CN101812258B - 适用性广泛的中性墨水基料及以其配制的闪光中性墨水 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用性广泛的中粘度水性颜料墨水基料及以其配制的闪光型中粘度水性颜料墨水。所述的墨水基料含有以下重量比例的成分：40～60份去离子水、15～45份醇类、1～10份润湿剂、0.3～10份活性剂、0.5～3份偶联剂、1～5份增稠剂、0.01～1份防冻剂、0.01～0.3份防腐剂、0.05～0.5份消泡剂。该基料具有适用性广的特点，不仅可以用于制备普通中性墨水，而且还特别适合于闪光中性墨水的制备。本发明的闪光中性墨水由60～90份前述的基料、0.1～5份闪光色浆、1～10份改性助剂、5～25份去离子水组成。该中性墨水粘度适当，体系稳定，克服了书写时滞笔、冒水、超墨等缺陷。

Description

适用性广泛的中性墨水基料及以其配制的闪光中性墨水

技术领域

本发明涉及书写材料，具体地说，本发明是一种适用性广泛的中性墨水基料及以其配制的闪光中性墨水。

背景技术

目前，中国是制笔大国，例如：自来水笔年产量已达2亿支左右，居世界之冠；圆珠笔产量超过150亿支为世界之首；活动铅笔年产量约为5亿支是世界第三。但中国并不是制笔强国，有一些制笔业的核心技术尚未掌握。尤其是对具备书写流畅、字迹清晰、色感好、耐晒等优点的市场迅速崛起的中性笔，准备不足，研究不够。作为关键材料的中性墨水在很大程度上还依赖于进口，尤其是一些特种中性笔墨水(如闪光型、荧光型、金属型等)，基本上均从日本、韩国、美国和德国进口。

墨水体系稳定性差将会造成贮存期短、墨水分层并有沉淀物析出，从而导致书写不够流畅、墨迹不连贯、笔头堵塞等一系列问题。目前，普通型中性墨水国内虽已有多项专利申请，但都还存在有一些不足之处。例如：基料通用性差，有害物质残留，墨水体系稳定性改善不够，与其它制笔材料相容性单一等。

中国专利申请CN101319112公开了一种水性颜料中性墨水，它采用聚羧酸盐以改善颜料型墨水易分层、沉淀、墨水贮存稳定性差的缺陷。聚羧酸盐对上述不足确有改善之效果，但其程度有限。

中国专利申请CN101302379则提供了一种染料型中性墨水，其色泽限于五种，它的基料是一种由磺基水杨酸、甲醛和乙酸经缩合而制得的高分子共聚物，由于反应物中包含了浓硫酸、甲醛、磺基水杨酸、乙酸等，在合成过程中对环境可能有所影响，特别是当有甲醛残留物存在时，则对笔的使用者会产生一定的危害。

中国专利申请CN101104760介绍了一种炭黑中性墨水的制备方法，该法与CN1847329、CN1847330和CN1847331分别为无树脂红色、兰色、绿色中性墨水及其制备方法一样，它们的基料存在着对颜(染)料适用性单一缺点。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种中粘度水性颜料墨水(以下简称“中性墨水”)基料，该基料具有适用性广泛的优点，该基料不仅可以用于制备普通中性墨水，而且可以用于制备多种颜色的闪光、荧光等其它中性墨水。

本发明的第二目的是提供一种闪光型中粘度水性颜料墨水(以下简称“闪光中性墨水”)及其制备方法，该中性墨水采用实现本发明第一目的所获得的中性墨水基料。

为了实现上述的发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种中性墨水基料，含有以下重量比例的成分：

去离子水      40～60份

醇类          15～45份

润湿剂        1～10份

活性剂        0.3～10份

偶联剂        0.5～3份

增稠剂        1～5份

防冻剂        0.01～1份

防腐剂        0.01～0.3份

消泡剂        0.05～0.5份。

所述的醇类是乙二醇、丙三醇、丁醇、苯甲醇、叔丁醇、戊醇、异戊二醇中的一种或其结合。

所述的润湿剂是磺基琥珀酸盐、十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚、聚醚改性的硅氧烷类、聚氧乙烯乙二醇烷基酯中的一种。

