本发明涉及纸粘土技术领域，具体涉及一种超轻粘土及其制备方法。
背景技术：
纸黏土乃是黏土的一种，以纸浆混合树脂和黏土制成，价钱较其他的黏土便宜，与面土、陶土等同属常用的捏塑素材。通过加水、手捏和使用各种工具后，纸黏土会变成不同的形状，但在干透以后便不能再令其形状改变。纸黏土一般用于制作泥人、小饰物、画作等。
超轻粘土(super-lightclay)是纸粘土的一种，简称超轻土，捏塑起来更容易更舒适，更适合造型，是一种兴起于日本的可自然风干的手工造型材料。
超轻粘土主要是运用高分子材料发泡粉(真空微球)进行发泡，再与聚乙醇、交联剂、甘油、颜料等材料按照一定的比例物理混合制成，由于膨胀体积较大，比重很小，一般为0.25-0.28，做出来的作品干燥后的重量是干燥前的1/4，极轻而又不容易碎。传统的超轻粘土均使用硼酸或硼砂作为交联剂使其成团，但是硼酸和硼砂有一定毒性，容易对儿童的身体健康造成危害，且一直在环保方面有争议。而且由硼酸或硼砂制备的超轻粘土成团稳定性较差。目前，也有人提出利用采用戊二醛代替传统的硼酸或硼砂，以使得超轻粘土无毒、环保；并且认为戊二醛与胶粉之间具有更高的反应活性，交联更牢固，因此使超轻粘土具有更好的成团稳定性。
但是，发明人在实践中发现，戊二醛带有刺激性气味，对眼睛、皮肤和粘膜有强烈的刺激作用，尤其是在对超轻粘土进行揉捏时，刺激性的气味更大。而且，采用戊二醛得到的超轻粘土，仅凭胶粉作为固体填料，揉捏手感一般，在成型干燥后，其表面光泽度也比较差。
因此，开发一种新的超轻粘土，提高其环保性，同时提高其揉捏手感，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种超轻粘土及其制备方法，以提高其环保性，同时提高其揉捏手感以及成型干燥后的表面光泽度。
第一方面，本发明提供了一种超轻粘土，包括如下原料制备得到：胶粉、水、发泡粉、纳米碳酸钙、cmc(羧甲基纤维素钠)。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述原料的重量份数为：
本发明中，所述胶粉的重量份数可以是20份、22份、24份、25份、26份、28份、30份、32份、34份、35份、36份、38份、40份、42份、44份、45份、46份、48份或50份等。
相应的，所述水的重量份数可以是45份、46份、48份、50份、52份、54份、55份、56份、58份、60份、62份、64份、65份、66份、68份、70份、72份、74份或75份等。
相应的，所述发泡粉的重量份数可以是2份、2.2份、2.4份、2.5份、2.6份、2.8份、3份、3.2份、3.4份、3.5份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.5份、4.6份、4.8份或5份等。
相应的，所述纳米碳酸钙的重量份数可以是2份、2.2份、2.4份、2.5份、2.6份、2.8份、3份、3.2份、3.4份、3.5份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.5份、4.6份、4.8份、5份、5.1份、5.2份、5.3份、5.4份、5.5份、5.6份、5.7份、5.8份、5.9份或6份等。
相应的，所述cmc的重量份数可以是1份、1.2份、1.4份、1.5份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.5份、2.6份、2.8份、3份、3.2份、3.4份、3.5份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.5份、4.6份、4.8份或5份等。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述超轻粘土的原料还包括0.4-0.8份的防霉剂。
相应的，所述防霉剂的重量份数可以是0.4份、0.5份、0.6份、0.7份或0.8份等。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述胶粉为聚乙烯醇。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述聚乙烯醇的数均分子量为2000-5000；例如可以是2000、2200、2500、2800、3000、3200、3500、3800、4000、4200、4500、4800或5000等。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述发泡粉为改性多孔中空微球。
