CN103483911A - 一种黑色墨水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以腐植酸钠为色料的黑色墨水及其制备方法，其包括以下重量百分比的配料：腐植酸钠色料5-10%、稳定剂5-10%、润湿剂5-15%、分散剂5-10%、防腐剂0.1-0.3%、消泡剂0.2-0.5%、增黑剂0.5-1.0%、增香剂0.2-0.4%、去离子水50-70%；本发明提供的墨水具有绿色环保，工艺简单，成本低廉，以及书写流畅，性能稳定，颜色浓郁，味道清香等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种墨水及其制备方法，具体地讲是一种以腐植酸钠为色料的黑色墨水及其制备方法。
背景技术
墨水是一种含有色素或染料的液体，墨水被用于书写或绘画。墨水的配方中含有一些对人体伤害的化学物质，且大部分颜料的墨迹很容易褪色，不利于文稿的保藏。碳素墨水为现在自来水笔使用最广泛的黑色墨水，主要色料是炭黑，炭黑是有机物不完全燃烧或裂解的产物，主要成分是碳，是一种不亲水的黑色粉末，即使将其磨得很细，加水后也不能制成墨水，必须经处理或添加具有特殊功能的助剂，才能制成墨水，该工艺复杂、费用较高、“三废”严重，且由于水固体含量一般较高，其不溶于水也没有自分散性，长时间放置容易产生分层和沉淀，也容易造成笔头堵塞，为解决这样的问题通常会加入分散剂，稳定剂、悬浮剂、乳化剂等，使炭黑长期稳定在水中分散、悬浮，增加了工艺的复杂性及成本。碳素墨水一般存在书写不流畅，若间歇书写则很容易干涸以致堵塞笔具的现象，更不能满足电脑绘图。
无污染是现代社会对墨水的基本要求，因此墨水的配方中要尽量减少有毒和腐蚀性成分。这主要体现为由有机溶剂型向更为环保理念的水基墨水发展。因此，发明一种环保，不易堵塞笔具且成本低廉的新型黑色墨水十分有必要。
发明内容
本发明目的在于提供一种绿色环保、性价比高、工艺简单、防笔头堵塞、味道清香、性能稳定的黑色墨水，该墨水组成物及质量百分比为：腐植酸钠5-10%，稳定剂5-15%，润湿剂5-15%，分散剂5-10%，防腐剂0.1-0.3%，消泡剂0.2-0.5%，去离子水30-70%。
本发明中所述润湿剂为甘油、乙二醇、三乙醇胺中一种或两种的任意比混合物。
本发明中所述分散剂为水溶性的聚丙烯酸盐、黄原胶、糊精中一种或两种的任意比混合物。
本发明中所述防腐剂为脱氢乙酸、苯甲酸钠、山梨酸中一种。
本发明中所述消泡剂为三甲基硅油、二甲基聚硅氧烷、硅酮膏中一种或两种的任意比混合物。
本发明墨水中还可以添加质量百分比0.5-1.0%的增黑剂、质量百分比0.2-0.4%的增香剂，所述增黑剂为石榴皮汁液，增香剂为丁香提取物，其中石榴皮汁液制备方法如下：将石榴皮捣成浆，按100g添加200-300g水的比例在浆料中加入水，混匀后置于50-70℃超声波处理25-30分钟，过滤除渣即得到石榴皮汁液；丁香提取物为常规市购产品。
本发明黑色墨水的制备方法如下：
（1）将质量百分比50-70%的去离子水分成两份，一份加热到78-82℃，将质量百分比5-10%分散剂、质量百分比5-15%稳定剂加入加热后的去离子水中，搅拌，速度由慢到快，控制转速500-1500r/min，搅拌到无色透明状；
（2）加入质量百分比5-15%的润湿剂，继续充分搅拌8-12分钟；
（3）在另一份去离子水中加入质量百分比5-10%的腐植酸钠搅拌溶解，将腐植酸钠溶液加入步骤（2）溶液中，混匀，再加入质量百分比0.2-0.5%的消泡剂，搅拌35-45分钟；
（4）最后加入质量百分比0.1-0.3%的防腐剂，搅拌25-30分钟使体系均匀，静置、过滤，即得到黑色墨水。
本发明制备方法中质量百分比0.5-1.0%的增黑剂在步骤（3）添加，质量百分比0.2-0.4%的增香剂在步骤（4）中添加。
本发明中腐植酸钠是常规市购产品。
腐植酸钠为乌黑晶亮，闪着漂亮光泽的无定性颗粒，其溶液呈墨黑色，系由褐煤煤里提出的多功能高分子化合物，性能类似炭黑色浆但无不溶于水的成分，具有很大的内表面积，有较强的吸附，交换，络合，螯合能力。腐植酸钠没有毒性和腐蚀性，使用后可降解，极易溶于水，形成溶液，长期静置也不会分层形成沉淀，稳定性好，用它做色料可以解决目前现有技术不足。另外腐植酸钠本身就具有防腐，抗菌作用，可减少防腐剂用量；腐植酸钠在工业上用做水的稳定剂，可减少稳定剂用量。
