CN102268206B - 中性笔用黑色墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中性笔用黑色墨水，由如下重量百分比的原料组成：碳黑色浆30％～40％，有机硅改性丙烯酸树脂乳液5％～30％，溶剂10％～30％，增稠剂0.3％～0.8％，pH调节剂1％～3％，润滑剂0.2％～2.0％，防锈剂0.3％～2.0％，防腐剂0.2％～2.0％，消泡剂0.02％～0.5％，去离子水余量。该墨水具有分散均匀，粘度适宜，体系稳定性高，耐高低温性好等优点；制成的中性笔书写流畅但不泄漏，笔的脱帽时间长，可在-20℃～60℃环境中正常书写。本发明还公开了该墨水的制备方法，具有过程易于控制，便于调节的特点。

Description

中性笔用黑色墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及墨水及其制备领域，具体涉及一种中性笔用黑色墨水及其制备方法。

背景技术

中性笔(即中性墨水笔)因其具有书写流畅润滑、字迹清晰、色泽好，而且速干、不沾不透、耐水、耐晒、保存期长等优点，成为国际上最流行的一种书写工具。中性笔所使用的墨水粘度介于油性圆珠笔墨水的粘度(1000～20000mPa·s)与水性圆珠笔墨水粘度(＜10mPa·s)之间，并具有良好的触变性，当中性笔用墨水储存于笔管中时，墨水处于高粘滞状态，防止墨水通过笔尖泄漏；书写时，笔头内的滚珠滑动时，产生的剪切力使墨水稀化，粘度降低，从而墨水可以流过笔尖进行书写。

我国为中性墨水笔生产第一大国，但迄今生产中性墨水笔所用的墨水几乎全部依赖进口，主要源于日本、韩国、美国和德国。国产的中性笔用墨水由于在稳定性、流畅性方面存在缺点，而无法大规模应用。但进口墨水与国内生产的笔头匹配性较差，而国内所生产的中性笔用墨水由于技术方面原因，还存在一些问题：一、稳定性差，保质期短，经过长时间贮存，会出现分层、沉淀现象，书写时会出现断线、笔头堵塞等问题；二、耐温性差，温度变化时，墨水吐墨不均匀，容易发生漏墨或断线；三、脱帽时间短。

黑色中性笔墨水所用的色素碳黑由于其结构的特殊性，原生粒径小，比表面积大，颗粒之间有着极强的作用力，在水中没有自分散性，且研磨过程极易发胀，产生凝胶，是颜料中最难分散的品种之一，当碳黑颗粒不能做到足够细时，由于重力的原因而使墨水产生的分层、沉淀，从而造成堵塞笔头，而当颗粒小于500nm时，在水中的颗粒相互吸引，会倾向团聚，  重新形成大颗粒，  此时墨的形态极不稳定，因此，必须通过适当的表面处理、表面接枝或使用分散剂等方法才能使其稳定地分散于水中。

中国专利ZL200610024695.2中公开了一种中性墨水，包括如下组分：A：水溶性染料0.5～6克，B：分子量＞20万的聚丙烯酰胺1～8克，C：有机水溶性还原剂0.5～4克，D：壬基酚聚乙氧基(5)醚1～6mL，E：去离子水100克；其中，水溶性染料包括：酸性墨水蓝、酸性墨水黑；有机水溶性还原剂包括：抗坏血酸、草酸、草酸钠。该中性墨水，可用于市场所销售的中性墨水笔的灌制，书写性能良好、可稳定保存；此外，该墨水灌装时可不使用液体浮塞酯，从而简化了灌装工艺。但其稳定性还有待进一步提高。

中国专利ZL 200610028026.2中公开了一种颜料碳黑中性笔墨水及其制备方法。这种中性笔墨水的组份重量配比为：碳黑色浆30％～40％，溶剂10～30％，增稠剂1％～5％，抑制挥发剂0.5％～5％，pH调节剂1％～3％，润滑剂1％～2％，防锈剂0.5％～2％，防腐剂0.5％～2％，去离子水30％～50％。该中性笔墨水具有工艺简单，成本低廉，色泽鲜亮以及优良的书写性能，但其稳定性还有待进一步提高。

