一种pH变色指示型硅胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种pH变色指示型硅胶及其制备方法，该方法包括以下步骤：S1、向硅胶颗粒中加入酸性助剂进行浸泡，保持硅胶颗粒的PH为3

【技术实现步骤摘要】
一种pH变色指示型硅胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及PH指示硅胶
，尤其涉及一种pH变色指示型硅胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅胶是一种高活性吸附材料，具有丰富的微孔结构，通常使用碱性助剂提高硅胶孔容，能够吸收比自身重量高1.5～2倍的水，广泛应用于各种行业领域的干燥脱水。特别是在宠物垫料领域，因为硅胶自身无毒无味的特性，对宠物没有任何毒副作用，再加上能够吸收并锁住宠物排泄物产生的异味，被越来越多的宠物主人视为宠物垫料的首选材料之一。由于硅胶在宠物垫料领域广泛的应用，随着宠物主人对宠物健康问题的日益关注，宠物主人对垫料的使用性能也提出了更多的需求，希望硅胶在具备能够吸收排泄物并锁住异味的基础功能外，还能够指示宠物的健康状况，便于对宠物健康状态的监控。
[0003]作为宠物垫料之一的猫砂在国内外都是一种消耗量非常大的宠物物品，市场需求量大。而目前猫砂种类多样，其中，因为硅胶自身无毒无味、无毒副作用，且可吸附排泄物的异味，也成为猫砂的首选材料之一。而据国内外动物研究机构研究发现，猫的正常尿液为弱酸性，pH值在5.5
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7.5之间。pH偏高的尿液易导致镁结晶的形成，pH偏低的尿液易导致钙结晶的形成。因此，可以通过检验猫尿pH值来预知猫的健康状况。
[0004]但是，目前的绝大部分猫砂产品都是基础猫砂，很少具有附加功能。而对于已开发的少量健康指示猫砂，其性能与真正的客户需求还有差距。例如申请人早期申请的专利CN200910019434.5，其公开了一种猫尿液PH指示材料及其制备方法，该材料利用溴百里酚蓝和甲基红作为指示剂，当宠物排泄物显示尿液偏红或偏蓝时，表示宠物的健康状况出现了问题，其起到指示猫咪健康问题的作用。但是，该专利的猫尿液PH指示材料的生产工艺较为传统，涉及调控染料pH、浸泡染色、再烘干处理等工序，因所使用的染料属于碱溶性染料，而作为染料载体的硅胶也偏碱性(由于硅胶提前采用氨水等碱性扩孔助剂进行扩孔处理)，需要在染色过程中加入大量酸进行调节，才能达到符合猫尿正常pH的外观颜色，而加酸不仅容易导致染料析出问题，浸泡过程中还会产生染料废液，需要对废液进行排放。而染料由于其不耐高温的性质其在烘干过程中容易因挥发而损失，造成染料的浪费。而碱性扩孔助剂的挥发性较强，会破坏部分二氧化硅内孔，存留在硅胶颗粒孔道内的不同残留量的碱性助剂会在染色过程中影响上色效果和硅胶外观均匀度，烘干产生的氨汽腐蚀生产设备，排放水中亦存在氨氮超标风险。
[0005]因此，现有PH指示硅胶工艺还有待进一步优化。

