CN110003720B - 一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及文教用品及文具用品领域，具体涉及一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔及其制备方法。本发明公开了一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉60‑90份、助剂10‑50份；其中，所述助剂由单甘酯和烷基糖苷组成。
Description
技术领域
本发明涉及文教用品及文具用品领域，具体涉及一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔及其制备方法。
背景技术
粉笔作为一种重要的教学工具，在一些国家和地区的使用仍然非常普遍。粉笔教学可产生空气动力学直径<10μm的颗粒(PM10)和<2.5μm的颗粒(PM2.5)。这些细小的颗粒物可随着人体呼吸吸入下呼吸道，特别是PM2.5易于沉积在细支气管和肺泡区域，并可能进入血液循环。因此，粉笔的使用可能影响教师和学生的健康。研究表明，教室粉笔尘短期暴露会影响教师肺气道功能；长期暴露则可能诱发呼吸***疾病。
国内市场上的粉笔可分为普通粉笔和无尘粉笔。普通粉笔因产生较多的粉尘，使用量逐渐减少，目前市场上出售的大多为无尘粉笔。粉笔课堂教学过程中，书写和字迹擦除都能产生粉笔尘颗粒。普通粉笔在木质黑板使用过程中产生的粉笔尘，粗颗粒所占比例较大，而无尘粉笔的使用虽然能降低总颗粒数量，但是细颗粒物却増加更多。2014年的一项研究资料显示西班牙教室PM2.5浓度高于室外浓度28％，且教室内PM2.5主要成分为教师和学生衣服棉花纤维、粉笔颗粒物和珪酸盐等。揭示了粉笔教学对教室内PM2.5浓度增加有很大贡献。有研究表明，教室中PM10的主要来源是粉笔的擦写和学生在教室的活动。其中，粉笔擦除后PM10的瞬时浓度达到100μg/m3。随着粉笔擦写活动的停止，浓度又逐渐降低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：钛白粉60-90份、助剂10-50份；
其中，所述助剂由单甘酯和烷基糖苷组成。
作为一种优选的实施方式，所述助剂由重量百分比为70～90％的单甘酯和10～30％的烷基糖苷组成。
作为一种优选的实施方式，所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成。
作为一种优选的实施方式，所述单甘酯选自油酸甘油酯、亚油酸甘油酯、棕榈酸甘油酯、山嵛酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、月桂酸甘油酯、亚麻酸甘油酯中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，按重量份计，所述无尘粉笔还包括白油3-15份、硅油1～10份、润滑剂3～15份。
作为一种优选的实施方式，所述润滑剂选自石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸季戊四醇酯、己二酸季戊四醇酯、1,2-丙二醇、硬脂酸锌、甘油中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，所述润滑剂为石蜡和/或1,2-丙二醇。
作为一种优选的实施方式，所述助剂、硅油、润滑剂的重量份比为(5～10)：1：(1～3)。
作为一种优选的实施方式，所述助剂、硅油、润滑剂的重量份比为(5～10)：1：2。
本发明的第二方面提供了所述的无尘粉笔的制备方法，至少包括以下步骤：
S1将白油、润滑剂依次加入搅拌容器中，温度70～100℃下，搅拌均匀；
S2将钛白粉、助剂、硅油依次加入步骤S1的搅拌容器中，温度80～100℃下，搅拌均匀；
S3将步骤S2中的混合物注入模具、压制、冷却、切割成成品、包装、即得。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。
为了解决上述问题，本发明提供了一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉60-90份、助剂10-50份；
其中，所述助剂由单甘酯和烷基糖苷组成。
作为一种优选的实施方式，所述无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂45份。
钛白粉
本申请中，所述钛白粉是一种多晶型无机化合物，主要成分为TiO2。本申请人发现所述TiO2是一种多晶化合物，其质点呈规则排列。其化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性氧化物。常温下几乎不与其他元素和化合物反应，对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用，不溶于水、脂肪，也不溶于稀酸及无机酸、碱，只溶于氢氟酸。在光作用下，钛白粉可发生连续的氧化还原反应，具有光化学活性。
本申请中的钛白粉可通过硫酸法制备。所述硫酸法是指以硫酸作为生产钛白粉的主要原料，首先要得到硫酸钛溶液，经还原和真空结晶除去溶液中的大部分杂质铁元素；通过将钛液加热到接近沸腾温度，使硫酸钛溶液发生水解，得到偏钛酸沉淀；将偏钛酸沉淀过滤，除去大部分的废酸及有害金属杂质；再经一至二次水洗，除去偏钛酸中绝大部分杂质金属元素；向偏钛酸中加入适当的盐处理剂，并过滤脱除大部分水后，偏钛酸滤饼进入砖窑煅烧，得到二氧化钛初品。将以上初品经过后处理，得到钛白粉产品。
