CN101117470A - 一种耐光性、耐水性的微乳液水性墨水 - Google Patents
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Abstract
本发明将疏水性染料和紫外光吸收剂溶解于油溶性有机溶剂中,在室温不断搅拌的情况下将其逐滴滴加到由复合表面活性剂、助表面活性剂和水形成的微乳液中,然后加入适量黏度调节剂和增稠剂,最后真空去除油溶性溶剂,得到稳定性好、兼具耐光性和耐水性、环境友好的微乳液水性墨水。实验结果表明,与市售水性墨水相比,自制的微乳液水性墨水具有更好的耐水性、耐光性和耐擦划性,表明本发明所制备的疏水性染料微乳液水性墨水的综合性能优异。本发明提供一种由疏水性染料组成的、原料易得、加工低廉、配方简单、工艺易掌握、兼具耐光性和耐水性的微乳液水性墨水。
Description
一、技术领域
本发明关于一种耐光性、耐水性微乳液水性墨水,属于一种供书写的墨水,具体说是一种可供自来水笔、圆珠水笔用的兼具耐光性、耐水性的微乳液水性墨水。
二、技术背景
一般说来,水性墨水由水溶性染料(包括直接染料、活性染料、酸性染料、碱性染料等)、水溶性有机溶剂(包括醇类、醚类、酮类和酯类等)、添加剂(包括稳定剂、保湿剂、增色剂、紫外光吸收剂等)和水等组成。由于水溶性染料具有较好的水溶性,导致其对水的坚牢度大大降低,而水溶性染料的抗光性较差,又使其对光的坚牢度降低。
颜料和染料是两种不同性质的墨水着色剂,颜料着色剂的最大优点在于其优良的耐光牢度和耐水性。但颜料不溶于水,因而在用颜料着色剂配制墨水时,通常需将颜料与其它助剂混合,用研磨机研磨成颜料浆液,然后将其用表面活性剂和聚合物分散剂,采用超声波将其分散,悬浮于水中制成水基型墨水,但研磨时间长、工序复杂,且悬浮于水中的颜料粒子为一热力学不稳定体系,易聚集、堵塞笔头。此外,颜料着色剂普遍存在着色谱不齐全,颜色不够鲜艳,透明度不好,配制墨水成本相应较高等缺点。与颜料着色剂相比,染料着色剂的主要优点是,色谱齐全,具有优良的水溶性,配制方便,成本低廉,易于制成高浓度的墨水,墨水稳定性好,不易堵塞笔头,色彩艳丽。但是,由染料着色剂配制的水基型墨水由于不耐水、不耐光,难以达到重要文件的保存要求。因此如何改进水性染料墨水的耐水性和耐光性,成为目前研发人员努力的方向。
微乳液(Microemulsion)是一种由油、水(或盐水)、表面活性剂、辅助表面活性剂等成分在一定浓度范围内自发形成的透明、微观结构呈拓扑排列、各向同性的热力学稳定体系。微乳液自1943年由Hour和Schulman发现以来,其理论和应用研究取得了很大进展,其超低的界面张力、较高的稳定性、较强的增溶能力和纳米级的微环境,使其应用领域迅速拓展,目前已渗透到石油化工、日用化工、精细化工、材料科学、生物技术、环境科学、分析化学等领域,广泛应用于三次采油、化妆品、制药、润滑剂、食品、农业喷洒、涂料、环境治理、清洗、燃料、微孔介质的合成、纳米材料的制备等诸多领域,成为当今国际上热门的具有巨大潜力的研究领域,但将微乳液用于水性墨水还很少被报道过。
三、发明内容
有鉴于此,本发明的目的就是在提供一种由疏水性染料组成的、原料易得、加工低廉、配方简单、工艺易掌握、兼具耐光性和耐水性的微乳液水性墨水。
根据本发明的目的,提出了一种制备耐光性、耐水性微乳液水性墨水的方法,其包括下列步骤:根据权利1要求的微乳液水性墨水的原料的成分和重量百分比,将疏水性染料和紫外光吸收剂溶解于油溶性溶剂中,在室温不断搅拌的情况下将其逐滴滴加到由复合表面活性剂、助表面活性剂和水形成的微乳液中,然后加入黏度调节剂和增稠剂,最后真空去除油溶性溶剂,得到稳定性好、兼具耐光性和耐水性、环境友好的微乳液水性墨水。其中的疏水性染料包括油溶黑、透明蓝、透明红、油溶蓝、油溶黄和油溶红。油溶性溶剂为苯、甲苯。表面活性剂为Span80、Tween80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10。助表面活性剂为正戊醇、异戊醇、环己醇。紫外光吸收剂为二苯甲酮,黏度调节剂为乙二醇,增稠剂为纤维素衍生物、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸酯等水溶性树脂。
