CN101143984A - 可供浅色教学板使用的黑色书写液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可供浅色教学板使用的黑色书写液，是依据淀粉与碘显色的原理，采用水溶性淀粉为主要原料，以浓硫酸、甲醛、碘化钾、碘、乙醇、甘油、过氧化氢、葡萄糖、两性表面活性剂和蒸馏水为辅助原料制成。该书写液对人体无害，对环境无污染，可微生物降解；该书写液用水擦洗即可褪色，不染手和衣物，易于清洗，不需配专用擦剂；字迹干后无荧光，写在白板上不会反光；配制工艺简单，原料易得，价格便宜。

Description

可供浅色教学板使用的黑色书写液及其制备方法

技术领域

本发明涉及墨水，具体是一种可供浅色教学板使用的黑色书写液及其制备方法。

背景技术

粉笔黑板是传统的教学手段，但粉笔粉尘严重污染教学环境，危害师生身体健康。目前市场上出现多种教学板书写液，它主要采用颜料或者染料作为着色剂，将书写液注入专用的书写笔中，在特制板上书写，可代替粉笔用于教学，具有书写流畅、易擦除、无尘等优点。这些书写液采用颜料或染料，有些采用湿擦，可以化学降解脱色，但要配以专用的擦剂；有些采用干擦，书写过的色料不能降解脱色，就会污染环境；由于有些色料对皮肤有刺激性，会对人和环境产生一定危害；另外使用色料或者使用专用擦剂总是会增加一定的生产成本。

中国专利申请号为97116837.7公开了一种“教学板书书写液”，它的组分包括颜料、分散剂、乳化剂、剥离剂、润滑剂、防冻剂。该书写液是将颜料、分散剂、乳化剂、剥离剂、润滑剂、防冻剂在水中加热混合溶解，经过研磨，达到一定粒度，经过滤、静置而得。该书写液有以水为溶剂、无尘、书写方便等优点，但其制作工艺较繁琐，成本较高，久置颜料易沉积，不能自然降解。

中国专利申请号为03119046.4公开了一种黑板书写液的制备方法，是将颜料与界面活性剂混合，并经研磨，与乳化稳定剂一起借助分散、剪切机械作用，形成稳定的乳浊溶液即得成品。但其制作工艺较繁琐、成本较高。

中国专利申请号为200610048142.0公开了一种可化学擦除的书写液，书写液的主要成分包括：着色剂、pH调节剂、表面活性剂、成膜剂、抗冻剂、防腐剂、消泡剂和蒸馏水。该书写液需配一种专门的擦剂。

发明内容

本发明针对现在市场上书写液存在的问题，提供一种可供浅色教学板使用的黑色书写液及其制备方法，书写液不采用传统的色料作为着色剂，对人体无害，对环境无污染，并可自然降解，书写液所书写的字迹用水擦即可褪色，制备方法简单，成本低廉。

本发明提供的一种可供浅色教学板使用的黑色书写液，其组分按重量百分比计包括：

水溶性淀粉        1～10％

A液               5～20％

D液               10～40％

两性表面活性剂        0.05～3％

甘油                  0.1～5％

过氧化氢              0.2～10％

葡萄糖                0.1～5％

蒸馏水                余量

所述的A液是浓硫酸、甲醛和水的混合液，其体积比：浓硫酸∶甲醛∶水＝1∶0.5～8∶10～100；所述的D液是由碘化钾、碘、乙醇和水配制成的混合液，其质量比：碘化钾∶碘∶乙醇∶水＝1∶0.05～1∶2～15∶10～40。

所述的水溶性淀粉选自羧甲基淀粉、羟乙基淀粉或羟丙基淀粉。

所述的两性表面活性剂是磺基咪唑啉甜菜碱、N-十二烷基丙氨酸或月桂基羟乙基羟丙基咪唑啉磺酸盐。

黑色书写液的制备方法，包括如下步骤：

(1)A液的制备：按比例取浓硫酸、甲醛和水混合，在室温下搅拌均匀，放置备用；

(2)D液的制备：按比例称取碘化钾、碘、乙醇和水，先在碘化钾和碘中加少量水，搅拌使其溶解，然后加入其余水，再加入乙醇，搅拌至溶解均匀，放置备用：

(3)黑色书写液的制备：按比例称取原料，先将水溶性淀粉放入容器中，加入蒸馏水，加热搅拌至沸腾，待淀粉全部溶解并变成透明溶液后，停止加热，降温至室温，加入 A液、D液、两性表面活性剂、甘油、过氧化氢和葡萄糖，继续搅拌使其全部溶解，放置2-3天，即制得黑色书写液。