所述改性多孔中空微球是指采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性的多孔中空微球，且改性多孔中空微球采用如下方法制备得到：首先将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷配制成占多孔中空微球质量分数2.5％的水溶液，搅拌均匀，水溶液的质量分数为1.5％；将水溶液倒入烘干后的多孔中空微球中，搅拌45min，使水溶液包覆多孔中空微球；然后将改性后的多孔中空微球放入25℃的风箱中低温风干4.5h后，取出备用。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述纳米碳酸钙采用硬脂酸进行改性，其步骤为：称量纳米碳酸钙重量2.5％的硬脂酸,将硬脂酸、去离子水、纳米碳酸钙调配成料浆浓度为9％的溶液,在温度为85℃、搅拌速率为2500r/min的条件下处理50min,然后进行烘干，烘干温度为100℃。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述防霉剂采用芥子萃取物。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述芥子萃取物采用如下方法制备得到：将芥子粉碎、过200目的筛、将芥子粉末在压力为35.7mpa、温度为49.1℃下萃取82分钟，将产物利用分离釜分离，得到芥子萃取物。
第二方面，本发明提供了上述超轻粘土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将配方量的水、纳米碳酸钙、cmc和防霉剂混合，得到第一混合物料；
(2)将所述第一混合物料与配方量的发泡粉混合，得到第二混合物料；
(3)将所述第二混合物料与配方量的胶粉混合，得到所述超轻粘土。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)-步骤(3)中所述混合是在混合机中进行。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的水、纳米碳酸钙、cmc和防霉剂加入混合机中，在200-500r/min的搅拌速率下混合5-10min，得到第一混合物料；
(2)向所述混合机中加入配方量的发泡粉，与所述第一混合物料在200-500r/min的搅拌转速下混合5-10min，得到第二混合物料；
(3)继续向所述混合机中加入配方量的胶粉，与所述第二混合物料在200-500r/min的搅拌转速下混合30-60min，得到所述超轻粘土。
本发明提供的方法，分步骤将物料进行混合，避免了某些物料在一次性混合时出现团聚现象，同时也提高了各组分之间的交联效果，与特定的组分相适应，提高了成团稳定性。
综上所述，本发明采用纳米碳酸钙与cmc代替传统的硼酸或硼砂，制备得到的超轻粘土无毒、环保，且比背景技术中的相比，无刺激性气味、揉捏手感好、成型后光泽度较高，具有更好的成团稳定性，其密度为0.25-0.3g/cm3；通过加入特定的防霉剂，能够使本发明提供的超轻粘土在密封条件下保存5年而不变质发霉。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
一种超轻粘土，其制备原料包括：
聚乙烯醇20份；
水73份；
中空微球4份；
纳米碳酸钙2份；
cmc1份；
其中，聚乙烯醇的数均分子量为2000；发泡粉采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性的多孔中空微球，且改性多孔中空微球采用如下方法制备得到：首先将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷配制成占多孔中空微球质量分数2.5％的水溶液，搅拌均匀，水溶液的质量分数为1.5％；将水溶液倒入烘干后的多孔中空微球中，搅拌45min，使水溶液包覆多孔中空微球；然后将改性后的多孔中空微球放入25℃的风箱中低温风干4.5h后，取出备用；所述纳米碳酸钙采用硬脂酸进行改性，其步骤为：称量纳米碳酸钙重量2.5％的硬脂酸,将硬脂酸、去离子水、纳米碳酸钙调配成料浆浓度为9％的溶液,在温度为85℃、搅拌速率为2500r/min的条件下处理50min,然后进行烘干，烘干温度为100℃。
