水，使其去污能力大大降低，许多厂家会通过添加酶和表面活性剂的方式以增强洗衣粉的去污能力，但是酶在低温条件下不能完全发挥作用，在高温条件下会失活，而且使用酶和表面活性剂也会增加洗衣粉的成本。
沉淀二氧化硅是一种无定形物质，具有较大的吸水量和吸油值，还有丰富的微观网络结构，有良好的扩散性、增稠性和吸附性。多羟基二氧化硅的吸水量大，表面具有大量的硅氧键，具有丰富的网络结构，在水中能与水分子结合产生氢键，分散性特别好；用其制作的洗衣粉颗粒疏松细腻，在水中溶解快，去污强洗衣快。二氧化硅吸油值(DBP)越高洗衣粉的吸附效果越好，去污能力越强，可以吸附衣物上的油渍或其他污渍，大大提高洗衣粉的去污能力。二氧化硅作为增效助剂，其本身具有较强的去污能力，还可以与其他的表面活性剂协和作用，洗涤效果理想，而且非常环保，是一种非常合适的洗衣粉助洗剂。
用高吸油值、多羟基吸水量高的二氧化硅制作的洗衣粉易溶于水，去污能力强，节约成本。然而，市面上的洗衣粉用二氧化硅的吸油值大概是300g/100g，吸水量大概是46ml/20gH2O，而传统方法制备的二氧化硅吸水量与吸油值还不够高，如中国专利申请CN105236415 A公开了一种核壳型沉淀二氧化硅的制备方法，该方法主要以硅酸钠和硫酸为原料，采取两步水热沉淀反应，并且严格控制反应过程中的原料浓度、反应体系的温度和pH值等工艺条件，制备得到吸水量为54ml/20gH2O的二氧化硅。中国专利CN1037110C公开了一种生产白炭黑的方法，其公开了以乔木科植物为原料制得水玻璃，水玻璃再与碳酸氢钠或碳酸氢钾反应制得白炭黑的方法，但是该方法制得的白炭黑的吸油值为2.8ml/g，仍不能满足要求。所以，为满足洗衣粉高清洁性能的要求，同时简化沉淀二氧化硅的制备方法，有必要研发出一种简单的、生产出吸油值在400～450g/100g、吸水量在60～65ml/20gH2O的二氧化硅的方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题(二氧化硅的吸水量与吸油值还不够高、制备工艺复杂等)，本发明提供一种高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法，该方法制得的二氧化硅吸油值为400～450g/100g，吸水量为60～65ml/20gH2O，可显著提高洗衣粉的溶解性和去污能力。
本发明提供一种高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
S1、将SiO2∶Na2O＝3.3～3.45的固体硅酸钠加压加温液化后加水调制成浓度为0.8～2.0M的硅酸钠溶液，配制碳酸氢钠溶液，备用；
S2、往反应罐中加入5～7m3水，升温至40～45℃，然后同时滴加碳酸氢钠溶液2.2～3.0m3和硅酸钠溶液2.8～3.5m3，控制在25～35min滴完；
S3、升温至65～75℃，继续往反应罐中加入硅酸钠溶液4.4～5.2m3，然后滴加碳酸氢钠溶液3.5～4.5m3，滴加完后，使用硫酸滴定至终点pH为3～7，陈化30～40min，得到初产物；
S4、将所述初产物进行压滤，然后将初产物放入搅拌罐，加入双氧水与硫酸的混合液1～2m3，在70～80℃下搅拌20～30min，得到二氧化硅；
S5、将得到的二氧化硅进行压滤洗涤，使二氧化硅滤饼的洗涤水中盐含量小于2％，通过喷雾干燥后用气流破碎机破碎至粒径为10～14μm，得到高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅。
进一步的，所述碳酸氢钠溶液为饱和碳酸氢钠溶液。
进一步的，所述步骤S3中硫酸的浓度为4M。
进一步的，所述步骤S4中硫酸的浓度为3M。
进一步的，所述双氧水的质量分数为30％。
进一步的，所述双氧水与硫酸的混合液中双氧水与硫酸的体积比为1∶2.5。
在本发明技术方案中，以成本低廉的水作为母液，在40～45℃下一定比例的碳酸氢钠溶液和硅酸钠溶液在25～35min内反应形成溶胶状的二氧化硅，反应时间的控制对晶体结构的形成有很重要的影响，时间过快会出现凝胶，时间过慢结构紧密，吸油值和吸水量降低；紧接着升温至65～75℃，先加入一定量的硅酸钠溶液，再加入一定量的碳酸氢钠溶液，然后加入一定量的硫酸达到终点pH值，此过程中气泡不断生成，且在反应后期高温下加酸时气泡生成更为剧烈，这样的反应条件下得到的二氧化硅结构更加疏松、透明，进而吸油值和吸水量得到显著提高；使用双氧水与硫酸按体积比1∶2.5混合得到的溶液对二氧化硅进行处理，在70～80℃下搅拌以增加二氧化硅的羟基，从而进一步提高二氧化硅的吸水量，使得制得的二氧化硅的吸油值为400～450g/100g，吸水量为60～65ml/20gH2O，且具有很高的透明度。双氧水和硫酸都是强氧化剂，按一定比例复配，双氧水浸泡会增加羟基，而硫酸浸泡会使二氧化硅的结构更加松散，使得二氧化硅具有高吸水量和透明度。