本申请中的钛白粉也可通过氯化法制备。所述氯化法是以氯气为主要原料的方法。先用盐酸或冶炼除去钛铁矿中的铁元素，得到钛含量很高的钛原料；然后将焦炭和氯气与钛原料发生反应生成四氯化钛；经加热提纯后，在高温下与氧气反应得到金红石型钛白粉初品。以上初品经过后处理，得到金红石型钛白粉产品。
本申请人发现，钛白粉具有三种结晶形态，分别是金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉和板态型钛白粉。其中，板态型钛白粉是一种非常不稳定的晶型，属于斜方晶系，晶格由8个单位TiO2组成。当温度上升至650℃左右，板态型钛白粉将转化为金红石型钛白粉。在200～600℃温度下，采用烷基钛或钛酸钠与氢氧化钾或氢氧化钠为原料，可制得板态型钛白粉。锐钛型钛白粉为四方型晶系，晶格由4个单位TiO2组成，衍射角是25.5度，形状近似规则的八面体。金红石型钛白粉为四方型晶系，晶格由2个单位TiO2组成，衍射角是27.5度，其晶体细而长，形状呈菱形。
在一种实施方式中，所述钛白粉为金红石型钛白粉和/或锐钛型钛白粉。
作为一种优选的实施方式，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
作为一种优选的实施方式，所述金红石型钛白粉的粒径为50～500nm。
优选地，所述金红石型钛白粉的粒径为300～350nm。
所述钛白粉(型号BR648)购买于河北博锋化工有限公司。
助剂
在一种实施方式中，所述助剂选自单甘酯、烷基糖苷、纤维素、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物中的至少一种。
作为单甘酯的实例，包括但不限于油酸甘油酯、亚油酸甘油酯、棕榈酸甘油酯、山嵛酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、月桂酸甘油酯、亚麻酸甘油酯。
作为一种优选的实施方式，所述单甘酯选自油酸甘油酯、亚油酸甘油酯、棕榈酸甘油酯、山嵛酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、月桂酸甘油酯、亚麻酸甘油酯中的至少一种。
作为纤维素的实例，包括但不限于甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基乙基纤维素。
作为聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物的实例，包括但不限于烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚、异辛醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
在一种优选的实施方式中，所述助剂由单甘酯和烷基糖苷组成。
本申请中，所述钛白粉为多晶化合物、其质点呈规则排列，具有优异的热稳定性、遮盖力和白度。但是由于钛白粉会吸附空气中的水分，表面带有羟基，难以分散于油相体系中。本申请人发现，加入助剂能够提高钛白粉的分散性，可能的原因是所述助剂上的极性基团与钛白粉相互作用，非极性集团与油相体系相容，从而提高了钛白粉的分散性。特别是所述助剂由单甘酯和烷基糖苷组成时，受限于自身结构，单甘酯和烷基糖苷具有不同的***度，一方面单甘酯通过自身分子链结构内旋转和不断调整构象，为烷基糖苷提供空穴使糖苷移动和吸附在钛白粉的表面，另一方面不同结构的助剂结合在钛白粉表面，充分利用钛白粉上的空间，对钛白粉形成稳定的包覆作用。
作为一种优选的实施方式，所述助剂由重量百分比为70～90％的单甘酯和10～30％的烷基糖苷组成。
作为一种优选的实施方式，所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成。
本申请中，术语“单甘酯”为单脂肪酸甘油酯。
本申请中，所述单脂肪酸甘油酯含有一个亲油的长链烷基和亲水的羟基，具有良好的表面活性。
作为一种优选的实施方式，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯。
所述烷基糖苷的结构式(1)如下，R为C8-C14的烷烃基，m指聚合度，为1～1.8。
作为一种优选的实施方式，所述烷基糖苷选自正辛基糖苷、正癸基糖苷、正壬基糖苷、正十一烷基糖苷、正十二烷基糖苷中的至少一种。
优选地，所述烷基糖苷选自正癸基糖苷、正十一烷基糖苷、正十二烷基糖苷中的至少一种。
更优选地，所述烷基糖苷为正十一烷基糖苷。
所述烷基糖苷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将6mol醇、1mol葡萄糖加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器和真空***的四口烧瓶内，加热升温到110℃，待搅拌均匀后，加入一定量的对甲苯磺酸，控制压力3kPa～4kPa；
(2)反应2～8h后，把溶液温度降至60℃，在常压下，加入5％的氢氧化钠溶液，将溶液中和到pH＝8，过滤除掉低聚合糖，真空蒸馏，除去反应中过量的醇，然后采用溶剂将残余的醇萃取分离出来，即得。
其中，步骤(1)中所述醇选自正辛醇、正癸醇、正壬醇苷、正十一醇、正十二醇中的一种。
步骤(1)中对甲苯磺酸的重量为醇和葡萄糖重量之和的1％。
本申请人意外发现，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷选自正癸基糖苷、正十一烷基糖苷、正十二烷基糖苷中的至少一种时，能够提高粉笔的硬度以及粉笔表面的光滑度。猜测可能的原因是所述烷基糖苷由环状结构和非极性长链组成，烷基糖苷上的非极性链与单甘酯上的非极性链具有流动性，能够在钛白粉表面形成光滑的膜，同时烷基糖苷上的环状结构作为锚点，分布在膜的不同位置，增加了粉笔的硬度。若单甘酯或烷基糖苷的非极性链较长或较短时，都会影响粉笔的光滑度甚至是由于环状基团的分布不均匀导致粉笔硬度下降。
