（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）磨擦劑是牙膏生產(chǎn)的重要成分之一，主要起到清潔牙齒但又不磨損牙齒的作用?？勺鲅栏嗄ゲ羷┑钠贩N較多，例如磷酸氫鈣、沉淀碳酸鈣( 輕質(zhì)碳酸鈣) 、方解石粉( 重質(zhì)碳酸鈣) 、α － 氫氧化鋁和二氧化硅等，其中方解石粉是使用最多的一種。
方解石粉價格低廉，由方解石礦直接加工粉碎而制得，是生產(chǎn)低值牙膏的主要原料，由于其性能所限，很難滿足中、高檔牙膏的需要，尤其是添加各種活性物的牙膏，嚴重影響了牙膏的穩(wěn)定性和保質(zhì)期限。
在90 年代初，跨國牙膏公司進入中國，也帶進了一些新牙膏原料，二氧化硅就是其中的一種。同時國內(nèi)的化工工業(yè)也有了蓬勃的發(fā)展，與牙膏工業(yè)配套的化工原料工業(yè)也興建起來，如專業(yè)生產(chǎn)二氧化硅的公司就有數(shù)家，質(zhì)量和產(chǎn)量都在逐年提高。
二氧化硅是牙膏生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)原料，可以穩(wěn)定復(fù)配各種活性物，但是價格較高，大約是方解石粉價格的7～20 倍左右，這樣就制約了牙膏工業(yè)的發(fā)展。
近年來，有人開始利用磨擦劑復(fù)配等方法來制備牙膏，以達到提高穩(wěn)定性及降低成本的目的。如某高效脫敏牙膏所使用的磨擦劑就是由42% 的方解石粉和5% 的沉淀水合二氧化硅混合而成的。該牙膏的磨擦值降低了40%，從而減少了對牙齒的磨損; 但該牙膏中碳酸鈣與氟化鈉相容性的問題依然存在。又如利用40%的二水磷酸氫鈣與6%的沉淀水合二氧化硅復(fù)配而制成的牙膏，雖然其對牙齒的磨損很小，但牙膏容易存在發(fā)黃變質(zhì)的現(xiàn)象。因此就提出了新課題，如何對牙膏磨料方解石粉進行改性研究。
1 碳酸鈣粉體表面改性進展
對碳酸鈣的改性研究主要是進行形態(tài)和表面的調(diào)控與修飾，從而提高碳酸鈣磨擦劑在牙膏中的耐酸性及與氟化物的形容性并降低其對牙面的磨損。在形態(tài)方面，以碳酸鈣和氯化鈣為反應(yīng)物，分別用聚苯乙烯－ 丙烯酸和聚苯乙烯磺酸鈉的調(diào)控作用合成粒徑為2～8μm 的球形碳酸鈣粒子，但并 未對球形碳酸鈣粒子表面進行修飾。
在表面修飾方面，可將硬脂酸鈉等疏水性物質(zhì)涂覆在碳酸鈣粒子的表面，以改善與牙膏中氟化物的相容性; 但該方法對碳酸鈣與氟化物相容性問題的解決仍不理想。
將硅酸鹽加入到碳酸鈣懸浮液溶液中去，制備出由二氧化硅殼和碳酸鈣芯組成的顆粒，但該方法制備溫度較高，殼層較薄，與氟化物的相容性也不高。有人提出利用2% 或4% 的硅酸鹽溶液并通入CO2氣體對碳酸鈣進行表面處理，可提高碳酸鈣粒子的耐酸性及其與氟化物的相容性。
近幾年隨著溶膠－凝膠技術(shù)的發(fā)展，核殼結(jié)構(gòu)材料因核、殼尺寸和成分的可調(diào)節(jié)性而得到了迅速的發(fā)展。如將納米碳酸鈣加入到濃度為5%～7%的硅酸鈉水溶液中進行超聲分散，經(jīng)硅酸鹽發(fā)生水解－縮合反應(yīng)生成溶膠，從而沉積在納米碳酸鈣表面、形成具有核－殼結(jié)構(gòu)的納米CaCO3 /SiO2復(fù)合粒子; 還有在碳酸鈣懸浮液中加入硅酸鹽，同時通入含有CO2的窯氣進行碳化，硅酸鹽水解析出的硅溶膠包覆于納米碳酸鈣表面，從而形成核殼型的二氧化硅包覆納米碳酸鈣粒子。