本发明采用微乳液技术对疏水性染料进行胶束增溶,以提高疏水性染料在水中的溶解度,提高疏水性染料的浓度、色彩的饱和度和墨水的耐水性,同时将油溶性紫外光吸收剂增溶于水包油微乳液胶束中,使紫外光吸收剂被表面活性剂包覆,减少紫外光吸收剂的消耗,以维持较长时间的抗光性,从而得到兼具耐水性和耐光性的微乳液水性墨水。
本发明耐光性、耐水性微乳液水性墨水的一般组成成分和范围为:A:油溶性染料0.5-2wt%;B:油溶性溶剂1-10wt%;C:表面活性剂5-15wt%;D助表面活性剂1-5wt%;E:紫外光吸收剂0.01-0.5wt%;F:黏度调节剂0.1-1wt%;G:增稠剂0.1-1wt%;H:水80-90wt%。
本发明耐光性、耐水性微乳液水性墨水的一最佳组成成分和范围为:A:油溶性染料1-2wt%;B:苯10wt%;C:复合表面活性剂(十二烷基硫酸钠和Tween80)10wt%;D助表面活性剂增戊醇5wt%;E:紫外光吸收剂二苯甲酮0.03-0.05wt%;F:黏度调节剂乙二醇0.5-1wt%;G:增稠剂聚乙烯醇(PVA)0.5-1wt%;H:水80-90wt%。
根据需要,本发明微乳液水性墨水还可添加适量其他助剂,以改变或改善微乳液水性墨水的某些性能。例如,加入金属离子鳌合剂是为了避免重金属离子产生沉淀,以减少对喷墨头的堵塞;加入防腐剂是为了防止墨水变质,以延长墨水的保质期;加入水溶性聚合物则是为了提高墨水在介质上的粘附性能。
四、具体实施方式
为让本发明的上述内容和其它目的、特征及优点能更清楚、易懂,下文特给出优选的实施方案,列举出具体的组分和用量,制备方法如上文中所述,这些实例是用来描述本发明的,而不应理解为限制任何特定的材料和条件。
实施例1:
组分 重量%
油溶黑 1.5
苯 10
十二烷基硫酸钠 10
OP-10 5
正戊醇 5
二苯甲酮 0.5
乙二醇 0.8
聚乙烯醇 0.8
蒸馏水 66.4
实施例2:
组分 重量%
透明蓝 2
苯 15
十二烷基硫酸钠 8
Tween 80 5
二苯甲酮 1
乙二醇 0.5
聚乙烯吡咯烷酮 0.5
蒸馏水 68
实施例3:
组分 重量%
透明黄 1.5
苯 15
十二烷基苯磺酸钠 10
Tween 80 5
二苯甲酮 1
乙二醇 0.5
聚乙烯醇 0.5
蒸馏水 68
实施例4:
组分 重量%
透明红 1.5
苯 15
十二烷基苯磺酸钠 10
Tween 80 5
二苯甲酮 1
乙二醇 0.5
聚乙烯吡咯烷酮 0.5
蒸馏水 68
下面是本发明水性墨水与国内市售墨水的性能比较表:
五.墨水的耐水性实验
用玻璃注射器将墨水注射进一般市售的水彩笔管(将原来的墨水洗干净),分别用自制、市售的墨水在白纸上写上相同的文字,然后待墨水干了之后,将纸浸渍于水中,10-15分钟后观察是否有褪色和色彩扩散现象。实验发现浸泡10-15分钟后,市售水性墨水均出现明显的褪色现象,而我们合成的微乳液水性墨水的颜色和字体形态均无变化,因此较之市售的普通水性墨水,实验制得的微乳液水性墨水具有优异的耐水性能。
六.墨水的耐光性实验
将制得的黑色微乳液墨水用注射器注入洗去颜料的水彩笔中,用黑色水彩笔与含有自制墨水的水彩笔分别在纸的左边和右边写下“人”,将此纸放在500W中压紫外灯下用紫外光进行照射,每隔10分钟取出用数码相机拍照,观察字迹的颜色变化。
实验发现随着墨迹受到紫外光照射的时间增加,市售水性墨水的光褪色现象越来越明显。而自制微乳液墨水光褪色现象不显著,表明自制的微乳液墨水的耐光性好于市售水性墨水。
七.墨水的耐擦划性实验