技术实现思路

[0006]针对现有PH指示硅胶制备方法的成本高、步骤繁琐，制备的PH指示硅胶的染色不均、品质不高的问题，本专利技术提供了一种节能降耗的PH变色指示型硅胶制备方法，提高硅胶颗粒上色均匀度，在节能降耗并提高了生产效率，减少了硅胶原料生产排放水的氨氮含量，
有利于保护环境。
[0007]为解决上述问题，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种pH变色指示型硅胶的制备方法，其包括以下步骤：
[0009]S1、向原料硅胶颗粒中加入酸性助剂进行浸泡，保持硅胶颗粒的PH为3～7。所述酸性助剂起到扩孔作用。优选地，将原料硅胶进行水洗除盐。
[0010]优选地，S1步骤中，所述酸性助剂选自硝酸铝、硫酸铝、硫酸铝钾中的一种或多种。
[0011]作为宠物垫料的硅胶猫砂孔容一般＞0.7ml/g，生产过程中为了实现扩孔，普遍使用氨水、硫酸铵或碳酸铵等价格较低的碱性物料作为助剂，pH在6～8之间，其扩孔的机理是降低湿硅胶在烘干脱水过程中的孔道表面张力，但碱性助剂的挥发性较强，会破坏部分二氧化硅内孔，烘干产生的氨汽腐蚀生产设备，排放水中亦存在氨氮超标风险，存留在孔道内的不同残留量碱性助剂会在染色过程中影响上色效果和外观均匀度，染色过程需要加大量的酸进行中和调节，以使显色颗粒达到猫尿正常pH范围。因此，本申请突破性地改用硝酸铝、硫酸铝、硫酸铝钾等酸性助剂，这类助剂利用硅铝配位作用使硅胶孔道在烘干过程中不塌陷，且该助剂在孔道内不易挥发，避免了其因挥发对生产设备的腐蚀风险，实验证明，采用这类酸性助剂生产出的指示硅胶产品颗粒上色均匀度得到大幅度地提升，且使用酸性助剂扩孔后的硅胶颗粒呈酸性，在后续染色过程中可省去加酸的步骤，节约了酸的消耗和使用，可以直接将染料配制好后进行上色，直接喷涂无废液排放，节能降耗并提高了生产效率，减少了硅胶原料生产排放水的氨氮含量，有利于保护环境。
[0012]可选地，S1步骤中，在酸性助剂中浸泡的条件为：浸泡温度为20～90℃，浸泡时间为3～24h，浸泡浓度0.01％～1％。
[0013]S2、收集上一步处理后的湿硅胶颗粒，进行脱水干燥后，再将烘干的硅胶颗粒按照粒度0.5～2mm进行分级筛选，将其作为染胶原料。
[0014]优选地，S2步骤中，脱水干燥的温度为：80～150℃，烘干时间4～36h。
[0015]S3、将PH指示染液加入到前述硅胶颗粒中充分混匀，使染液均匀的进入硅胶孔道并被硅胶颗粒吸附，使染色后的硅胶颗粒的含水量保持在15％～50％，作为变色指示硅胶颗粒。
[0016]上述PH指示染料中采用的指示剂包括但不限于甲基红和溴百里酚蓝，还包括其它能够起到酸碱变色指示作用的染料，如甲基橙、甲基紫、甲基黄、刚果红、溴甲酚绿、中性红、酚红、乙氧基黄叱精、百里酚蓝、酚酞、溴酚蓝、甲酚红、百里酚酞、喹哪啶红、儿茶酚紫、石蕊、间甲酚紫、萘酚苯等指示剂均包含在内。
[0017]可选地，S3步骤中，所述PH指示染液的制备方法为：将染料A与染料B按照1/100～1/2的重量比例进行混合并将其溶解在碱性溶液中，染料质量百分浓度为0.05％～1％；再向其中添加体积百分浓度为5％～50％的分散助剂，搅拌均匀后，得到PH指示染液。
[0018]其中，染料A为甲基橙、溴甲酚绿、乙氧基黄叱精、甲基红、百里酚蓝或喹哪啶红；染料B为儿茶酚紫、石蕊、溴百里酚蓝、间甲酚紫或萘酚苯。
[0019]优选地，染料B与染料A的质量比为16:1。实验证明，该比例条件下，指示型硅胶的指示效果最佳，变色敏感性更高。
[0020]优选地，所述分散助剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。由于硅胶在物质结构上与木屑、膨润土等不同，它具有吸水速度快、吸收量大的特点，若采用常规方法进行使用，PH指
示剂在硅胶表面上的显色不明显。本申请中，通过添加了一种水溶性的分散剂，增加了pH指示剂在水溶液中的分散性，使得指示剂能够很均匀地负载在硅胶上，使宠物尿液与pH指示剂发生作用而显色。而实验证明，多种不同的分散助剂中，聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮对指示剂的分散效果最佳，可提高指示剂在硅胶上的分散均匀度，且能够提高负载到硅胶上后遇溶液显色的敏感性。而使用聚乙二醇作为分散剂有利于降低制造成本。因此，优选地采用聚乙二醇作为分散剂。
[0021]实验证明，分散剂质量百分比在5％以上均可达到产品性能的要求。可选地，所述分散剂的浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种pH变色指示型硅胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、向经过硅胶颗粒中加入酸性助剂进行浸泡，保持硅胶颗粒的PH为3
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7；S2、收集上一步处理后的湿硅胶颗粒，进行脱水干燥后，再将烘干的硅胶颗粒按照粒度0.5～2mm进行分级筛选，将其作为染胶原料；S3、将PH指示染液加入到前述硅胶颗粒中充分混匀，使染液均匀的进入硅胶孔道并被硅胶颗粒吸附，使染色后的硅胶颗粒的含水量保持在15％～50％，作为变色指示硅胶颗粒；S4、将上述变色指示硅胶颗粒与低水分的未经处理的原料硅胶进行混合，充分混匀。2.根据权利要求1所述的pH变色指示型硅胶的制备方法，其特征在于，所述PH指示染液的制备方法为：将染料A与染料B按照1/100～1/2的重量比例进行混合并将其溶解在碱性溶液中，染料质量百分浓度为0.05％～1％；再向其中添加体积百分浓度为5％～50％的分散助剂，搅拌均匀后，得到PH指示染液；染料A为甲基橙、溴甲酚绿、乙氧基黄叱精、甲基红、百里酚蓝或喹哪啶红；染料B为儿茶酚紫、石蕊、溴百里酚蓝、间甲酚紫或萘酚苯。3.根据权利要求2所述的pH变色指示型硅胶的制备方法，其特征在于，所述分散助剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。4.根据权利要求1所述的pH变色指示型硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永兆，李斌杰，
申请(专利权)人：青岛美高集团有限公司，
类型：发明
国别省市：