一种改性汉麻秆芯粉、复合猫砂及其制备方法

摘要

本发明属于猫砂制备技术领域，具体涉及一种改性汉麻秆芯粉、复合猫砂及其制备方法。本发明通过对废弃汉麻秆芯进行碱、钛酸酯偶联剂、TiO2原位沉积等化学处理，制得改性汉麻秆芯粉，然后将改性汉麻秆芯粉和淀粉、碳酸钙、纳米膨润土、瓜尔胶、黄原胶、吸水树脂等按一定比例混合均匀，再制备成猫砂颗粒，烘干，得到改性汉麻秆芯粉复合猫砂。本发明通过在汉麻秆芯粉表面沉积TiO2，可弥补汉麻秆芯粉表面微孔结构缺陷，起到刚性粒子填充作用，同时提高猫砂的抗菌性能。依靠汉麻秆芯粉、淀粉和吸水树脂的强吸水性提高了猫砂吸附效果，结团性良好，对猫的排泄物具有良好的掩盖效果，而且便于清理。

权利要求

1.一种改性汉麻秆芯粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将汉麻秆芯粉与碱溶液混合均匀，并于40‑60℃ 密闭条件下搅拌1‑2h，然后用水冲洗至中性，过滤、烘干，得到碱处理汉麻秆芯粉；

（2）将得到的碱处理汉麻秆芯粉与醇溶液混合均匀，然后加入所述碱处理汉麻秆芯粉质量8‑12%的钛酸酯偶联剂，在70‑90℃ 密封条件下搅拌反应4‑6 h；将反应所得混合物用水或乙醇洗涤、过滤，烘干，得到钛酸酯偶联剂改性汉麻秆芯粉；

（3）将得到的钛酸酯偶联剂改性汉麻秆芯粉加入到一定量的醇中，然后加入所用醇体积20%‑30%的钛酸酯，在密封环境下于30‑50℃搅拌0.5‑1h，得到混合液A；

在搅拌条件下，将混合液A中所用醇体积80%‑120%的醇、混合液A中所用醇体积40%‑60%的去离子水、混合液A中所用醇体积8%‑15%的冰醋酸、混合液A中所用醇体积3%‑8%的稀盐酸混合，于30‑50℃下剧烈搅拌5‑10min，得到混合液B；然后将混合液B加入到混合液A中，30‑

50℃下强烈搅拌1‑2h，搅拌完后用水洗涤、抽滤，烘干，得到TiO2沉积改性汉麻秆芯粉。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所用汉麻秆芯粉与碱溶液的质量比为1：（10‑20）；所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾水溶液中的一种，质量百分数为3‑7%。

3.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于： 步骤（2） 所用碱处理汉麻秆芯粉与醇溶液的质量比为1：（10‑20），醇溶液中醇与水的体积比为（3‑5）：1。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述醇为乙醇、丙醇、丁醇和正丙醇中的至少一种；所述钛酸酯偶联剂为钛酸四丁酯、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三钛酸异丙酯、二异硬酯酰基酞酸乙酯中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于，步骤（3）所用醇为乙醇、丙醇、丁醇和正丙醇中的一种，所用钛酸酯偶联剂改性汉麻秆芯粉与醇溶液的质量比为1:（5‑10）；所述钛酸酯为钛酸四乙酯、钛酸异丙酯、钛酸四丁酯中的一种。

6.权利要求1‑5任一项所述制备方法所得改性汉麻秆芯粉在制备猫砂中的应用。

7.一种改性汉麻秆芯粉复合猫砂，其特征在于，其原料包含以下重量百分比的组分：权利要求1‑5任一项制备方法所得改性汉麻秆芯粉50‑70%、淀粉5‑20%、碳酸钙1‑5%、纳米膨润土1‑5%、瓜尔胶5‑10%、黄原胶5‑10%和吸水树脂5‑10%。