但上述兩方法中的納米碳酸鈣由于團聚問題嚴重，還需要在制備中加入偶聯(lián)劑或親油性誘導(dǎo)劑和有機活化劑等才能改善其分散性，以便作為功能性材料用于涂料、橡膠和塑料等領(lǐng)域。如能用二氧化硅包覆微米級球形碳酸鈣顆粒，直接制備出單分散的、CaCO3 /SiO2核－殼復(fù)合結(jié)構(gòu)粒子用于牙膏磨擦劑則是目前最為理想的解決辦法。故采用粉體表面改性機對方解石粉進行表面改性試驗。
2 試驗原理
干法機械表面改性處理: 將研磨好的固定目數(shù)的方解石粉放入SLG 型(渦流式) 或PSC 型( 連續(xù)式) 粉體表面改性機高速，再加入表面改性劑進行高速捏合處理。
3 試驗條件
原料：方解石粉( 重質(zhì)碳酸鈣)， 325 目細度。水玻璃( 15°波美) ，硫酸( 15°波美) 。
設(shè)備：SLG 型( 渦流式) 或PSC 型( 連續(xù)式) 粉體表面改性機。
試驗操作程序：在容器中( 慢速攪拌) 用15°波美的硫酸緩慢加入到15°波美的水玻璃中并不斷測試反應(yīng)物料的pH 值，直至pH 值達6.0 即為終點，此時已形成硅膠，并繼續(xù)攪拌10～20min。把方解石粉( 325 目) 經(jīng)給料輸送系統(tǒng)送至主機上方的霧化室。把已制成的硅膠按與方解石粉按2∶ 100的比例輸送到霧化室。霧化室內(nèi)兩組噴嘴均通入熱壓力氣流，同時把粉體( 方解石粉) 和改性劑( 硅膠) 形成霧狀，使兩種物料充分混均，并隨即進入主機。
在主機內(nèi)由高速攪拌棒、沖擊錘的作用下，使兩種霧化物料受到?jīng)_擊、磨擦、剪切等諸多外力的作用，使粉體顆料與硅膠得到更充分的接觸、混合。大大增強了物料的表面能，使粉體得到充分的包覆改性，同時也有效地預(yù)防了物料可能結(jié)團的現(xiàn)象。
4 試驗結(jié)果
4.1 用粉體表面改性機對方解石粉體進行了改性包覆試驗,試驗結(jié)果見表1。
 4.2 與氟化物的相容性
將同樣質(zhì)量的改性方解石粉、未改性方解石粉和二氧化硅，在常溫下分別分散于定量的氟化鈉、甘油和水的溶液中制成懸浮液，并在45℃條件下密封保存7 天。然后用離子色譜法檢測溶液中氟離子的濃度，未反應(yīng)氟離子濃度/原氟離子濃度× 100% 表示與氟化物的相容性。數(shù)值越大，表示與氟化物的相容性越好。實驗結(jié)果見表2。
結(jié)果說明改性方解石粉與氟離子相容性很好。
4.3 磨損值
用銅片磨損值的方法測試磨擦劑的相對磨損值。將20g 改性方解石粉、未改性方解石粉和二氧化硅各加入20g 山梨醇溶液分散，用拋光并恒溫恒重的銅片浸泡在分散液中，往復(fù)摩擦不少于9000次，最終計算銅片的磨損減量。實驗結(jié)果見表3。
結(jié)果顯示，改性方解石粉的摩擦力小于未改性方解石粉，略大于二氧化硅。
5 結(jié)論
（1）粉體表面改性研究是提高牙膏品質(zhì)的一條途徑，對牙膏膏體的穩(wěn)定性、外觀、質(zhì)量都有新的提高。
（2）粉體改性可做到一機多用，不但是牙膏磨料，其他工業(yè)的粉體亦可進行改性。在塑料、橡膠、造紙等工業(yè)的大量使用。
（3）牙膏磨料粉體亦可用多種高分子聚合物材料改性包覆，可有效提高磨料品質(zhì)。
（4）使用機械方法改性粉體表面經(jīng)濟高效。
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