因此，与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)本发明与传统工艺相比，省去了反应过程pH值控制的繁琐，整个制备过程只需在最后一步加入定量酸达到pH即可，且本发明工艺采用了硅酸钠和碳酸氢钠，作为反应原料，伴随着反应的进行，气泡也在整个反应中不断生成，且在反应后期高温下加酸时气泡生成更为剧烈，使得到的二氧化硅结构疏松、透明，使用双氧水和硫酸混合液对二氧化硅进行处理，显著增加二氧化硅的羟基，使得制得的二氧化硅吸油值高达400～450g/100g，吸水量为60～65ml/20gH2O，且具有很高的透明度，应用于洗衣粉中，有助于洗衣粉快速溶于水并且充分分散，即使在冬天的低温环境中，洗衣粉也能快速溶解，高效去污。
(2)本发明方法简单，条件可控，工艺稳定，便于实施，有利于推广应用；由本发明方法制得的二氧化硅具备高吸油值和吸水量，应用于洗衣粉中，让洗衣粉在水中具有更好的溶解性、分散性、吸附性和去污能力，很好地满足人们的需求。
具体实施方式
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。
实施例1、本发明高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法
S1、将SiO2∶Na2O＝3.3～3.45的固体硅酸钠加压加温液化后加水调制成浓度为2.0M的硅酸钠溶液，配制饱和碳酸氢钠溶液，备用；
S2、往反应罐中加入7m3水，升温至40℃，然后同时滴加饱和碳酸氢钠溶液3.0m3和2.0M硅酸钠溶液3.5m3，控制在25min滴完，形成溶胶状的二氧化硅；
S3、升温至75℃，继续往反应罐中加入2.0M硅酸钠溶液5.2m3，然后滴加饱和碳酸氢钠溶液4.5m3，滴加完后，使用浓度为4M硫酸滴定至终点pH为7，陈化30min，得到初产物；
S4、将所述初产物进行压滤，然后将初产物放入搅拌罐，加入双氧水与硫酸的混合液2m3，在80℃下搅拌30min，得到二氧化硅；所述双氧水的质量分数为30％，所述硫酸的浓度为3M，所述双氧水与硫酸的混合液中双氧水与硫酸的体积比为1∶2.5。
S5、将得到的二氧化硅进行压滤洗涤，使二氧化硅滤饼的洗涤水中盐含量小于2％，通过喷雾干燥后用气流破碎机破碎至粒径为10～14μm，得到高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅。
实施例2、本发明高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法
S1、将SiO2∶Na2O＝3.3～3.45的固体硅酸钠加压加温液化后加水调制成浓度为0.8M的硅酸钠溶液，配制饱和碳酸氢钠溶液，备用；
S2、往反应罐中加入5m3水，升温至45℃，然后同时滴加饱和碳酸氢钠溶液2.2m3和0.8M硅酸钠溶液2.8m3，控制在35min滴完，形成溶胶状的二氧化硅；
S3、升温至65℃，继续往反应罐中加入0.8M硅酸钠溶液4.4m3，然后滴加饱和碳酸氢钠溶液3.5m3，滴加完后，使用浓度为4M硫酸滴定至终点pH为3，陈化40min，得到初产物；
S4、将所述初产物进行压滤，然后将初产物放入搅拌罐，加入双氧水与硫酸的混合液1m3，在70℃下搅拌30min，得到二氧化硅；所述双氧水的质量分数为30％，所述硫酸的浓度为3M，所述双氧水与硫酸的混合液中双氧水与硫酸的体积比为1∶2.5。
S5、将得到的二氧化硅进行压滤洗涤，使二氧化硅滤饼的洗涤水中盐含量小于2％，通过喷雾干燥后用气流破碎机破碎至粒径为12μm，得到高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅。
实施例3、本发明高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法
S1、将SiO2∶Na2O＝3.3～3.45的固体硅酸钠加压加温液化后加水调制成浓度为1.0M的硅酸钠溶液，配制饱和碳酸氢钠溶液，备用；
S2、往反应罐中加入6m3水，升温至40℃，然后同时滴加饱和碳酸氢钠溶液2.7m3和1.0M硅酸钠溶液3.2m3，控制在30min滴完，形成溶胶状的二氧化硅；
S3、升温至70℃，继续往反应罐中加入1.0M硅酸钠溶液4.8m3，然后滴加饱和碳酸氢钠溶液4.0m3，滴加完后，使用浓度为4M硫酸滴定至终点pH为6，陈化30min，得到初产物；
S4、将所述初产物进行压滤，然后将初产物放入搅拌罐，加入双氧水与硫酸的混合液1.5m3，在75℃下搅拌20min，得到二氧化硅；所述双氧水的质量分数为30％，所述硫酸的浓度为3M，所述双氧水与硫酸的混合液中双氧水与硫酸的体积比为1∶2.5。
S5、将得到的二氧化硅进行压滤洗涤，使二氧化硅滤饼的洗涤水中盐含量小于2％，通过喷雾干燥后用气流破碎机破碎至粒径为12μm，得到高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅。
对比例一