耐擦伤性:用玻璃注射器将墨水注射进一般市售的水彩笔管(将原来的墨水洗干净),分别用自制、市售的墨水在白纸上写上相同的文字,然后待墨水干了之后,用硬币在两种墨迹上同时摩擦50次,进行对比。用硬币在写的字表面来回划擦的方法来检测耐擦伤性。用中等强度的力,使硬币保持与字表面45°的夹角在字的表面来回划擦,到表面出现划痕,记录划擦次数,确定并比较自制墨水与彩色笔墨水的耐擦伤性。实验发现自制墨水的耐擦伤性要好于市面上卖的彩色笔墨水,表明所制备的染料微乳液墨水的耐擦划性较好。
实验结果表明,与市售水性墨水相比,自制的微乳液水性墨水具有更好的耐水性与耐光性,与耐擦划性,表明我们所制备的黑色染料微乳液墨水的综合性能优异。
Claims (10)
1.一种耐光性、耐水性微乳液水性墨水,其特征在于组成成分和范围为:
A:油溶性染料 0.5-2wt%
B:油溶性溶剂 1-10wt%
C:表面活性剂 5-15wt%
D助表面活性剂 1-5wt%
E:紫外光吸收剂 0.01-0.05wt%
F:黏度调节剂 0.1-1wt%
G:增稠剂 0.1-1wt%
H:水 80-90wt%。
2.一种制备耐光性、耐水性微乳液水性墨水的方法,其包括下列步骤:
根据权利1要求的微乳液水性墨水的原料的成分和重量百分比,将油溶性染料溶解于油溶性溶剂中,在不断搅拌的情况下将其滴加到由复合表面活性剂、助表面活性剂和水形成的微乳液中,然后加入紫外光吸收剂、黏度调节剂和增稠剂,最后真空去除油溶性溶剂,得到稳定性好、环境友好的微乳液水性墨水。
3.如权利要求1所述的微乳液水性墨水,其中的油溶性染料包括油溶黑、透明蓝、透明红、油溶蓝、油溶黄和油溶红。
4.如权利要求1所述的微乳液水性墨水,其中的油溶性溶剂为苯、甲苯。
5.如权利要求1所述的微乳液水性墨水,其中的表面活性剂为Span80、Tween80、OP-10。
6.如权利要求1所述的微乳液水性墨水,其中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠。
7.如权利要求1所述的微乳液水性墨水,其中的助表面活性剂为正戊醇、异戊醇、环己醇。
8.如权利要求1所述的微乳液水性墨水,其中的紫外光吸收剂为二苯甲酮。
9.如权利要求1所述的微乳液水性墨水,其中的黏度调节剂为乙二醇。
10.如权利要求1所述的微乳液水性墨水,其中的增稠剂为纤维素衍生物、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸酯等水溶性树脂。
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CNA2007100486804A CN101117470A (zh) | 2007-03-21 | 2007-03-21 | 一种耐光性、耐水性的微乳液水性墨水 |
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CNA2007100486804A Pending CN101117470A (zh) | 2007-03-21 | 2007-03-21 | 一种耐光性、耐水性的微乳液水性墨水 |
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Cited By (3)
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CN101519554B (zh) * | 2009-03-30 | 2011-09-14 | 北京印刷学院 | 一种微珠乳液墨水及其制备方法 |
CN104327673A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-02-04 | 山东华亚环保科技有限公司 | 一种绿色环保水性涂料及其制备方法 |
CN112062878A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-11 | 南方科技大学 | 水溶性光吸收剂及其制备方法和3d打印材料 |
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