所述的活性剂是氟碳表面活性剂。

所述的增稠剂是羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、聚乙烯醇、丙烯酸类单体乳液聚合物、聚丙烯醇酯胺盐中的一种或其组合物。

所用的偶联剂是钛酸酯类或硅烷类的化学品。

为实现本发明的第二目的，本发明还提供一种闪光中性墨水，包含前述的中性墨水基料。

闪光中性墨水，含有以下重量比例的成分：

基料            60～90份

闪光色浆        0.1～5份

改性助剂        1～10份

去离子水        5～25份。

所用的改性助剂，由以下重量比例的组分组成：

润湿剂        5～10份

活性剂        0.5～3份

色浆处理剂    2～5份

流变助剂      1～5份。

其中：

润湿剂可以是离子型或非离子型的，如：磺基琥珀酸盐、十二烷基碘酸钠、聚氧乙烯烷基醚、聚醚改性的硅氧烷类、聚氧乙烯乙二醇烷基酯。

活性剂可以是包括氟碳系列表面活性剂在内的离子型或非离子型化学物质，如国产FC、FN系列，6201、7602等；国外产品如：Zonyl(Du Pont公司)、Fluorad(3M公司)、Monflor(ICI公司)等；

色浆处理剂可以是选用仲胺、叔胺、三乙醇胺、山梨糠醇等有机化合物；

流变助剂可以是纤维素衍生物、纤维素酯、聚乙烯醇、丙烯酸乳液等。

本发明的闪光中性墨水的制备方法，先制备前述的中性墨水基料，然后中性墨水基料与闪光色浆混合制得闪光中性墨水。

该闪光中性墨水的制备方法，具体采用以下步骤：

A.中性墨水基料的制备：

在常温下将前述中性墨水基料配方中的去离子水、醇类、润湿剂、活性剂、偶联剂注入反应器中，充分搅拌混溶，经1～3小时后，在搅拌条件下滴入pH调节剂，继续搅拌0.5～1.5小时后加入防冻剂、防腐剂、消泡剂和增稠剂，再搅拌15～30分钟，即得中性墨水基料；

B.闪光中性墨水的制备：

将中性墨水基料、闪光色浆和改性助剂置于反应器中，控制搅拌转速在60～450rpm下，经1～3小时后，加入去离子水、pH调节剂，调节粘度和pH值；最后加入消泡剂，静置消泡后出料，即得中性墨水。

本发明所用的消泡剂和pH调节剂是常规的。消泡剂可以是：水性硅油、辛醇、有机硅聚醚或其混合物；pH调节剂可以是包括有机胺在内的胺类化合物，如二甲氨基乙醇。

由本发明所制取的闪光中性墨水可在多种基材上书写、划线或标记，如：普通纸张、特种纸张、牛皮、棉布、化纤布、无纺布、木板等。应用范围广泛。

本发明产品与其它市售品或已有专利技术的差异是：

(1)现有技术中，墨水基料一般采用树脂型高聚物作为颜(染)料载体，而本发明则使用了工艺简便的复配技术，通过复配物自身增稠的特点而达到所需的粘稠度，以此作为体系的主要组成；

(2)本发明的基料克服了现有技术中基料与色浆相容性单一的缺点，本发明基料与各种色浆都具有很好的兼容性，其相容的特点具有广泛性。除色泽外，甚至可用此同一基料在添加特定的改性助剂后制备出闪光型、荧光型、金属型中性墨水等。由于这种通用性，可以极大地降低了生产成本；