与实施例3相比，本对比例的区别在于：步骤S2中饱和碳酸氢钠溶液与硅酸钠溶液在20min内滴加完毕，形成凝胶状的二氧化硅；其他参数和操作同实施例3。
对比例二
与实施例3相比，本对比例的区别在于：步骤S2中饱和碳酸氢钠溶液与硅酸钠溶液在40min内滴加完毕，形成溶胶状的二氧化硅；其他参数和操作同实施例3。
对比例三
与实施例3相比，本对比例的区别在于：步骤S3中的反应温度由70℃变为90℃。其他参数和操作同实施例3。
对比例四
与实施例3相比，本对比例的区别在于：双氧水与硫酸的体积比由1∶2.5变为1∶1。其他参数和操作同实施例3。
对比例五
与实施例3相比，本对比例的区别在于：步骤S4中的反应温度由75℃变为60℃。其他参数和操作同实施例3。
试验例一
对实施例1～3、对比例一～五制得的二氧化硅的吸油值和吸水量进行测定，吸油值和吸水量按照行业标准QB/T2346-2007牙膏用二氧化硅标准测试。结果如表1所示。
表1不同实施例二氧化硅的吸油值和吸水量
项目 吸油值 吸水量
实施例1 405g/100g 60ml/20gH2O
实施例2 416g/100g 62ml/20gH2O
实施例3 450g/100g 65ml/20gH2O
对比例一 280g/100g 35ml/20gH2O
对比例二 320g/100g 37ml/20gH2O
对比例三 374g/100g 54ml/20gH2O
对比例四 386g/100g 43ml/20gH2O
对比例五 382g/100g 41ml/20gH2O
由上表1可知，本发明实施例1～3方法制得的二氧化硅具有高吸油值和高吸水量，明显优于对比例一～五。其中，以实施例3提供的方法制得的二氧化硅吸油值和吸水量最高，分别为450g/100g和65ml/20gH2O，因此，实施例3为本发明的最佳实施例。
试验例二
将本发明实施例3和对比例三制得的二氧化硅应用于洗衣粉中，具体配方为：十二烷基苯磺酸10.0％、碳酸钠30.8％、硫酸钠41.0％、二氧化硅10.0％、羧甲基纤维素2.0％、水6.0％、荧光增白剂0.1％和香精0.1％。
普通洗衣粉：十二烷基苯磺酸10.0％、碳酸钠30.8％、硫酸钠41.0％、三聚磷酸钠10.0％、羧甲基纤维素2.0％、水6.0％、荧光增白剂0.1％和香精0.1％。
根据GB/T 13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》对上述两种洗衣粉的去污力进行检测，结果如表2所示。
表2不同洗衣粉的去污力
由上表2可知，应用了本发明制备的二氧化硅的洗衣粉，其去污力强，明显优于普通洗衣粉以及对比例三的洗衣粉；同时经观察，在相同时间内，与普通洗衣粉和含实施例三二氧化硅的洗衣粉相比，添加了本发明实施例3二氧化硅的洗衣粉在冷水中溶解的速度更快，而且更加充分。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将SiO2∶Na2O＝3.3～3.45的固体硅酸钠加压加温液化后加水调制成浓度为0.8～2.0M的硅酸钠溶液，配制碳酸氢钠溶液，备用；
S2、往反应罐中加入5～7m3水，升温至40～45℃，然后同时滴加碳酸氢钠溶液2.2～3.0m3和硅酸钠溶液2.8～3.5m3，控制在25～35min滴完；
S3、升温至65～75℃，继续往反应罐中加入硅酸钠溶液4.4～5.2m3，然后滴加碳酸氢钠溶液3.5～4.5m3，滴加完后，使用硫酸滴定至终点pH为3～7，陈化30～40min，得到初产物；
S4、将所述初产物进行压滤，然后将初产物放入搅拌罐，加入双氧水与硫酸的混合液1～2m3，在70～80℃下搅拌20～30min，得到二氧化硅；
S5、将得到的二氧化硅进行压滤洗涤，使二氧化硅滤饼的洗涤水中盐含量小于2％，通过喷雾干燥后用气流破碎机破碎至粒径为10～14μm，得到高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅。
2.如权利要求1所述高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述碳酸氢钠溶液为饱和碳酸氢钠溶液。
3.如权利要求1所述高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中硫酸的浓度为4M。
4.如权利要求1所述高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中硫酸的浓度为3M。
5.如权利要求1所述高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述双氧水的质量分数为30％。
6.如权利要求1所述高吸油值高吸水量洗衣粉用二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述双氧水与硫酸的混合液中双氧水与硫酸的体积比为1∶2.5。
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