上述超轻粘土的制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的水、纳米碳酸钙和cmc加入混合机中，在200r/min的搅拌速率下混合5min，得到第一混合物料；
(2)向上述混合机中加入配方量的发泡粉，与上述第一混合物料在200r/min的搅拌转速下混合10min，得到第二混合物料；
(3)继续向上述混合机中加入配方量的胶粉，与上述第二混合物料在200r/min的搅拌转速下混合60min，得到上述超轻粘土。
相较于传统的含硼超轻粘土，本实施例提供的超轻粘土无毒、环保，且具有更好的成团稳定性，其密度为0.27g/cm3。
实施例2
聚乙烯醇50份；
水45份；
中空微球2份；
其中，聚乙烯醇的数均分子量为5000；发泡粉采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性的多孔中空微球，且改性多孔中空微球采用如下方法制备得到：首先将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷配制成占多孔中空微球质量分数2.5％的水溶液，搅拌均匀，水溶液的质量分数为1.5％；将水溶液倒入烘干后的多孔中空微球中，搅拌45min，使水溶液包覆多孔中空微球；然后将改性后的多孔中空微球放入25℃的风箱中低温风干4.5h后，取出备用；所述纳米碳酸钙采用硬脂酸进行改性，其步骤为：称量纳米碳酸钙重量2.5％的硬脂酸,将硬脂酸、去离子水、纳米碳酸钙调配成料浆浓度为9％的溶液,在温度为85℃、搅拌速率为2500r/min的条件下处理50min,然后进行烘干，烘干温度为100℃。
(1)将配方量的水、纳米碳酸钙和cmc加入混合机中，在300r/min的搅拌速率下混合10min，得到第一混合物料；
(2)向上述混合机中加入配方量的发泡粉，与上述第一混合物料在300r/min的搅拌转速下混合5min，得到第二混合物料；
(3)继续向上述混合机中加入配方量的胶粉，与上述第二混合物料在300r/min的搅拌转速下混合30min，得到上述超轻粘土。
相较于传统的含硼超轻粘土，本实施例提供的超轻粘土无毒、环保，且具有更好的成团稳定性，其密度为0.3g/cm3。
实施例3
聚乙烯醇22份；
水67.6份；
中空微球5份；
纳米碳酸钙3份；
cmc2份；
芥子提取物0.4份；
其中，聚乙烯醇的数均分子量为2500；发泡粉采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性的多孔中空微球，且改性多孔中空微球采用如下方法制备得到：首先将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷配制成占多孔中空微球质量分数2.5％的水溶液，搅拌均匀，水溶液的质量分数为1.5％；将水溶液倒入烘干后的多孔中空微球中，搅拌45min，使水溶液包覆多孔中空微球；然后将改性后的多孔中空微球放入25℃的风箱中低温风干4.5h后，取出备用；所述纳米碳酸钙采用硬脂酸进行改性，其步骤为：称量纳米碳酸钙重量2.5％的硬脂酸,将硬脂酸、去离子水、纳米碳酸钙调配成料浆浓度为9％的溶液,在温度为85℃、搅拌速率为2500r/min的条件下处理50min,然后进行烘干，烘干温度为100℃；芥子萃取物采用如下方法制备得到：将芥子粉碎、过200目的筛、将芥子粉末在压力为35.7mpa、温度为49.1℃下萃取82分钟，将产物利用分离釜分离，得到芥子萃取物。
(1)将配方量的水、、纳米碳酸钙、cmc和防霉剂加入混合机中，在350r/min的搅拌速率下混合8min，得到第一混合物料；
(2)向上述混合机中加入配方量的发泡粉，与上述第一混合物料在350r/min的搅拌转速下混合10min，得到第二混合物料；
(3)继续向上述混合机中加入配方量的胶粉，与上述第二混合物料在350r/min的搅拌转速下混合40min，得到上述超轻粘土。
相较于传统的含硼超轻粘土，本实施例提供的超轻粘土无毒、环保，具有更好的成团稳定性，其密度为0.25g/cm3，密封条件下储存期达到5年。
实施例4
聚乙烯醇26份；
水66份；
中空微球3.7份；