作为一种优选的实施方式，按重量份计，所述无尘粉笔还包括白油3-15份、硅油1～10份、润滑剂3～15份。
白油
白油，又称为石蜡油、矿物油，无色、无味、化学惰性、光安定性能好。
所述白油自石油分馏的高沸馏分(即润滑油馏分)中经脱蜡、碳化、中和、活性白土精制等处理后而成。
本申请中，所述白油的基本组成为饱和烃结构，主要成分为C16～C31的正异构烷烃的混合物，芳香烃、含氮、氧、硫等物质近似于零。
本申请人发现，所述白油具有良好的氧化安定性，化学稳定性，光安定性。
在一种优选的实施方式中，所述白油的运动黏度为5～50mm2/s。
优选地，所述白油的运动黏度为5～12mm2/s。
本申请中，白油的运动黏度参考GB/T265-1988的方法测定。测定步骤是在40℃下，一定体积的白油在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管黏度计的时间，黏度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为40℃下白油的运动黏度。
本申请中，所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
硅油
本申请中，所述硅油指的是在室温下保持液体状态的线型聚硅氧烷产品。
在一种实施方式中，所述硅油选自甲基硅油、甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基苯基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油、羟基苯基硅油中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，所述硅油为甲基硅油和/或羟基苯基硅油。
本申请人发现，所述甲基硅油，因其有机基团全部为甲基，具有良好的化学稳定性、绝缘性，疏水性能好。所述甲基硅油还具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力，此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性，还具有耐辐射的性能。所述硅油有许多特殊性能，如抗氧化、闪点高、挥发性小、对金属无腐蚀、无毒等。
本申请的甲基硅油是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体，环体经裂解、精馏制得低环体，然后把环体、封头剂、催化剂放在一起调聚就可得到各种不同聚合度的混合物，经减压蒸馏除去低沸物就可制得。
优选地，所述硅油为羟基苯基硅油。
所述羟基苯基硅油的制备方法，包括以下步骤：
(1)在氮气保护氛围下，将0.04mol二苯基硅二醇、0.08mol吡啶和20gTHF混合于250mL单口瓶中并将温度升温至40℃；
(2)将1～10g的二甲基二氯硅烷，20.0g THF组成的混合物逐滴加入步骤(1)的混合物中，滴加完成后继续反应6h。
(3)反应混合物在经过减压、离心以及减压等后处理除去大部分低沸点化合物后，吡啶盐溶剂和副产物，即得羟基苯基硅油。
在一种优选的实施方式中，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为1～10％。
优选地，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为3％。
本申请中，羟基苯基硅油中羟基质量分数的测定方法为：称取1g羟基苯基硅油于250mL碘量瓶中，加入10.0mL甲苯溶解，用移液管移取25.0ml 0.5mol/L2，4-甲苯二异氰酸酯甲苯溶液和1mL 1％催化剂N，N-二甲基环己胺甲苯溶液于其中，盖紧摇匀，放置10min。再加入25.0mL 1.00mol/L二乙基胺甲苯溶液，盖紧摇匀，放置10min后，加20mL异丙醇和1～2滴溴甲酚绿指示剂溶液，用0.50mol/L盐酸标准溶液滴定至蓝色突变为黄色为止。同时做空白试验。羟基的质量分数按下式计算：
m(-OH)＝[c×(V1-V0)×17.01]×100/[m×1000]；
其中，m为羟基苯基硅油的质量(g)；
c为盐酸标准溶液的浓度(mol/L)；
V1为样品消耗盐酸标准溶液的体积(mL)；
V0为空白样品消耗盐酸标准溶液的体积(mL)。
本申请中，所述硅油起到脱模、分散剂的作用。本申请人发现，所述硅油中的硅氧键为弱偶极子，所述硅油分子采取特有的伸展链构型在模具表面铺展成单取向排列，易于粉笔脱膜。本申请人还发现，所述硅油为羟基苯基硅油时，还提高了粉笔的耐候性；可能的原因是所述羟基苯基硅油与助剂中的活性位点相互作用，在钛白粉周围形成网络结构，羟基苯基硅油中的苯环嵌入网络结构中，形成了致密紧致的保护作用，十分有效的阻止了钛白粉上新生态氧的生成；另外，最外层的非极性基团阻碍了水分子的进入，使粉笔即使在潮湿的环境下，也能书写流畅，字迹清晰，不折断。
润滑剂
作为一种优选的实施方式，所述润滑剂选自石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸季戊四醇酯、己二酸季戊四醇酯、1,2-丙二醇、硬脂酸锌、甘油中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，所述润滑剂为石蜡和/或1,2-丙二醇。
优选地，所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇。