发明内容

本发明提供了一种具有很好的高低温稳定性和清晰度的中性笔用黑色墨水。

本发明还提供了一种中性笔用黑色墨水的制备方法，该方法易于控制，便于调节。

一种中性笔用黑色墨水，由如下重量百分比的原料组成：碳黑色浆30％～40％，有机硅改性丙烯酸树脂乳液5％～30％，溶剂10％～30％，增稠剂0.3％～0.8％，pH调节剂1％～3％，润滑剂0.2％～2.0％，防锈剂0.3％～2.0％，防腐剂0.2％～2.0％，消泡剂0.02％～0.5％，去离子水余量。

所述的碳黑色浆的制备方法包括步骤：

(1)将阴离子分散剂溶于去离子水中，用氨水调节pH值为7.5-9.5，得到阴离子分散剂水溶液，再加入碳黑至阴离子分散剂水溶液中，混合至少0.5小时使碳黑充分润湿，然后加入聚季铵盐阳离子，混合至少0.5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；

(2)向步骤(1)的一次产物中重复交替加入阴离子分散剂和聚季铵盐阳离子多次，操作同步骤(1)，得到多次产物，完成多个双电层组装；

(3)向步骤(1)的一次产物或步骤(2)的多次产物中加入阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂及适量消泡剂，混合均匀后砂磨4小时～8小时，制得碳黑色浆；

以单个双电层组装计，所述的阴离子分散剂的加入量为碳黑色浆质量的0.1％～3％，所述的聚季铵盐阳离子的加入量为碳黑色浆质量的0.1％～3％；

所述的碳黑的加入量为碳黑色浆质量的35％～45％；

所述的阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂的加入量为碳黑色浆质量的5％～12％。

按照前期研究结果，所述的阴离子分散剂和聚季铵盐阳离子的组装时间0.5小时已经足够，可以实现聚电解质的吸附平衡。聚电解质的浓度不可太高，由于每一层组装完全后，并没有经过过滤步骤以除去未吸附的多余聚电解质，如果浓度太高，那么未吸附的聚电解质较多，在加入相反电荷的聚电解质后容易引起轻微沉淀，碳黑的加入量为碳黑色浆质量的35％～45％；以单个双电层组装计，阴离子分散剂的加入量为碳黑色浆质量的0.1％～3％，聚季铵盐阳离子的加入量为碳黑色浆质量的0.1％～3％，已经足够完全组装相应的碳黑比表面积，在此情况下，未吸附的聚电解质量很少，可以不需过滤直接加入相反电荷的聚电解质仍然不会引起沉淀。

双电层的厚度可以通过组装的层数实现有效调节，向步骤(1)的一次产物中重复交替加入阴离子分散剂和聚季铵盐阳离子n次，完成n+1个双电层的组装膜结构。由于双电层间具有较大的排斥力，1-2个组装双电层结构对于碳黑的有效分散已经足够，更多的双电层结构并不能明显增加分散效果；其中，n为正整数。

所述的混合采用搅拌混合的方式，搅拌速度优选为400～1000转/分钟。

所述的阴离子分散剂选用聚苯乙烯磺酸钠、聚羧甲基纤维素钠、聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、海藻酸钠、聚丙烯酸钠中的一种。

所述的聚季铵盐阳离子选用聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-苄基，N，N-二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-乙基，N，N-二甲基溴化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-丁基，N，N-二甲基溴化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-十六烷基，N，N-二甲基溴化铵中的一种。

所述的阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂具有较多的丙烯酸负电荷，在研磨过程中，可以在最外层带正电的分散碳黑颗粒上有效吸附，进一步增加了双电层的排斥力，同时增加了碳黑颗粒与研磨树脂间的相容性，从而使研磨完全的碳黑细小颗粒稳定、均匀地悬浮在整个色浆体系中；可选用阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂美国庄臣(Johnson)J678、阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂罗门哈斯(Rohm&Haas)M-101等市售产品中的一种。

所述的有机硅改性丙烯酸树脂乳液是非极性有机硅改性的丙烯酸树脂乳液。所述的非极性有机硅改性的丙烯酸树脂乳液可选用日本Nissin公司的NS-651、R-170EM、FE-230N等市售产品中的一种。

所述的增稠剂优选黄原胶、韦兰胶、黄芪胶、瓜尔胶、羟乙基纤维素、丙烯酸盐或丙烯酸酯类化合物的共聚物。墨水的粘度可根据不同笔尖的需求通过调节增稠剂的用量进行调节。

所述的溶剂选用水溶性醇溶剂，优选乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，3-丁二醇、季戊二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、丙三醇、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚中的一种。