8.根据权利要求7所述的改性汉麻秆芯粉复合猫砂，其特征在于：所述淀粉为玉米淀粉和膨化淀粉中的至少一种；所述碳酸钙为轻质碳酸钙，碳酸钙含量为95%以上；所述纳米膨润土为钠基膨润土，目数为200‑400目；所述瓜尔胶分子量5w‑80w；所述黄原胶为高粘度黄原胶，粘度mPa.s≥1200；所述吸水树脂为低交联型聚丙烯酸钠的粉末状树脂，100‑120目。

9.权利要求7‑8任一项所述改性汉麻秆芯粉复合猫砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将上述原料按一定比例混合均匀，再制备成颗粒，烘干，得到改性汉麻秆芯粉复合猫砂。

说明书

一种改性汉麻秆芯粉、复合猫砂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于猫砂制备技术领域，具体涉及一种改性汉麻秆芯粉、复合猫砂及其制备方法。

背景技术

[0002] 宠物猫是很多人喜欢养的动物，而在养宠物猫的过程中它们如果随地排泄，这会造成很大污染，而用猫砂来接住这些排泄物，则可以很好的解决这个问题。猫砂主要分为结团猫砂和不结团猫砂，其中不结团猫砂清理不便，用得比较少。而结团猫砂的种类和应用比较多，比如植物纤维猫砂、硅胶猫砂、水晶猫砂、木屑猫砂、膨润土猫砂等，它们能够迅速地包裹猫尿，使猫尿形成一个团，便于清洁，并能减少恶臭味的产生。然而在制备过程中这些猫砂会产生很多粉尘，原料获取难度较大，成本较高，而且硅胶、水晶这些物质对人和猫都有一定危害，此外抗菌性也不是很好。

[0003] 中国专利CN111802258A提供了一种除臭性能良好的新型植物结团猫砂及其制备方法，其除臭效果良好，并且具备良好的结团性，但是不具备抗菌性。中国专利CN112889676A提供一种亲水改性植物纤维猫砂材料及其制备方法，具备良好的吸水性、除臭性和舒适性等综合性能，但未考虑猫砂的抗菌性能。

[0004] 麻类作物是一年生或多年生韧皮纤维作物，是极具特色的经济作物。汉麻秸秆具有优良的抗菌性，还有轻质高强、抗紫外线、吸湿、环保等优异的特性，同时具有优异力学性能、耐热性、耐腐蚀性等性能，由其得到的汉麻秆芯粉也具有同样的效果，若能利用起来，就可以发挥它的特性。

[0005] 中国专利CN112931250A提供一种天然麻秆豆腐猫砂，具有天然抑菌和绿色无污染的特性，并且工业大麻具有较好的吸水性，可以提高猫砂的吸水性，工业大麻还具有较好的除臭效果，可以替代猫砂中香精的使用，宠物猫误食用猫砂不会影响其身体状况，但是该专利公开的猫砂抗菌效果不足。

发明内容

[0006] 为了充分利用废弃汉麻秆芯粉，同时解决现有猫砂抗菌性能不佳的问题，本发明的首要目的是通过对废弃汉麻秆芯粉进行化学改性处理，将纳米TiO2沉积到汉麻秆芯粉表面，提供一种改性汉麻秆芯粉的制备方法。

[0007] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

[0008] 一种改性汉麻秆芯粉的制备方法，包括以下步骤：

[0009] （1）将汉麻秆芯用球磨机球磨1‑2h，研磨速度为400‑600rpm，过80‑200目筛，得到粒径均匀的汉麻秆芯粉。

[0010] （2）将步骤（1）得到的汉麻秆芯粉与碱溶液混合均匀，并于40‑60℃密闭条件下搅拌1‑2h，然后用水冲洗至中性，过滤、烘干（在60‑80℃烘箱中12‑24 h），得到碱处理汉麻秆芯粉。

[0011] 所用汉麻秆芯粉与碱溶液的质量比为1:（10‑20）；所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾水溶液中的一种，质量百分数为3‑7 %。