本申请中，所述润滑剂能够降低无机颗粒之间的摩擦系数以及降低有机物之间的内聚力。本申请人发现，当所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇时，提高了粉笔的韧性。可能的原因是：所述助剂和羟基苯基硅油中含有刚性基团以及长链，刚性基团与刚性基团、刚性基团与长链，以及长链与长链之间会形成不同孔隙，润滑剂中的小分子物质嵌入到孔隙之间，减少了链段之间的运动，同时在刚性基团之间形成桥梁，在钛白粉周围形成更加完善的三维结构，提高了粉笔的韧性。
优选地，所述润滑剂中石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为(4～8)：1。
更优选地，所述润滑剂中石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为6：1。
所述石蜡为碳原子数约为18～30的烃类混合物，主要组分为直链烷烃(约为80％～95％)，还有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃(两者合计含量20％以下)。
所述石蜡是从原油蒸馏所得的润滑油馏分经溶剂精制、溶剂脱蜡或经蜡冷冻结晶、压榨脱蜡制得蜡膏，再经脱油，并补充精制制得的片状或针状结晶。
本申请中，所述石蜡选自微晶蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡中的至少一种。
所述微晶蜡是一种分子量高、熔点高的矿物质蜡，其具有较高的支链烷烃、环状烷烃。本申请中微晶蜡的韧性较好，对水蒸汽具有较低的渗透性。常温下为无色到白色块状固体，无嗅无味，熔点为60～85℃。
所述液体石蜡是指以煤油或柴油馏分为原料，经分子筛吸附分离或异丙醇-尿素脱蜡，得到的含正构烷烃的石蜡；或者是煤/天然气液化过程中合成的液体石蜡。
所述聚乙烯蜡指分子量为1500-25000的低分子量聚乙烯或部分氧化的低分子量聚乙烯。其呈颗粒状、白色粉末、块状以及乳白色蜡状。具有优良的流动性、电性能、脱模性。
在一种优选的实施方式中，所述石蜡为聚乙烯蜡。
所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
作为一种优选的实施方式，所述助剂、硅油、润滑剂的重量份比为(5～10)：1：(1～3)。
作为一种优选的实施方式，所述助剂、硅油、润滑剂的重量份比为(5～10)：1：2。
优选地，所述助剂、硅油、润滑剂的重量份比为9：1：2。
本申请中，所述助剂、硅油以及润滑剂共同作用，在钛白粉周围形成更加完善的三维结构，使粉笔具有适中的硬度、耐候性以及韧性。无论三者中的一种组分过多或过少，都会破坏网络结构的致密性及形态，导致粉笔的性能变差。
本发明的第二方面提供了所述的无尘粉笔的制备方法，至少包括以下步骤：
S1将白油、润滑剂依次加入搅拌容器中，温度70～100℃下，搅拌均匀；
S2将钛白粉、助剂、硅油依次加入步骤S1的搅拌容器中，温度80～100℃下，搅拌均匀；
S3将步骤S2中的混合物注入模具、压制、冷却、切割成成品、包装、即得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例
实施例1
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉60份、助剂10份、白油3份、硅油1份、润滑剂3份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为70％的单甘酯和30％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正癸基糖苷；
所述正癸基糖苷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将6mol正癸醇、1mol葡萄糖加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器和真空***的四口烧瓶内，加热升温到110℃，待搅拌均匀后，加入一定量的对甲苯磺酸，控制压力3kPa～4kPa；
(2)反应4h后，把溶液温度降至60℃，在常压下，加入5％的氢氧化钠溶液，将溶液中和到pH＝8，过滤除掉低聚合糖，真空蒸馏，除去反应中过量的醇，然后采用溶剂将残余的醇萃取分离出来，即得。
步骤(1)中对甲苯磺酸的重量为正癸醇和葡萄糖重量之和的1％。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为1％。
所述羟基苯基硅油的制备方法，包括以下步骤：
(1)在氮气保护氛围下，将0.04mol二苯基硅二醇、0.08mol吡啶和20gTHF混合于250mL单口瓶中并将温度升温至40℃；
(2)将二甲基二氯硅烷，20.0g THF组成的混合物逐滴加入步骤(1)的混合物中，滴加完成后继续反应6h。
(3)反应混合物在经过减压、离心以及减压等后处理除去大部分低沸点化合物后，吡啶盐溶剂和副产物，即得羟基质量分数为1％的羟基苯基硅油。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，包括以下步骤：
S1将白油、润滑剂依次加入搅拌容器中，温度80℃下，搅拌均匀；
S2将钛白粉、助剂、硅油依次加入步骤S1的搅拌容器中，温度85℃下，搅拌均匀；
S3将步骤S2中的混合物注入模具、压制、冷却、切割成成品、包装、即得。
实施例2
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉90份、助剂50份、白油15份、硅油10份、润滑剂15份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为70％的单甘酯和30％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正癸基糖苷；