中性笔用墨水多为弱碱性，其pH值一般为7～9，可通过pH调节剂来调节墨水的pH值。所述的pH调节剂选用有机胺，优选乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等中的一种。

所述的润滑剂选用高级脂肪酸系表面活性剂、磷酸系表面活性剂、聚硅氧烷系表面活性剂等中的一种。添加润滑剂可以使使用所述墨水的笔头在书写时的耐磨性大大提高，书写更加流畅，笔迹粗细均匀，字体色泽深浓，彻底防水；长期放置不干头，挂笔不漏。

所述的防锈剂是苯并三唑或甲基苯并三唑等。

所述的防腐剂是苯甲酸钠、山梨酸钾、1，2-苯并异噻唑酮-3等中的一种。

所述的消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅氧烷、苯乙酸月桂醇酯、聚醚等中的一种。

所述的中性笔用黑色墨水的制备方法，包括以下步骤：

a.将增稠剂溶于部分去离子水中，溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；

b.将溶剂与部分去离子水混合配制成溶剂混合物；

c.将碳黑色浆、有机硅改性丙烯酸树脂乳液、步骤b中的溶剂混合物、润滑剂、防锈剂、防腐剂、消泡剂和余下的去离子水混合均匀，经乳化和研磨，得到浆状物；

d.向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液和pH调节剂，混合均匀后过滤，得到粘稠液体状中性笔用黑色墨水。

所述的增稠剂溶液和溶剂混合物中去离子水的用量并没有严格的限制，对中性笔用黑色墨水的性能没有影响，适量即可。

步骤c中，所述的乳化时间优选为15分钟～30分钟；所述的砂磨时间优选为30分钟～60分钟。时间太短，砂磨效果不够，长于60分钟，颗粒的细度已经没有明显下降了，不需要继续砂磨。

步骤d中，所述的混合可采用搅拌混合的方式，搅拌的时间优选15分钟～30分钟。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明在充分考虑碳黑色浆稳定性及与墨水配方相容性的基础上，通过预先在碳黑表面层层交替自组装上阴阳聚电解质，实现碳黑色浆中碳黑的高效分散，然后在阴离子聚丙烯酸研磨树脂中进一步分散，经研磨后，碳黑颗粒细度小而均匀，并保证色浆在墨水中不沉淀、不结块；得到的中性墨水具有颜料分散均匀，粒径分布窄(碳黑粒径稳定在100nm～300nm)，体系稳定，温度变化时粘度稳定等特点。通过采用非极性有机硅改性的丙烯酸树脂乳液，可以减少墨水在纸张表面带微弱极性的微孔中的毛细管扩渗作用，从而减少纸张书写后背渗、模糊的现象，提高墨迹清晰度和分辨率。解决了中性笔用墨水配制中的稳定性问题和墨迹渗透性问题，使中性笔用墨水在保证书写流畅和不泄漏的同时，具有很好的高低温稳定性和清晰度。

本发明中性笔用墨水具有分散均匀，粘度适宜，体系稳定性高，高低温贮存保质期长，高温70℃可稳定存放三个月无沉淀且粘度稳定不变及相容性好，耐高低温性好等优点；可广泛适用于各种类型金属滚珠笔头，制成的中性笔书写流畅但不泄漏，笔的脱帽时间长，可在-20℃～60℃环境中正常书写。墨水不含腐蚀性成分，不会腐蚀不锈钢、镍白铜、铅黄铜等金属笔头。

本发明制备方法过程易于控制，便于调节。

具体实施方式

实施例1：

碳黑色浆制备：(1)将0.1g聚苯乙烯磺酸钠(Aldrich公司，分子量为～70000)溶于59.3g去离子水中，用氨水调节pH值为8，得到阴离子分散剂水溶液，再加入35g碳黑至阴离子分散剂水溶液中，高速(转速为400转/分钟)搅拌0.5小时使碳黑充分润湿，然后加入0.1g聚二甲基二烯丙基氯化铵盐阳离子(Aldrich公司，分子量为100000～200000)，高速(转速为400转/分钟)搅拌0.5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；