[0012] （3）将步骤（2）得到的碱处理汉麻秆芯粉与醇溶液混合均匀，然后加入所述碱处理汉麻秆芯粉质量8‑12%的钛酸酯偶联剂，在70‑90℃密封条件下搅拌反应4‑6 h；将反应所得混合物用水或乙醇洗涤、过滤（除去残余钛酸酯偶联剂等），（在60‑80℃烘箱中12‑24 h）烘干，得到钛酸酯偶联剂改性汉麻秆芯粉。

[0013] 所用碱处理汉麻秆芯粉与醇溶液的质量比为1:（10‑20），醇溶液中醇与水的体积比为（3‑5）：1。

[0014] 所述醇为乙醇、丙醇、丁醇和正丙醇中的至少一种；所述钛酸酯偶联剂为钛酸四丁酯、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三钛酸异丙酯、二异硬酯酰基酞酸乙酯中的一种。

[0015] （4）将步骤（3）得到的钛酸酯偶联剂改性汉麻秆芯粉加入到一定量的醇中，然后加入所用醇体积20%‑30%的钛酸酯，在密封环境下于30‑50℃搅拌0.5‑1h，得到混合液A。在搅拌条件下，将混合液A中所用醇体积80%‑120%的醇、混合液A中所用醇体积40%‑60%的去离子水、混合液A中所用醇体积8%‑15%的冰醋酸、混合液A中所用醇体积3%‑8%的稀盐酸混合，于30‑50℃下剧烈搅拌5‑10min，得到混合液B；然后将混合液B加入到混合液A中，30‑50℃下强烈搅拌1‑2h，搅拌完后用水洗涤、抽滤，烘干，得到TiO2沉积改性汉麻秆芯粉。

[0016] 所用醇为乙醇、丙醇、丁醇和正丙醇中的一种，所用钛酸酯偶联剂改性汉麻秆芯粉与醇溶液的质量比为1:（5‑10）；所述钛酸酯为钛酸四乙酯、钛酸异丙酯、钛酸四丁酯中的一种。

[0017] 本发明另一目的在于提供一种以上述改性汉麻秆芯粉为主要原料的猫砂，该猫砂具有优良的吸附性、抗菌性、结团性和除臭性，通过下述技术方案实现。

[0018] 一种改性汉麻秆芯粉复合猫砂，其原料包含以下重量百分比的组分：改性汉麻秆芯粉50‑70%、淀粉5‑20%、碳酸钙1‑5%、纳米膨润土1‑5%、瓜尔胶5‑10%、黄原胶5‑10%和吸水树脂5‑10%。

[0019] 优选的，所述改性汉麻秆芯粉为钛酸酯偶联剂改性汉麻秆芯粉和TiO2沉积改性汉麻秆芯粉中的一种。

[0020] 优选的，所述淀粉为玉米淀粉（标准号GB/T8885）和膨化淀粉（标准号Q/YGSP0001S）中的至少一种。

[0021] 优选的，所述碳酸钙为轻质碳酸钙，碳酸钙含量为95%以上，标准号GB1886.214‑2016。

[0022] 优选的，所述纳米膨润土为钠基膨润土，目数为200‑400目。

[0023] 优选的，所述瓜尔胶为食品级，安全无毒，分子量5w‑80w。

[0024] 优选的，所述黄原胶为高粘度黄原胶，粘度（1%KC1）mPa.s≥ 1200，纯度≥99%。

[0025] 优选的，所述吸水树脂为主要化学成分为低交联型聚丙烯酸钠的粉末状树脂，100‑120目，含量88%以上。

[0026] 上述一种改性汉麻秆芯粉复合猫砂的制备方法，包括以下步骤：将上述原料按一定比例混合均匀，再制备成颗粒，烘干，得到改性汉麻秆芯粉复合猫砂。

[0027] 所述混合方式是采用高速混料机混合，转速为300‑500rpm，搅拌时间为10min‑20min，然后通过猫砂颗粒机挤压造粒，所得颗粒直径为0.2‑0.5cm，长度为0.4‑0.8cm；所述烘干温度为60‑80℃。