(3)对环境无污染，对使用者具有高的安全性；铅等有害重金属离子的浓度均小于3ppm；

(4)产品综合性能优良，贮存稳定性高；

(5)由于本发明具有良好的触变等性能，可以减少笔芯中尾塞油的使用量，有利于制笔成本的下降；

(6)采用常温复配技术，具有节能效果，也有利于降低生产成本；

(7)添加有偶联物质，与同类墨水相比较，本发明具有较高的色牢度，并适宜在多种基材上书写、划线或标记，如：普通纸张、特种纸张、牛皮、棉布、化纤布、无纺布、木板等。

本发明具有以下的优点：

1、开发了一种通用性极好的墨水基料，以该基料可以配制出多种颜色、多种类型(如：普通型、闪光型、荧光型等)的中性墨水；

2、墨水稳定性好，长期贮存亦无沉析物出现，不分层，不堵塞笔头；

3、书写流畅，书写长度大于400m；

4、粘度适当，具有一定的触变性、假缩性和流变性，从而达到既保证体系稳定又克服了书写时滞笔、冒水、超墨等缺陷；

5、工艺简单，常温复配操作，生产过程中能源消耗量少；

6、生产过程中无三废产生，产品无有害残留物，是一种环境友好和绿色环保产品，对环境和人体安全无害。

附图说明

图1是用于书写测试的笔构造示意图。

附图标记说明：1.尾塞油；2.油管；3.中性墨水；4.连接件；5.笔尖；6.圆珠。

具体实施方式

实施例1玫红色闪光中性墨水

取以下原料制备中性墨水基料：

去离子水              60公斤

乙二醇                15公斤

十二烷基磺酸钠        10公斤

Zonyl 8868(杜邦)      0.3公斤

二羟酰基乙二撑钛酸酯  3公斤

羟甲基纤维素          1公斤

丙二醇                1公斤

苯并三唑              0.01公斤

水性硅油              0.5公斤。

在常温下将去离子水、乙二醇、十二烷基磺酸钠、Zonyl 8868、二羟酰基乙二撑钛酸酯注入反应器中，充分搅拌混溶，经2小时后，在搅拌条件下滴入作为pH调节剂的二甲氨基乙醇，继续搅拌1.0小时后加入丙二醇、苯并三唑、水性硅油和羟甲基纤维素，再搅拌20分钟，即得中性墨水基料。

取以下原料制备玫红色闪光中性墨水：

前述的中性墨水基料  60公斤

玫红色闪光色浆      2.5公斤

改性助剂            5公斤

去离子水            15公斤。

改性助剂由以下原料组成：2.5公斤十二烷基磺酸钠、1.0公斤Zonyl8868、0.75公斤山梨糠醇和0.75公斤聚乙烯醇。

将中性墨水基料、闪光色浆和改性助剂置于反应器中，控制搅拌转速在300rpm下，经2小时后，加入去离子水、pH调节剂二甲氨基乙醇，调节粘度和pH值；最后加入消泡剂水性硅油，静置消泡后出料，即得玫红色闪光中性墨水。

本实施例所得的中性墨水基料，还可以用于紫色闪光中性墨水、绿色闪光中性墨水等。

实施例2蓝色闪光中性墨水

取以下原料制备中性墨水基料：

去离子水                60公斤

丙三醇                  45公斤

十二烷基磺酸钠          1公斤

Fluorad FC-4430         10公斤

二羟酰基乙二撑钛酸酯    0.5公斤

羟乙基纤维素            5公斤

丙二醇                  0.01公斤

苯并三唑                0.3公斤

水性硅油                0.05公斤。

在常温下将去离子水、丙二醇、十二烷基磺酸钠、Fluorad FC-4430、二羟酰基乙二撑钛酸酯注入反应器中，充分搅拌混溶，经3小时后，在搅拌条件下滴入二甲氨基乙醇，继续搅拌0.5小时后加入丙二醇、苯并三唑、水性硅油和羟甲基纤维素，再搅拌30分钟，即得中性墨水基料。