(2)向步骤(1)中的一次产物中加入5g阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂美国庄臣(Johnson)J678，及0.5g有机硅氧烷消泡剂(德国毕克公司消泡剂，BYK-019)，搅拌混合均匀后，砂磨4小时，制得100g碳黑色浆。

中性墨水制备：a.将黄原胶0.3g溶于10g去离子水中，搅拌使其溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；

b.将2-丙醇溶剂10g与10g去离子水混合配制成溶剂混合物；

c.将30g碳黑色浆、5g有机硅改性丙烯酸树脂乳液NS-651(日本Nissin公司)、步骤b中的溶剂混合物20g、磷酸酯0.2g、苯并三唑0.3g、苯甲酸钠0.2g、有机硅氧烷消泡剂(德国毕克公司消泡剂，BYK-019)0.02g和去离子水5g，搅拌均匀，得到的油墨浆状物置于乳化机高速(转速为1000转/分钟)乳化15分钟，然后置于砂磨机中砂磨60分钟，得到浆状物；

d.向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液、乙醇胺1g和去离子水27.98g，搅拌30分钟后以1um滤芯过滤，得到粘稠液体状中性笔用黑色墨水；包装，制备成中性墨水成品。在18个月内，中性墨水中碳黑粒径稳定在150nm～230nm。

实施例2：

碳黑色浆制备：(1)将3g聚苯乙烯磺酸钠(Sigma公司，分子量为～70000)溶于36.5g去离子水中，用氨水调节pH值为8，得到阴离子分散剂水溶液，再加入45g碳黑至阴离子分散剂水溶液中，高速(转速为600转/分钟)搅拌0.5小时使碳黑充分润湿，然后加入3g聚二甲基二烯丙基氯化铵盐阳离子(Aldrich公司，分子量为100000～200000)，高速(转速为600转/分钟)搅拌0.5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；

(2)向步骤(1)中的一次产物中加入12g阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂美国庄臣(Johnson)J678，及0.5g有机硅氧烷消泡剂(德国毕克公司消泡剂，BYK-019)，搅拌混合均匀后，砂磨4小时，制得100g碳黑色浆。

中性墨水制备：a.将黄原胶0.8g溶于10g去离子水中，搅拌使其溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；

b.将2-丙醇溶剂10g与10g去离子水混合配制成溶剂混合物；

c.将40g碳黑色浆、10g有机硅改性丙烯酸树脂乳液NS-651(日本Nissin公司)、步骤b中的溶剂混合物20g、磷酸酯0.2g、苯并三唑0.3g、苯甲酸钠0.2g、有机硅氧烷消泡剂(德国毕克公司消泡剂，BYK-019)0.02g和去离子水5g，搅拌均匀，得到的油墨浆状物置于乳化机高速(转速为1000转/分钟)乳化15分钟，然后置于砂磨机中砂磨60分钟，得到浆状物；

d.向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液、乙醇胺3g和去离子水10.48g，搅拌30分钟后以1um滤芯过滤，得到粘稠液体状中性笔用黑色墨水；包装，制备成中性墨水成品。在18个月内，中性墨水中碳黑粒径稳定在180nm～250nm。

实施例3：

碳黑色浆制备：(1)将0.5g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(南非沙索AES270N)溶于55.5g去离子水中，用氨水调节pH值为9.5，得到阴离子分散剂水溶液，再加入35g碳黑至阴离子分散剂水溶液中，高速(转速为1000转/分钟)搅拌0.5小时使碳黑充分润湿，然后加入0.5g聚甲基丙烯酰氧乙基N-丁基，N，N-二甲基溴化铵阳离子(分子量10000-50000)，高速(转速为1000转/分钟)搅拌0.5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；

(2)向步骤(1)中的一次产物中加入8g阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂罗门哈斯(Rohm&Haas)M-101，及0.5g有机硅氧烷消泡剂(德国毕克公司消泡剂，BYK-019)，搅拌混合均匀后，砂磨4小时，制得100g碳黑色浆。