本发明黑色墨水按自来水笔用墨水行业标准---非颜料型墨水QB/T 1745.1-2011试验方法进行检验，各项技术指标都达到合格标准。
本发明具有以下优点：
1、腐植酸钠无毒无害，极易溶于水，省去使用增溶剂，腐植酸钠本身就具有防腐，稳定作用，可减少防腐剂、稳定剂用量；
2、工艺简单、成本低廉，味道清香、颜色浓郁；
3、书写流畅耐久，性能稳定，不会堵塞笔头；
4、使用了药食两用的石榴皮，丁香，苯甲酸钠等做原料，安全、绿色天然环保，性价比高。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细描述，但并不因此将本发明限制在所述内容中。
实施例1：本黑色墨水的组成物及质量百分比为：腐植酸钠5%，稳定剂PEG聚糖5%，润湿剂（甘油、乙二醇）12.8%，分散剂聚丙烯酸盐5%，防腐剂苯甲酸钠0.3%，消泡剂三甲基硅油0.5%，去离子水70%、增黑剂石榴皮汁液1.0%、增香剂丁香提取物0.4%。
本黑色墨水的制备方法如下：
（1）将质量百分比700g的去离子水分成两份，一份500g加热到80℃，将50g聚丙烯酸盐、50g PEG聚糖加入加热后的去离子水中，搅拌，速度由慢到快，控制转速1500r/min，搅拌到无色透明状；
（2）加入128g的润湿剂（80g甘油、48g乙二醇），继续充分搅拌10分钟；
（3）在另一份200g去离子水中加入50g腐植酸钠搅拌溶解，将腐植酸钠溶液加入步骤
（2）溶液中，混匀，再加入1g石榴皮汁液、5g三甲基硅油，搅拌40分钟；
（4）最后加入3g苯甲酸钠、丁香提取物4g，搅拌30分钟使体系均匀，静置24h、减压过滤，即得到黑色墨水。
其中石榴皮汁液制备方法如下：石榴皮捣成浆，在100g浆料中加入300g水，混匀后置于70℃超声波处理25分钟，过滤除渣即得到石榴皮汁液。
产品外观：墨水无悬浮物、结膜、分层、沉淀现象，颜色浓郁，味道清香；本产品经20名在校师生使用，全部感觉书写流畅，且字迹清晰，无晕染。
按QB/T 1745.1-2011试验方法进行检验结果对照：
实施例2：本黑色墨水的组成物及质量百分比为：腐植酸钠10%，稳定剂PEG聚糖13.8%，润湿剂（甘油、三乙醇胺）15%，分散剂黄原胶10%，防腐剂山梨酸0.2%，消泡剂三甲基硅油0.3%，去离子水50%、增黑剂石榴皮汁液0.5%、增香剂丁香提取物0.2%。
本黑色墨水的制备方法如下：
（1）将质量百分比500g的去离子水分成两份，一份300g加热到82℃，将138g PEG聚糖、100g黄原胶加入加热后的去离子水中，搅拌，速度由慢到快，控制转速1000r/min，搅拌到无色透明状；
（2）加入150g的润湿剂（100g甘油、50g乙二醇），继续充分搅拌12分钟；
（3）在另一份200g去离子水中加入100g腐植酸钠搅拌溶解，将腐植酸钠溶液加入步骤（2）溶液中，混匀，再加入5g石榴皮汁液、3g三甲基硅油，搅拌35分钟；
（4）最后加入1g山梨酸、2g丁香提取物，搅拌25分钟使体系均匀，静置24h、减压过滤，即得到黑色墨水；
其中石榴皮汁液制备方法如下：石榴皮捣成浆，在100g浆料中加入250g水，混匀后置于60℃超声波处理28分钟，过滤除渣即得到石榴皮汁液。
产品外观：墨水无悬浮物、结膜、分层、沉淀现象，颜色浓郁，味道清香。本实施例墨水提供给20名在校师生使用，感觉书写流畅，间歇书写，仍能良好的出墨，且字迹黑白分明，颜色有光泽。
按QB/T 1745.1-2011试验方法进行检验结果对照
实施例3：本黑色墨水的组成物及质量百分比为：腐植酸钠8%，稳定剂聚乙烯醇15%，润湿剂甘油5%，分散剂糊精8%，防腐剂苯甲酸钠0.1%，消泡剂（三甲基硅油、二甲基聚硅氧烷）0.2%，去离子水62.7%、增黑剂石榴皮汁液0.7%、增香剂丁香提取物0.3%。
本黑色墨水的制备方法如下：
（1）将质量百分比627g的去离子水分成两份，一份427g加热到78℃，将150g 聚乙烯醇、80g糊精加入加热后的去离子水中，搅拌，速度由慢到快，控制转速500r/min，搅拌到无色透明状；
（2）加入50g的润湿剂甘油，继续充分搅拌8分钟；
（3）在另一份200g去离子水中加入80g腐植酸钠搅拌溶解，将腐植酸钠溶液加入步骤（2）溶液中，混匀，再加入7g石榴皮汁液、2g消泡剂（1g三甲基硅油、1g二甲基聚硅氧烷）0.2%，搅拌45分钟；