取以下原料制备玫红色闪光中性墨水：

前述的中性墨水基料    90公斤

蓝色闪光色浆          2.5公斤

改性助剂              5公斤

去离子水              15公斤。

改性助剂由以下原料组成：2.5公斤十二烷基磺酸钠、1.0公斤Zonyl8868、0.75公斤山梨糠醇和0.75公斤聚乙烯醇。

将中性墨水基料、闪光色浆和改性助剂置于反应器中，控制搅拌转速在450rpm下，经1小时后，加入去离子水、pH调节剂二甲氨基乙醇，调节粘度和pH值；最后加入消泡剂水性硅油，静置消泡后出料，即得蓝色闪光中性墨水。

本实施例所得的中性墨水基料，还可以用于紫色闪光中性墨水、绿色闪光中性墨水等。

实施例3普通黑色中性墨水

采用实施例1所得的中性墨水基料，配合普通的黑色色浆，经充分搅拌均匀，就可以得到普通黑色中性墨水。

从以上各实施例可以看出：本发明的中性墨水基料具有很广泛的适应性，不仅可用于制备各种颜色的闪光中性墨水，而且可以制得普通黑色中性墨水。该中性墨水基料还具有容易贮存的特点，因而给大规模的个性化生产带来了很大的方便。平时可以生产出比较大量的中性墨水基料，当需要生产某种颜色的闪光中性墨水时，可以立即进行闪光中性墨水的复配。比直接复配闪光中性墨水，速度快，效率高。

各实施例所得的墨水采用图1所示的书写笔进行测试，所用标准为QB/T2625-2003。实验时，将中性墨水3装入油管2内，以尾塞油1进行密封，然后通过连接件4与笔尖5连接，通过笔尖5上的圆珠6进行书写。测试时，测试温度为15～25℃，测试湿度50～70％，书写荷重100g，书写角度50～70度，书写速度4.0～5.0m/min，书写纸TSO14145。测试结果各实施例的书写长度均大于400米，判定结果均为合格。

各实施例中，铅等有害重金属离子的浓度均小于3ppm。

以上对本发明所提供的适用性广泛的中性墨水基料及以其配制的闪光中性墨水进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种中性墨水基料，其特征在于，含有以下重量比例的成分：

2.根据权利要求1所述的中性墨水基料，其特征在于：所述的醇类是乙二醇、丙三醇、丁醇、苯甲醇、叔丁醇、戊醇、异戊二醇中的一种或其结合。

3.根据权利要求1所述的中性墨水基料，其特征在于：所述的润湿剂是磺基琥珀酸盐、十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚、聚醚改性的硅氧烷类、聚氧乙烯乙二醇烷基酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的中性墨水基料，其特征在于：所述的活性剂是氟碳表面活性剂。

5.根据权利要求1所述的中性墨水基料，其特征在于：所述的增稠剂是羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、聚乙烯醇、丙烯酸类单体乳液聚合物、聚丙烯醇酯胺盐中的一种或其组合。

6.一种闪光中性墨水，其特征在于：包含权利要求1至5中任意一项所述的中性墨水基料。

7.根据权利要求6所述的闪光中性墨水，其特征在于，含有以下重量比例的成分：

基料        60～90份

闪光色浆    0.1～5份

改性助剂    1～10份

去离子水    5～25份。

8.权利要求6所述的闪光中性墨水的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：

A.中性墨水基料的制备：

在常温下将权利要求1所述的去离子水、醇类、润湿剂、活性剂、偶联剂注入反应器中，充分搅拌混溶，经1～3小时后，在搅拌条件下滴入pH调节剂，继续搅拌0.5～1.5小时后加入防冻剂、防腐剂、消泡剂和增稠剂，再搅拌15～30分钟，即得中性墨水基料；

B.闪光中性墨水的制备：

将中性墨水基料、闪光色浆和改性助剂置于反应器中，控制搅拌转速在60～450rpm下，经1～3小时后，加入去离子水、pH调节剂，调节粘度和pH值；最后加入消泡剂，静置消泡后出料，即得中性墨水。

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