cmc1.5份；
硫酸铜0.8份；
其中，聚乙烯醇的数均分子量为3000；发泡粉采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性的多孔中空微球，且改性多孔中空微球采用如下方法制备得到：首先将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷配制成占多孔中空微球质量分数2.5％的水溶液，搅拌均匀，水溶液的质量分数为1.5％；将水溶液倒入烘干后的多孔中空微球中，搅拌45min，使水溶液包覆多孔中空微球；然后将改性后的多孔中空微球放入25℃的风箱中低温风干4.5h后，取出备用；所述纳米碳酸钙采用硬脂酸进行改性，其步骤为：称量纳米碳酸钙重量2.5％的硬脂酸,将硬脂酸、去离子水、纳米碳酸钙调配成料浆浓度为9％的溶液,在温度为85℃、搅拌速率为2500r/min的条件下处理50min,然后进行烘干，烘干温度为100℃；芥子萃取物采用如下方法制备得到：将芥子粉碎、过200目的筛、将芥子粉末在压力为35.7mpa、温度为49.1℃下萃取82分钟，将产物利用分离釜分离，得到芥子萃取物。
(1)将配方量的水、纳米碳酸钙、cmc和防霉剂加入混合机中，在400r/min的搅拌速率下混合6min，得到第一混合物料；
(2)向上述混合机中加入配方量的发泡粉，与上述第一混合物料在400r/min的搅拌转速下混合8min，得到第二混合物料；
(3)继续向上述混合机中加入配方量的胶粉，与上述第二混合物料在400r/min的搅拌转速下混合50min，得到上述超轻粘土。
相较于传统的含硼超轻粘土，本实施例提供的超轻粘土无毒、环保，具有更好的成团稳定性，其密度为0.28g/cm3，密封条件下储存期达到5年。
实施例5
聚乙烯醇40份；
水52份；
中空微球3.5份；
芥子提取物0.5份；
其中，聚乙烯醇的数均分子量为4000；发泡粉采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性的多孔中空微球，且改性多孔中空微球采用如下方法制备得到：首先将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷配制成占多孔中空微球质量分数2.5％的水溶液，搅拌均匀，水溶液的质量分数为1.5％；将水溶液倒入烘干后的多孔中空微球中，搅拌45min，使水溶液包覆多孔中空微球；然后将改性后的多孔中空微球放入25℃的风箱中低温风干4.5h后，取出备用；所述纳米碳酸钙采用硬脂酸进行改性，其步骤为：称量纳米碳酸钙重量2.5％的硬脂酸,将硬脂酸、去离子水、纳米碳酸钙调配成料浆浓度为9％的溶液,在温度为85℃、搅拌速率为2500r/min的条件下处理50min,然后进行烘干，烘干温度为100℃；芥子萃取物采用如下方法制备得到：将芥子粉碎、过200目的筛、将芥子粉末在压力为35.7mpa、温度为49.1℃下萃取82分钟，将产物利用分离釜分离，得到芥子萃取物。
(1)将配方量的水、纳米碳酸钙、cmc和防霉剂加入混合机中，在450r/min的搅拌速率下混合7min，得到第一混合物料；
(2)向上述混合机中加入配方量的发泡粉，与上述第一混合物料在450r/min的搅拌转速下混合6min，得到第二混合物料；
(3)继续向上述混合机中加入配方量的胶粉，与上述第二混合物料在450r/min的搅拌转速下混合45min，得到上述超轻粘土。
相较于传统的含硼超轻粘土，本实施例提供的超轻粘土无毒、环保，具有更好的成团稳定性，其密度为0.27g/cm3，密封条件下储存期达到5年。
实施例6
聚乙烯醇32份；
水59.5份；
中空微球4.2份；
芥子提取物0.8份；
(1)将配方量的水、纳米碳酸钙、cmc和防霉剂加入混合机中，在500r/min的搅拌速率下混合5min，得到第一混合物料；
(2)向上述混合机中加入配方量的发泡粉，与上述第一混合物料在500r/min的搅拌转速下混合5min，得到第二混合物料；
(3)继续向上述混合机中加入配方量的胶粉，与上述第二混合物料在500r/min的搅拌转速下混合30min，得到上述超轻粘土。
相较于传统的含硼超轻粘土，本实施例提供的超轻粘土无毒、环保，具有更好的成团稳定性，其密度为0.26g/cm3，密封条件下储存期达到5年。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。