[0028] 相对于现有技术，本发明具有如下的优点及效果：

[0029] （1）本发明通过在汉麻秆芯粉表面沉积TiO2，可弥补汉麻秆芯粉表面微孔结构缺陷，起到刚性粒子填充作用，同时提高猫砂的抗菌性能。

[0030] （2）本发明所制备的猫砂，依靠汉麻秆芯粉、淀粉和吸水树脂的强吸水性提高了猫砂的吸附效果，结团性良好，对猫的排泄物具有良好的掩盖效果，而且便于清理。

附图说明

[0031] 图1为未改性汉麻秆芯粉（HMP）、碱处理汉麻秆芯粉（NaOH‑ HMP）和TiO2沉积改性汉麻秆芯粉（TiO2‑HMP）的红外谱图。

[0032] 图2为TiO2沉积改性汉麻秆芯粉的扫描电镜图。

[0033] 图3为结团性测试效果图。

具体实施方式

[0034] 下面实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不受这些实施例的限制。本发明实施例中所使用试剂除非特别说明，皆为常规原料或试剂，所用的实验方法除非特别说明，皆为本领域常规方法。

[0035] 实施例1

[0036] 一种以三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉和膨化淀粉为主要原料的猫砂，其制备方法包括以下步骤：

[0037] （1）取废弃汉麻秆芯，经过球磨机球磨2h，研磨速度为600rpm，过200目筛，得到粒径均匀的汉麻秆芯粉。

[0038] （2）将步骤（1）得到的汉麻秆芯粉与5wt% NaOH溶液混合均匀，汉麻秆芯粉与NaOH溶液的质量比为1：20。所得混合料在40℃密闭条件下搅拌2h，然后用水冲洗至洗涤液为中性，过滤、在80℃烘箱中烘干24h，得到碱处理汉麻秆芯粉；

[0039] （3）将步骤（2）得到的碱处理汉麻秆芯粉与乙醇溶液混合均匀，其中，碱处理汉麻秆芯粉与乙醇溶液的质量比为1:20，乙醇溶液中乙醇与水的体积比为4:1；然后加入碱处理汉麻秆芯粉质量8%的三钛酸异丙酯，在80℃密封条件下搅拌反应4 h；将反应所得混合物用乙醇洗涤、过滤，以除去残余三钛酸异丙酯，在80℃烘箱中烘干24 h，得到三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉；

[0040] （4）使用步骤（3）所得三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉，与膨化淀粉、碳酸钙、纳米膨润土、瓜尔胶、黄原胶和吸水树脂通过高速混料机搅拌10min，高速混料机的转速为400rpm，混合均匀，得到猫砂粗混合物。其中，三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉占猫砂组合物质量的60%，膨化淀粉占20%，碳酸钙占2.5%，纳米膨润土占2.5%，瓜尔胶占5%，黄原胶占5%，吸水树脂占5%。

[0041] （5）将步骤（4）得到的猫砂粗混合物通过猫砂颗粒机挤压造粒，烘干，得到粒径均匀的猫砂。其中，烘干温度为80℃，猫砂直径为0.5cm，长度为0.6cm。

[0042] 本实施例所制得的以三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉和膨化淀粉为主要原料的猫砂的气味、硬度、色泽、抗菌效果、除臭性、吸水率、迅速吸水时间、结团性、无尘率如表1所示。

[0043] 实施例2

[0044] 一种以TiO2沉积改性汉麻秆芯粉和膨化淀粉为主要原料的猫砂，制备方法包括以下步骤：

[0045] （1）参考实施例1中的步骤（1）‑（3），制备三钛酸异丙酯改性汉麻杆芯粉。

[0046] （2）将得到的三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉加入到一定量的乙醇中（三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉：乙醇=1:10），然后加入乙醇体积30%的钛酸四丁酯，在密封环境下40℃搅拌1h，得到混合液A；在搅拌条件下将混合液A中乙醇体积120%的乙醇、混合液A中乙醇体积60%的去离子水、混合液A中乙醇体积15%的冰醋酸、混合液A中乙醇体积5%的稀盐酸混合，于40℃下剧烈搅拌10min，得到混合液B；然后将混合液B加入到混合液A中，40℃下强烈搅拌2h，搅拌完后用去离子水洗涤、抽滤，烘干，得到TiO2沉积改性汉麻秆芯粉。

