CN103483911B - 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 (3)
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%、增黑剂0.5-1.0%、增香剂0.2-0.4%;
所述稳定剂为PEG聚糖或聚乙烯醇;
所述润湿剂为甘油、乙二醇、三乙醇胺中一种或两种的混合物;
所述分散剂为聚丙烯酸盐、黄原胶、糊精中一种或两种的混合物;
所述防腐剂为脱氢乙酸、苯甲酸钠、山梨酸中一种;
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混合物;
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。
2.权利要求1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。
3.根据权利要求2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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