中性墨水制备：a.将瓜尔胶0.5g溶于10g去离子水中，搅拌使其溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；

b.将2-丙醇溶剂30g与10g去离子水混合配制成溶剂混合物；

c.将30g碳黑色浆、10g有机硅改性丙烯酸树脂乳液FE-230N(日本Nissin公司)、步骤b中的溶剂混合物40g、磷酸酯2g、苯并三唑2g、苯甲酸钠2g、有机硅氧烷消泡剂(德国毕克公司消泡剂，BYK-019)0.5g和去离子水2g，搅拌均匀，得到的油墨浆状物置于乳化机高速(转速为1000转/分钟)乳化15分钟，然后置于砂磨机中砂磨60分钟，得到浆状物；

d.向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液和乙醇胺1g，搅拌30分钟后以1um滤芯过滤，得到粘稠液体状中性笔用黑色墨水；包装，制备成中性墨水成品。在18个月内，中性墨水中碳黑粒径稳定在120nm～200nm。

实施例4：

碳黑色浆制备：(1)将0.1g聚羧甲基纤维素钠(阿拉丁化学试剂公司，分子量为150000-250000)溶于52.3g去离子水中，用氨水调节pH值为8，得到阴离子分散剂水溶液，再加入35g碳黑至阴离子分散剂水溶液中，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时使碳黑充分润湿，然后加入0.1g聚二甲基二烯丙基氯化铵盐阳离子(Aldrich公司，分子量为100000～200000)，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；

(2)向步骤(1)中的一次产物中加入12g阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂美国庄臣(Johnson)J678，及0.5g苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)，搅拌混合均匀后，砂磨8小时，制得100g碳黑色浆。

中性墨水制备：a.将羟乙基纤维素0.5g溶于10g去离子水中，搅拌使其溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；

b.将乙醇溶剂15g与10g去离子水混合配制成溶剂混合物；

c.将35g碳黑色浆、10g有机硅改性丙烯酸树脂乳液FE-230N(日本Nissin公司)、步骤b中的溶剂混合物25g、磷酸酯0.5g、甲基苯并三唑0.5g、山梨酸钾0.5g、苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)0.1g和去离子水10.9g，搅拌均匀，得到的油墨浆状物置于乳化机高速(转速为1000转/分钟)乳化30分钟，然后置于砂磨机中砂磨30分钟，得到浆状物；

d.向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液和三乙醇胺2g，搅拌30分钟后以1um滤芯过滤，得到粘稠液体状中性笔用黑色墨水；包装，制备成中性墨水成品。在18个月内，中性墨水中碳黑粒径稳定在100nm～180nm。

实施例5：

碳黑色浆制备：(1)将0.1g海藻酸钠(阿拉丁化学试剂公司，分子量为32000-250000)溶于51.9g去离子水中，用氨水调节pH值为8，得到阴离子分散剂水溶液，再加入35g碳黑至阴离子分散剂水溶液中，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时使碳黑充分润湿，然后加入0.1g聚二甲基二烯丙基氯化铵盐阳离子(Aldrich公司，分子量为100000～200000)，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；

(2)向步骤(1)中的一次产物中重新加入0.2g聚苯乙烯磺酸钠，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时使其充分分散，然后加入0.2g聚二甲基二烯丙基氯化铵盐阳离子，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时得到二次产物，完成二个双电层组装；

(3)向步骤(2)中的二次产物中加入12g阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂美国庄臣(Johnson)J678，及0.5g苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)，搅拌混合均匀后，砂磨4小时，制得100g碳黑色浆。

中性墨水制备：a.将韦兰胶0.5g溶于10g去离子水中，搅拌使其溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；

b.将聚乙二醇200溶剂10g与10g去离子水混合配制成溶剂混合物；

c.将30g碳黑色浆、30g有机硅改性丙烯酸树脂乳液FE-230N(日本Nissin公司)、步骤b中的溶剂混合物20g、硬脂酸0.5g、甲基苯并三唑0.5g、山梨酸钾0.5g、苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)0.1g和去离子水5.9g，搅拌均匀，得到的油墨浆状物置于乳化机高速(转速为1000转/分钟)乳化20分钟，然后置于砂磨机中砂磨45分钟，得到浆状物；

d.向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液和三乙醇胺2g，搅拌15分钟后以1um滤芯过滤，得到粘稠液体状中性笔用黑色墨水；包装，制备成中性墨水成品。在18个月内，中性墨水中碳黑粒径稳定在220nm～300nm。