[0047] （3）使用步骤（2）所得TiO2沉积改性汉麻秆芯粉，与膨化淀粉、碳酸钙、纳米膨润土、瓜尔胶、黄原胶和吸水树脂通过高速混料机搅拌10min，转速为400rpm，混合均匀，得到猫砂粗混合物。其中，TiO2沉积改性汉麻秆芯粉占猫砂组合物质量的65%，膨化淀粉占15%，碳酸钙占2%，纳米膨润土占3%，瓜尔胶占6%，黄原胶占5%，吸水树脂占4%。

[0048] （4）将步骤（3）得到的猫砂粗混合物通过猫砂颗粒机挤压制粒，烘干，得到粒径均匀的猫砂。其中，烘干温度为80℃，猫砂直径为0.5cm，长度为0.6cm。

[0049] 本实施例所制得的以TiO2沉积改性汉麻秆芯粉和膨化淀粉为主要原料的猫砂的气味、硬度、色泽、抗菌效果、除臭性、吸水率、迅速吸水时间、结团性、无尘率如表1所示。

[0050] 实施例3

[0051] 一种以三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉和玉米淀粉为主要原料的猫砂，制备方法包括以下步骤：

[0052] （1）参考实施例1中的步骤（1）‑（3），制备三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉。

[0053] （2）使用所得三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉，与玉米淀粉、碳酸钙、纳米膨润土、瓜尔胶、黄原胶和吸水树脂通过高速混料机搅拌10min，转速为400rpm，混合均匀，得到猫砂粗混合物。其中，三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉占猫砂组合物质量的70%，玉米淀粉占10%，碳酸钙占3%，纳米膨润土占2%，瓜尔胶占4%，黄原胶占6%，吸水树脂占5%。

[0054] （3）将步骤（2）得到的猫砂粗混合物通过猫砂颗粒机挤压制粒，然后烘干至含水量低于5%。其中，烘干温度为80℃，猫砂直径为0.5cm，长度为0.6cm。

[0055] 本实施例所制得的以三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉和玉米淀粉为主要原料的猫砂的气味、硬度、色泽、抗菌效果、除臭性、吸水率、迅速吸水时间、结团性、无尘率如表1所示。

[0056] 实施例4

[0057] 一种以TiO2沉积改性汉麻秆芯粉和玉米淀粉为主要原料的猫砂，制备方法包括以下步骤：

[0058] （1）参考实施例2的步骤（1）‑（2），制备得到TiO2沉积改性汉麻秆芯粉；

[0059] （2）使用所得TiO2沉积改性汉麻秆芯粉，与玉米淀粉、碳酸钙、纳米膨润土、瓜尔胶、黄原胶和吸水树脂通过高速混料机搅拌10min，转速为400rpm，混合均匀，得到猫砂粗混合物。其中，TiO2沉积改性汉麻秆芯粉占猫砂组合物质量的60%，玉米淀粉占15%，碳酸钙占2.5%，纳米膨润土占2.5%，瓜尔胶占5%，黄原胶占7.5%，吸水树脂占7.5%。

[0060] （3）将步骤（2）得到的猫砂粗混合物通过猫砂颗粒机挤压制粒，烘干，得到粒径均匀的猫砂。其中，烘干温度为80℃，猫砂直径为0.5cm，长度为0.6cm。

[0061] 本实施例所制得的以TiO2沉积改性汉麻秆芯粉和玉米淀粉为主要原料的猫砂的气味、硬度、色泽、抗菌效果、除臭性、吸水率、迅速吸水时间、结团性、无尘率如表1所示。

