[发明专利]核壳型CaCO3/SiO2牙膏磨擦剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核壳结构牙膏磨擦剂的制备方法。

背景技术

磨擦剂是牙膏中含量最多的成分、主要起到清洁牙齿但又不磨损牙齿的作用。限于 多种因素，目前绝大多数的牙膏都是用单一成分的磨擦剂制成，如碳酸钙、二氧化硅、 氢氧化铝、磷酸氢钙、焦磷酸钙等。我国广泛使用轻质碳酸钙作为牙膏磨擦剂；在美国 和欧洲等国家较广泛采用的是二氧化硅或磷酸氢钙磨擦剂^[1]。由于单一磨擦剂的综合性 能(主要体现在清洁能力、成本、与氟化物的相容性、对牙齿的磨损度等)不足，近年 来开始利用混合磨擦剂或磨擦剂复配等方法来制备牙膏。如某高效脱敏牙膏所使用的磨 擦剂就是由42％的方解石粉(碳酸钙)和5％的沉淀水合二氧化硅混合而成的^[2]。该牙 膏的磨擦值降低了40％，减少了对牙齿的磨损；但该牙膏中碳酸钙与氟化钠相容性的问 题依然存在。又如利用二水磷酸氢钙与6％SiO₂复配而制成的牙膏^[3]，虽然其对牙齿的 磨损很小，但牙膏存在发黄变质等现象。

牙膏磨擦剂的另一发展方向，是对价格低廉的碳酸钙磨擦剂进行形态和表面的调控 与修饰，从而提高碳酸钙磨擦剂在牙膏中的耐酸性及与氟化物的相容性并降低其对牙面 的磨损。在形态方面，以碳酸钠和氯化钙为反应物，分别利用聚苯乙烯-丙烯酸和聚苯 乙烯磺酸钠的调控作用合成出粒径为2～8μm的球形碳酸钙粒子，但并未对球形碳酸钙 粒子进行表面修饰^[4-5]。在表面修饰方面，可将硬脂酸钠等疏水性物质涂覆在碳酸钙粒 子的表面，以改善与牙膏中氟化物的相容性；但该方法对碳酸钙与氟化物相容性问题的 解决仍不理想^[6]。将硅酸盐加入到碳酸钙悬浮溶液中，制备出由二氧化硅壳和碳酸钙芯 组成的颗粒^[7]，但该方法制备温度较高、壳层较薄，与氟化物的相容性也不高。有人提 出利用2％或4％的硅酸盐溶液并通入CO₂气体对碳酸钙进行表面处理，可提高碳酸钙 粒子的耐酸性及其与氟化物的相容性^[8]。

近几年随着溶胶-凝胶技术的发展，核壳结构材料因核、壳尺寸和成分的可调节性而 得到了迅速的发展。如将纳米碳酸钙加入到浓度为5％～70％的硅酸钠水溶液中进行超声 分散，经硅酸盐发生水解-缩合反应生成溶胶，从而沉积在纳米碳酸钙表面、形成具有 核-壳结构的纳米CaCO₃/SiO₂复合粒子^[9]；还有在碳酸钙悬浮液中加入硅酸盐，同时通 入含有CO₂的窑气进行碳化，硅酸盐水解析出的硅溶胶包覆于纳米碳酸钙表面，从而形 成核壳型的二氧化硅包覆纳米碳酸钙粒子^[10]。但上述两方法中的纳米碳酸钙由于团聚问 题严重，还需要在制备中加入偶联剂或亲油性诱导剂和有机活化剂等才能改善其分散 性，以便作为功能性填料用于涂料、橡胶和塑料等领域。如能利用二氧化硅包覆微米级 球形碳酸钙颗粒、直接制备出单分散的、CaCO₃/SiO₂核-壳复合结构粒子用于牙膏磨擦 剂则是目前最为理想的解决方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种核壳型二氧化硅包覆微米级球形碳酸钙颗粒的牙膏磨擦 剂制备方法，从而克服碳酸钙磨擦剂与氟化物相容性差、对牙齿磨损严重的缺陷，以达 到在牙膏制作中替代成本较高的二氧化硅磨擦剂的目的。

本发明的技术方案说明如下：首先是制备出粒径为3～15μm的球形碳酸钙粒子，然 后以球形碳酸钙粒子为模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，在氨水的催化作用下通过 溶胶-凝胶方法将二氧化硅包覆在球形碳酸钙粒子表面，最终获得单分散的、核壳型 CaCO₃/SiO₂复合结构粒子。

核壳型二氧化硅包覆微米级球形碳酸钙颗粒的牙膏磨擦剂制备，以聚苯乙烯磺酸 钠、碳酸钠、氯化钙、无水乙醇、十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯以及氨水为原料， 具体制备方法及步骤如下：

步骤一：球形碳酸钙粒子的制备

(1)将聚苯乙烯磺酸钠(简写为PSSS，分子量为200000)溶解于蒸馏水中，配制 成浓度为0.5～15g/L的PSSS溶液。