（4）最后加入1g苯甲酸钠、3g丁香提取物，搅拌30分钟使体系均匀，静置24h、减压过滤，即得到黑色墨水；
其中石榴皮汁液制备方法如下：石榴皮捣成浆，在100g浆料中加入200g水，混匀后置于50℃超声波处理30分钟，过滤除渣即得到石榴皮汁液。
产品外观：墨水无悬浮物、结膜、分层、沉淀现象，颜色浓郁，味道清香；本实施例提供给20名在校师生使用，感觉书写流畅，且字迹黑白分明，线条饱满。
按QB/T 1745.1-2011试验方法进行检验结果对照
实施例4：本黑色墨水的组成物及质量百分比为：腐植酸钠9%，稳定剂聚乙烯醇11.3%，润湿剂（乙二醇、三乙醇胺）14%，分散剂10%（糊精、黄原胶），防腐剂脱氢乙酸0.3%，消泡剂硅酮膏0.4%，去离子水55%。
本黑色墨水的制备方法如下：
（1）将质量百分比550g的去离子水分成两份，一份350g加热到80℃，将100g分散剂（糊精40g、黄原胶60g）、113g聚乙烯醇加入加热后的去离子水中，搅拌，速度由慢到快，控制转速800r/min，搅拌到无色透明状；
（2）加入140g的润湿剂（70g乙二醇、70g三乙醇胺），继续充分搅拌10分钟；
（3）在另一份200g去离子水中加入90g腐植酸钠搅拌溶解，将腐植酸钠溶液加入步骤（2）溶液中，混匀，再加入4g硅酮膏，搅拌40分钟；
（4）最后加入3g脱氢乙酸，搅拌30分钟使体系均匀，静置24h、减压过滤，即得到黑色墨水。
产品外观：墨水无悬浮物、结膜、分层、沉淀现象，颜色浓郁；本产品经20名在校师生使用，全部感觉书写流畅，且字迹清晰，无晕染。
按QB/T 1745.1-2011试验方法进行检验结果对照：
Claims (10)
1.一种黑色墨水，其特征在于其组成物及质量百分比为：腐植酸钠5-10%，稳定剂5-15%，润湿剂5-15%，分散剂5-10%，防腐剂0.1-0.3%，消泡剂0.2-0.5%，去离子水50-70%。
2.根据权利要求1所述黑色墨水，其特征在于：稳定剂为PEG聚糖或聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述黑色墨水，其特征在于：润湿剂为甘油、乙二醇、三乙醇胺中一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述黑色墨水，其特征在于：分散剂为聚丙烯酸盐、黄原胶、糊精中一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述黑色墨水，其特征在于：防腐剂为脱氢乙酸、苯甲酸钠、山梨酸中一种。
6.根据权利要求1所述黑色墨水，其特征在于：消泡剂为三甲基硅油、二甲基聚硅氧烷、硅酮膏中一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述黑色墨水，其特征在于：墨水中还包括质量百分比0.5-1.0%的增黑剂、质量百分比0.2-0.4%的增香剂。
8.根据权利要求7所述黑色墨水，其特征在于：增黑剂为石榴皮汁液，增香剂为丁香提取物，其中石榴皮汁液制备方法如下：将石榴皮捣成浆，按100g添加200-300g水的比例在浆料中加入水，混匀后置于50-70℃超声波处理25-30分钟，过滤除渣即得到石榴皮汁液。
9.权利要求1-8任一项所述的黑色墨水的制备方法，其特征在于具体操作步骤如下：
（1）将质量百分比50-70%的去离子水分成两份，一份加热到78-82℃，将质量百分比5-10%分散剂、质量百分比5-15%稳定剂加入加热后的去离子水中，搅拌，速度由慢到快，控制转速500-1500r/min，搅拌到无色透明状；
（2）加入质量百分比5-15%的润湿剂，继续充分搅拌8-12分钟；
（3）在另一份去离子水中加入质量百分比5-10%的腐植酸钠搅拌溶解，将腐植酸钠溶液加入步骤（2）溶液中，混匀，再加入质量百分比0.2-0.5%的消泡剂，搅拌35-45分钟；
（4）最后加入质量百分比0.1-0.3%的防腐剂，搅拌25-30分钟使体系均匀，静置、过滤，即得到黑色墨水。
10.根据权利要求9所述黑色墨水的制备方法，其特征在于：质量百分比0.5-1.0%的增黑剂在步骤（3）添加，质量百分比0.2-0.4%的增香剂在步骤（4）中添加。
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