[0062] 对比例1

[0063] 一种未处理汉麻秆芯粉和膨化淀粉为主要原料的猫砂，制备方法包括以下步骤：

[0064] （1）取废弃汉麻秆芯，经过球磨机球磨2h，研磨速度为600rpm，过200目筛，得到粒径均匀的汉麻秆芯粉。

[0065] （2）使用步骤（1）所得粒径均匀的汉麻秆芯粉，与膨化淀粉、碳酸钙、纳米膨润土、瓜尔胶、黄原胶和吸水树脂通过高速混料机搅拌10min，转速为400rpm，混合均匀，得到猫砂粗混合物。其中，未处理汉麻秆芯粉占猫砂组合物质量的60%，膨化淀粉占20%，碳酸钙占2.5%，纳米膨润土占2.5%、瓜尔胶占5%，黄原胶占5%，吸水树脂占5%。

[0066] （3）将步骤（2）得到的猫砂粗混合物通过猫砂颗粒机挤压制粒，烘干，得到粒径均匀的猫砂。其中，烘干温度为80℃，猫砂直径为0.5cm，长度为0.6cm。

[0067] 本对比例所制得的未处理汉麻秆芯粉和膨化淀粉为主要原料的猫砂的气味、硬度、色泽、抗菌效果、除臭性、吸水率、迅速吸水时间、结团性、无尘率如表1所示。

[0068] 对比例2

[0069] 一种未处理的汉麻秆芯粉和玉米淀粉为主要原料的猫砂，制备方法包括以下步骤：

[0070] （1）取废弃汉麻秆芯，经过球磨机球磨2h，研磨速度为600rpm，过200目筛，得到粒径均匀的汉麻秆芯粉。

[0071] （2）使用步骤（1）所得粒径均匀的汉麻秆芯粉，与玉米淀粉、碳酸钙、纳米膨润土、瓜尔胶、黄原胶和吸水树脂通过高速混料机搅拌10min，转速为400rpm，混合均匀，得到猫砂粗混合物。其中，未处理汉麻秆芯粉占猫砂组合物质量的60%，玉米淀粉占15%，碳酸钙占2.5%，纳米膨润土占2.5%，瓜尔胶占5%，黄原胶占7.5%，吸水树脂占7.5%。

[0072] （3）将步骤（2）得到的猫砂粗混合物通过猫砂颗粒机挤压造粒，烘干，得到粒径均匀的猫砂。其中，烘干温度为80℃，猫砂颗粒直径为0.5cm，长度为0.6cm。

[0073] 本实施例所制得的未处理汉麻秆芯粉和玉米淀粉为主要原料的猫砂的气味、硬度、色泽、抗菌效果、除臭性、吸水率、迅速吸水时间、结团性、无尘率如表1所示。

[0074] 对比例3

[0075] 购买市售猫砂，所购猫砂为豆腐猫砂，主要成分为豆渣和淀粉，纯度为99%。检测其气味、硬度、色泽、抗菌效果、除臭性、吸水率、迅速吸水时间、结团性、无尘率，结果如表1所示。

[0076] 表1 改性汉麻秆芯粉复合猫砂的各项性能及对比

[0077] 。

[0078] 通过检测结果表明，相比于市售猫砂，本发明所制备的以TiO2沉积改性汉麻秆芯粉或三钛酸异丙酯改性汉麻秆芯粉为主要原料的复合猫砂具有良好的抗菌效果。由于汉麻秆芯粉自带快速除臭和吸水效果，所以本发明所制备的复合猫砂除臭效果和吸水性能有明显的提高，而且硬度较大，不易断裂和产生粉尘。相比市售猫砂，本发明所制备的复合猫砂自带汉麻清香味，其他性能也达到了猫砂的要求。

[0079] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制。参照本发明的描述，对于本领域技术人员都是可以预料其他变化，这种的变化应都包含在本发明的保护范围之内。