实施例6：

碳黑色浆制备：(1)将0.1g聚苯乙烯磺酸钠(Sigma公司，分子量为～70000)溶于去52.3g离子水中，用氨水调节pH值为8，得到阴离子分散剂水溶液，再加入35g碳黑至阴离子分散剂水溶液中，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时使碳黑充分润湿，然后加入0.1g聚二甲基二烯丙基氯化铵盐阳离子(Aldrich公司，分子量为100000～200000)，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；

(2)向步骤(1)中的一次产物中加入12g阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂美国庄臣(Johnson)J678，及0.5g苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)，搅拌混合均匀后，砂磨4小时，制得100g碳黑色浆。

中性墨水制备：a.将聚丙烯酸钠(阿拉丁试剂公司，分子量～2000)0.5g溶于10g去离子水中，搅拌使其溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；

b.将丙三醇溶剂15g与10g去离子水混合配制成溶剂混合物；

c.将35g碳黑色浆、20g有机硅改性丙烯酸树脂乳液FE-230N(日本Nissin公司)、步骤b中的溶剂混合物25g、硬脂酸0.5g、苯并三唑0.5g、山梨酸钾0.5g、苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)0.1g、和去离子水5.9g，搅拌均匀，得到的油墨浆状物置于乳化机高速(转速为1000转/分钟)乳化15分钟，然后置于砂磨机中砂磨60分钟，得到浆状物；

d.向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液和三乙醇胺2g，搅拌30分钟后以1um滤芯过滤，得到粘稠液体状中性笔用黑色墨水；包装，制备成中性墨水成品。在18个月内，中性墨水中碳黑粒径稳定在200nm～250nm。

对照例1：

利用普通方法制备碳黑色浆：(1)在52.5g用氨水调节pH为8的去离子水溶液中，加入12g聚丙烯酸系研磨树脂美国庄臣(Johnson)J678，然后加入35g碳黑，高速(转速为800转/分钟)搅拌0.5小时使碳黑充分润湿，并补加0.5g苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)，搅拌混合均匀后，砂磨4小时，即可制得100g碳黑色浆。

中性墨水制备：(1)首先将聚丙烯酸钠(阿拉丁试剂公司，分子量～2000)0.5g溶于10g去离子水中，搅拌使其溶解至完全透明，配制好增稠剂溶液；(2)丙三醇溶剂15g与10g去离子水混合配制成溶剂混合物；(3)将碳黑色浆35g、FE-230N乳液(日本Nissin公司)20g、25g溶剂混合物、硬脂酸0.5g，苯并三唑0.5g，山梨酸钾0.5g，苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)0.1g，去离子水5.9g，搅拌均匀；(4)将所制备的油墨浆状物置于乳化机高速(转速为1000转/分钟)乳化15分钟，然后置于砂磨机中砂磨60分钟。(5)砂磨后加入第(1)步制备的增稠剂，三乙醇胺2g，搅拌30分钟后，将所得粘稠液体以1um滤芯过滤、包装，制备成中性墨水成品。在18个月内，中性墨水中碳黑粒径增大到3～5um。

对照例2：

采用实施例6制备的碳黑色浆。

利用普通乳液制备中性墨水：(1)首先将聚丙烯酸钠(阿拉丁试剂公司，分子量～2000)0.5g溶于10g去离子水中，搅拌使其溶解至完全透明，配制好增稠剂溶液；(2)丙三醇溶剂15g与10g去离子水混合配制成溶剂混合物；(3)将碳黑色浆35g、普通未改性聚丙烯酸乳液(庄臣J77)20g、25g溶剂混合物、硬脂酸0.5g，苯并三唑0.5g，山梨酸钾0.5g，苯乙酸月桂醇酯消泡剂(Aldrich公司)0.1g，去离子水5.9g，搅拌均匀；(4)将所制备的油墨浆状物置于乳化机高速(转速为1000转/分钟)乳化15分钟，然后置于砂磨机中砂磨60分钟。(5)砂磨后加入第(1)步制备的增稠剂，三乙醇胺2g，搅拌30分钟后，将所得粘稠液体以1um滤芯过滤、包装，制备成中性墨水成品。在18个月内，中性墨水中碳黑粒径增大到5～15um。