所述正癸基糖苷的制备方法同实施例1。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为1％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例3
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为70％的单甘酯和30％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正癸基糖苷；
所述正癸基糖苷的制备方法同实施例1。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为1％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例4
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为90％的单甘酯和10％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正癸基糖苷；
所述正癸基糖苷的制备方法同实施例1。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为1％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例5
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正癸基糖苷；
所述正癸基糖苷的制备方法同实施例1。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为1％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例6
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正十二烷基糖苷；
所述正十二烷基糖苷的制备方法同实施例1，不同点在于，所述醇为正十二醇。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为1％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例7
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正十一烷基糖苷；
所述正十一烷基糖苷的制备方法同实施例1，不同点在于，所述醇为正十一烷醇。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为1％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例8
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正十一烷基糖苷；
所述正十一烷基糖苷的制备方法同实施例1，不同点在于，所述醇为正十一烷醇。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为10％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例9
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正十一烷基糖苷；
所述正十一烷基糖苷的制备方法同实施例1，不同点在于，所述醇为正十一烷醇。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为3％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为4：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例10
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正十一烷基糖苷；
所述正十一烷基糖苷的制备方法同实施例1，不同点在于，所述醇为正十一烷醇。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为3％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为8：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例11
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，按重量份计，包括以下组分：钛白粉75份、助剂35份、白油10份、硅油5份、润滑剂10份；
所述钛白粉为金红石型钛白粉，购买于河北博锋化工有限公司，型号BR648。
所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成，所述单甘酯为硬脂酸甘油酯，所述烷基糖苷为正十一烷基糖苷；
所述正十一烷基糖苷的制备方法同实施例1，不同点在于，所述醇为正十一烷醇。
所述白油(型号：10#)购买于无锡市新苏油脂有限公司。
所述硅油为羟基苯基硅油，所述羟基苯基硅油中羟基的质量分数为3％，所述羟基苯基硅油的制备方法同实施例1。
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇，所述石蜡和1,2-丙二醇的重量份比为6：1，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例12