所述的浅色教学板是指白色或米黄色或乳白色等教学板。

本发明是依据下述化学反应原理设计的：

显色原理：可溶性淀粉是由α-葡萄糖分子缩合而成螺旋状的长长的螺旋体。碘化钾的水溶液可以与碘形成I₃ ^-离子，I₃ ^-离子嵌入淀粉螺旋体的轴心部位，与链状螺旋淀粉分子发生络合反应而显色。每个碘分子跟6个葡萄糖单元配合，淀粉链以直径0.13pm绕成螺旋状，碘分子处在螺旋的轴心部位。所显的颜色在淀粉选定后与I₃ ^-离子的浓度有关。随I₃ ^-离子浓度增加其颜色由蓝色、蓝紫色直至紫黑色。再加入双氧水、甲醛、葡萄糖等起增色和稳色的作用。体系中所涉及的化学反应应该有：

KI+I₂+H₂O→KI₃.H₂O

淀粉+I₃ ^-→淀粉-I₃ ^-(络合物，显色)

6KI+2H₂O₂+2H₂SO₄→2KI₃+4H₂O+2K₂SO₄

2H⁺+H₂O₂+2I^-→I₂+2H₂O

I₂+H₂O₂→HI+O₂

I₂+5H₂O₂→2HIO₃+4H₂O

褪色原理：1.加水擦洗时，相当于使本来已经干燥的或浓度较大的书写液重新被溶解或稀释，淀粉在浓度较低时螺旋链打开，释放出I^3-离子使书写液颜色减弱或消失；2.空气中的O₂氧化I^-，使I^3-离子的浓度降低而减弱色泽；3.I₂在空气中易挥发和升华而显无色；4.如果加入洗衣粉或少量碱液，I₂在碱性溶液中会发生歧化反应生成HOI及IO₃ ^-，OI^-歧化为IO₃ ^-和I^-，均为无色。此过程所涉及的化学反应可能有：

淀粉-I₃ ^-(络合物，显色)→淀粉+1₃ ^-(无色)

4H⁺+O₂+4I^-→I₂+2H₂O

3I₂+16OH^-→5OI^-+IO₃ ^-+8H₂O

3OI^-→IO₃ ^-+2I^-

与已有技术相比，本发明书写液不采用传统的色料作为着色剂，而是采用天然存在的水溶性淀粉为主要原料制备而成，通过化学反应显色达到书写的目的，水溶性淀粉可微生物降解，对人体无害，对环境无污染；本发明提供的书写液书写流畅，字迹清晰，且不污染手和衣物；书写液所书写的字迹用水擦洗即可褪色，如果水中稍微添加洗衣粉效果会更好；书写液书写字迹用水擦洗即可褪色，所以不用配备专用擦剂，使用方便；书写液书写字迹干后无荧光，写在板上不会反光；本发明书写液配制工艺简单，原料易得，价格便宜。

具体实施方式

实施例1

一种可供浅色教学板使用的黑色书写液的配方：

羧甲基淀粉          120g

A液                 100g

D液                 600g

磺基咪唑啉甜菜碱    5g

甘油                10g

过氧化氢            120g

葡萄糖              45g

蒸馏水              1000ml

书写液的制备：

(1)A液的制备：用量筒量取浓硫酸6ml，甲醛3ml，加水100ml，在室温下搅拌均匀，放置备用；

(2)D液的制备：称取碘化钾50g，碘4g，放入2500ml的大烧杯中，先加少量水搅拌使其溶解，然后加水至500ml，再加无水乙醇100ml，搅拌溶解均匀，放置备用；