实施例1-6和对照例1-2产品性能指标比较如下：

注：粘度参照国家标准GB/T14624.5-93《油墨粘性检验方法》进行测定。

pH值采用精密pH计测定(25℃)；

书写情况、高低温稳定性检验方法参照中华人民共和国轻工行业标准QB/T2625-2003《中性墨水笔和笔芯》进行检测。

上述结果表明，使用本发明中性笔用墨水的中性笔书写流畅但不泄漏，笔的脱帽时间长，耐高低温性好，可在-20℃～60℃环境中正常书写。

Claims (7)

1.一种中性笔用黑色墨水，由如下重量百分比的原料组成：碳黑色浆30%～40%，非极性有机硅改性丙烯酸树脂乳液5%～30%，溶剂10%～30%，增稠剂0.3%～0.8%，pH调节剂1%～3%，润滑剂0.2%～2.0%，防锈剂0.3%～2.0%，防腐剂0.2%～2.0%，消泡剂0.02%～0.5%，去离子水余量；

所述的增稠剂为黄原胶、韦兰胶、黄芪胶、瓜尔胶、羟乙基纤维素、丙烯酸盐或丙烯酸酯类化合物的共聚物；

所述的碳黑色浆的制备方法包括步骤：

（1）将阴离子分散剂溶于去离子水中，用氨水调节pH值为7.5-9.5，得到阴离子分散剂水溶液，再加入碳黑至阴离子分散剂水溶液中，混合至少0.5小时使碳黑充分润湿，然后加入聚季铵盐阳离子，混合至少0.5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；

（2）向步骤（1）的一次产物中重复交替加入阴离子分散剂和聚季铵盐阳离子多次，得到多次产物，完成多个双电层组装；

（3）向步骤（1）的一次产物或步骤（2）的多次产物中加入阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂及适量消泡剂，混合均匀后砂磨4小时～8小时，制得碳黑色浆；

以单个双电层组装计，所述的阴离子分散剂的加入量为碳黑色浆质量的0.1%～3%，所述的聚季铵盐阳离子的加入量为碳黑色浆质量的0.1%～3%；

所述的碳黑的加入量为碳黑色浆质量的35%～45%；

所述的阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂的加入量为碳黑色浆质量的5%～12%。

2.根据权利要求1所述的中性笔用黑色墨水，其特征在于，步骤（2）中，向步骤（1）的一次产物中重复交替加入阴离子分散剂和聚季铵盐阳离子1次，完成2个双电层组装。

3.根据权利要求1所述的中性笔用黑色墨水，其特征在于，所述的混合采用搅拌混合的方式，搅拌速度为400转/分钟～1000转/分钟。

4.根据权利要求1所述的中性笔用黑色墨水，其特征在于，所述的阴离子分散剂为聚苯乙烯磺酸钠、聚羧甲基纤维素钠、聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、海藻酸钠、聚丙烯酸钠中的一种；

或者，所述的聚季铵盐阳离子为聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-苄基,N,N-二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-乙基,N,N-二甲基溴化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-丁基,N,N-二甲基溴化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-十六烷基,N,N-二甲基溴化铵中的一种。

5.根据权利要求1所述的中性笔用黑色墨水，其特征在于，所述的溶剂是乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,3-丁二醇、季戊二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、丙三醇、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚中的一种；

所述的pH调节剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种；

所述的润滑剂为高级脂肪酸系表面活性剂、磷酸系表面活性剂、聚硅氧烷系表面活性剂中的一种；

所述的防锈剂是苯并三唑或甲基苯并三唑；

所述的防腐剂是苯甲酸钠、山梨酸钾、1,2-苯并异噻唑酮-3中的一种；

所述的消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅氧烷、苯乙酸月桂醇酯、聚醚中的一种。

6.根据权利要求1～5任一项所述的中性笔用黑色墨水的制备方法，包括以下步骤：

a．将增稠剂溶于部分去离子水中，溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；

b．将溶剂与部分去离子水混合配制成溶剂混合物；

c．将碳黑色浆、非极性有机硅改性丙烯酸树脂乳液、步骤b中的溶剂混合物、润滑剂、防锈剂、防腐剂、消泡剂和余下的去离子水混合均匀，经乳化和研磨，得到浆状物；

d．向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液和pH调节剂，混合均匀后过滤，得到粘稠液体状中性笔用黑色墨水。

7.根据权利要求6所述的中性笔用黑色墨水的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述的乳化时间为15分钟～30分钟；所述的砂磨时间为30分钟～60分钟。