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例11，不同点在于，所述助剂45份；
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例13
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例12，不同点在于，所述助剂为十一烷基糖苷；
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例14
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例12，不同点在于，所述助剂为硬脂酸甘油酯；
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例15
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例12，不同点在于，所述烷基糖苷为正十四烷基糖苷；
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例16
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例12，不同点在于，所述烷基糖苷为正庚基糖苷；
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例17
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例12，不同点在于，所述硅油为苯基硅油；
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例18
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例12，不同点在于，所述润滑剂为石蜡，所述石蜡为聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡(型号：A-C6A)购买于凯茵化工。
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例19
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例12，不同点在于，所述润滑剂为1,2-丙二醇；
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例20
一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，具体组分及重量份同实施例12，不同点在于，所述助剂为10份；
所述的无尘粉笔的制备方法，具体步骤同实施例1。
性能测试
对实施例所述的无尘粉笔进行性能测试。
抗折性测试：在距离两端1cm处的位置固定，然后在粉笔长度中点位置用不具有伸缩性的线绳悬空吊挂塑料袋，然后向袋子中添加长度为30mm钉子，直至粉笔折断，然后对添加的钉子进行计数。一共测试10根粉笔，然后求平均数。单位：根。
粉尘生成量测量：在与2.5mm长度的黑板底部横向距离约2cm并且与黑板底部齐高的位置设置5cm宽、3cm深的纸槽，将黑板划分为4cm X 4cm的方格，然后书写古诗《静夜思》五遍，字体大小尽量满格，测试由同一个人完成，并且每测试完一根粉笔休息10分钟，收集纸槽中的粉尘并称重。一共测试10根粉笔，然后求平均数。单位：mg。
表1.实施例所述的无尘粉笔性能测试结果
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种高硬度抗滑纳米无尘粉笔，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：钛白粉60-90份、助剂10-50份、白油3-15份、硅油1～10份、润滑剂3～15份；
其中，所述助剂由单甘酯和烷基糖苷组成；所述烷基糖苷选自正癸基糖苷、正十一烷基糖苷、正十二烷基糖苷中的一种；
所述润滑剂为石蜡和1,2-丙二醇；所述硅油为羟基苯基硅油；
所述助剂、硅油、润滑剂的重量份比为(5～10)：1：(1～3)。
2.如权利要求1所述的无尘粉笔，其特征在于，所述助剂由重量百分比为70～90％的单甘酯和10～30％的烷基糖苷组成。
3.如权利要求2所述的无尘粉笔，其特征在于，所述助剂由重量百分比为80％的单甘酯和20％的烷基糖苷组成。
4.如权利要求1所述的无尘粉笔，其特征在于，所述单甘酯选自油酸甘油酯、亚油酸甘油酯、棕榈酸甘油酯、山嵛酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、月桂酸甘油酯、亚麻酸甘油酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的无尘粉笔，其特征在于，所述助剂、硅油、润滑剂的重量份比为(5～10)：1：2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的无尘粉笔的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
S1将白油、润滑剂依次加入搅拌容器中，温度70～100℃下，搅拌均匀；
S2将钛白粉、助剂、硅油依次加入步骤S1的搅拌容器中，温度80～100℃下，搅拌均匀；
S3将步骤S2中的混合物注入模具、压制、冷却、切割成成品、包装、即得。
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