(3)黑色板书液的制备：按上述比例称取各组分，将水溶性淀粉放入2500ml烧杯中，加入去离子水，在电炉上加热搅拌至沸腾，待淀粉全部溶解，变成透明溶液后，立即停止加热，在冷水浴中不断搅拌使其快速降温至30℃左右，再加入A液、D液、磺基咪唑啉甜菜碱、甘油、过氧化氢和葡萄糖，在室温下搅拌使其全部溶解，放置3天，泡沫全部消退，制得黑色书写液。

实施例2

一种可供浅色教学板使用的黑色书写液的配方：

羟乙基淀粉          80g

A液                 150g

D液                 800g

N-十二烷基丙氨酸    3g

甘油                5g

过氧化氢            82g

葡萄糖              80g

蒸馏水              800ml

(1)A液的制备：用量筒量取浓硫酸10ml，甲醛60ml，加水800ml，在室温下搅拌均匀，放置备用；(2)D液的制备：称取碘化钾40g，碘32g，放入2500ml的大烧杯中，先加少量水搅拌使其溶解，然后加水至1600ml，再加无水乙醇500ml，搅拌溶解均匀，放置备用；(3)黑色书写液的制备：同实施例1。

实施例3

一种可供浅色教学板使用的黑色书写液的配方：

羟丙基淀粉                       150g

A液                              400g

D液                              500g

月桂基羟乙基羟丙基咪唑啉磺酸盐   20g

甘油                             20g

过氧化氢                         150g

葡萄糖                           30g

蒸馏水                           730ml

(1)A液的制备：用量筒量取浓硫酸6ml，甲醛18ml，加水480ml，在室温下搅拌均匀，放置备用；(2)D液的制备：称取碘化钾52g，碘16g，放入2500ml的大烧杯中，先加少量水搅拌使其溶解，然后加水至1600ml，再加无水乙醇400ml，搅拌溶解均匀，放置备用；(3)黑色墨水的制备：同实施例1。

实施例1、2和3制备的墨水，久置不会产生沉淀、无毒、无刺激气味，书写流畅，字迹均匀清晰；用水或洗衣粉水即可擦除实施例1、2或3所制得的任一种墨水书写的笔迹，擦除后无阴影，不染手，无粉尘；擦除后书写液变为无色，对环境无污染。

Claims (4)

1.一种可供浅色教学板使用的黑色书写液，其特征在于，组分按重量百分比计包括：

水溶性淀粉        1～10％

A液               5～20％

D液               10～40％

两性表面活性剂    0.05～3％

甘油              0.1～5％

过氧化氢          0.2～10％

葡萄糖            0.1～5％

蒸馏水            余量1：

所述的A液是浓硫酸、甲醛和水的混合液，其体积比：浓硫酸∶甲醛∶水＝1∶0.5～8∶10～100；所述的D液是由碘化钾、碘、乙醇和水配制成的混合液，其质量比：碘化钾∶碘∶乙醇∶水＝1∶0.05～1∶2～15∶10～40。

2.根据权利要求1所述的黑色书写液，其特征在于所述的水溶性淀粉是羧甲基淀粉、羟乙基淀粉或羟丙基淀粉。

3.根据权利要求1所述的黑色书写液，其特征在于所述的两性表面活性剂是磺基咪唑啉甜菜碱、N-十二烷基丙氨酸或月桂基羟乙基羟丙基咪唑啉磺酸盐。

4.根据权利要求1所述黑色书写液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)A液的制备：按比例取浓硫酸、甲醛和水混合，在室温下搅拌均匀，放置备用；

(2)D液的制备：按比例称取碘化钾、碘、乙醇和水，先在碘化钾和碘中加少量水，搅拌使其溶解，然后加入其余水，再加入乙醇，搅拌至溶解均匀，放置备用；

(3)黑色书写液的制备：按比例称取原料，先将水溶性淀粉放入容器中，加入蒸馏水，加热搅拌至沸腾，待淀粉全部溶解并变成透明溶液后，停止加热，降温至室温，加入A液、D液、两性表面活性剂、甘油、过氧化氢和葡萄糖，继续搅拌使其全部溶解，放置2-3天，即制得黑色书写液。