CN103897479B - 一种红色中性墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红色中性墨水及其制备方法。该红色中性墨水由红色色浆、卡波姆、流变调节剂、低级醇、低聚糖、润滑剂、防腐防霉剂、pH调节剂、消泡剂、去离子水组成。其制备过程包括：制备卡波姆水溶液，向其中加入保湿剂、流变调节剂、低聚糖、pH调节剂，得到卡波姆凝胶；再加入防腐防霉剂、润滑剂、消泡剂，得到增稠触变基体；再加入微胶囊化永固桃红色浆，得到红色中性墨水。本发明优点为采用包括卡波姆、多糖、流变调节剂和微胶囊化永固桃红色浆组分进行合理配合，使颜料分散均匀，不发生团聚絮凝，所制得的中性墨水稳定性好、防霉性好、脱帽时间长、具有较高的触变性，书写手感流利、线条清晰。

Description

一种红色中性墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种红色中性墨水及其制备方法，属于墨水技术领域。

背景技术

圆珠笔作为一种书写工具，通过笔尖将圆珠笔中的墨水转移到书写介质上来完成字迹等的书写。一种高品质的圆珠笔要求其在书写或不书写时都应该不滴墨、不流淌，且具有书写时要求出墨均匀、字迹线条粗细均匀、颜色适当、附着力好、耐摩等优点。因此，在油性圆珠笔和水性圆珠笔的基础上，人们结合二者的优点，发展出一种中性圆珠笔，其不仅拥有水性墨水的书写润滑流畅性，而且具有很好的防流淌的特点。与传统的书写工具相比，中性圆珠笔显然更符合消费者的要求，更受大家的喜爱。

中性圆珠笔中使用的墨水称为中性墨水。中性墨水具有独特的流变性能，即在没有剪切外力作用下时，粘度非常大，可以确保圆珠笔不滴墨、不流淌；在书写剪切力作用下，墨水的粘度较低且随剪切力变化较小，从而可以保证书写时润滑不断线且出墨量均匀。中性墨水的流变学性能不仅与其增稠剂的种类、溶剂、溶液的浓度、电解质强度、pH值、温度等因素有关，而且与墨水调制过程中所使用的颜料色浆、各种助剂例如表面张力调节剂、pH调节剂、防腐剂和保湿剂等也有着密切关系。以上这些工艺参数、组分间的相容性及配合工艺等不仅能改变墨水的流变性能，而且直接影响墨水的稳定性和综合应用性能。就是说，墨水配方技术是决定中性堨水综合性能的一个关键。

中性墨水水性体系安全环保、耐久性优良、书写流畅，占据了国内及亚洲圆珠笔市场的主要份额。然而，我国现在研究与制造的中性墨水触变性低，流变性能差，而且稳定性差，࿙些都导致所制造的笔产品脱帽时间短，储存时间短，书写性能较差，以致目剭我国圆珠笔墨水遽是依靠进口来解决。

发明内容

本发明目的是提供一种红色中性墨水及其制备方法，该墨水具有脱帽时间长、触变性高、稳定性好的特点，且制备过程简单，容易实现工业化生产。

本发明是通过以下技术方案加以实现：一种红色中性墨水，其特征在于，该红色中性墨水由下列组分及质量百分含量组成：

红色色浆， 25%-50% ；卡波姆， 0.3%-0.6% ；流变调节剂， 3%-8% ；低级醇， 15%-30% ；低聚糖， 2%-5% ；润滑剂， 2%-4% ；防腐防霉剂 0.3%-0.6% ， pH 调节剂 0.6%-1.7% ，消泡剂 0.1%-0.5% ，其余为去离子水，且上述各组分的质量百分含量之和为 100% 。

上述组分中的红色色浆是含有粒径在 90-800nm ，质量百分含量在 15%-40% 的永固桃红微胶囊组成的永固桃红微胶囊水性色浆，永固桃红微胶囊表面含有非离子型亲水性基团， zeta 电位为 35-70mV 。

上述组分中的卡波姆为卡波姆系列，为卡波姆 940 、卡波姆 940L 、卡波姆 2020 、卡波姆 956 或卡波姆 970 。

上述组分中的流变调节剂为质量分数为 10% 的纳米二氧化硅，或为由聚乙烯、氧化聚乙烯或聚丙烯所形成的质量分数为 30% 的纳米级分散乳液其中的一种。

上述组分中的低级醇为 1,2- 丙二醇、丙三醇、山梨醇、乙二醇、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和缩二乙二醇丁醚中的两种或两种以上的混合物。

上述组分中的低聚糖为平均分子量在 200-2000 的麦芽糖、蔗糖、葡萄糖中一种或两种或三种糖聚合形成的低聚物。

上述组分中的润滑剂为 15% 的油酸钾、油溶性磷酸酯和单月桂基磷酸酯中的一种或两种。

上述组分中的防腐防霉剂为苯并三氮唑、防霉剂 253 、 AF251 、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸甲酯中的一种或两种；消泡剂为 SE-47 、 SD-670 和 JS-5115 中的一种或两种。

上述组分中的 pH 调节剂为氨水、氢氧化钠、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种。

上述结构的红色中性墨水的制备方法，其特征在于包括以下过程：

按质量计取质量浓度为 1.33% -1.43% 的卡波姆水溶液 20-43 份，在搅拌下向其中加入 15-30 份的保湿剂， 3-8 份的流变调节剂，和 2-5 份低聚糖，在 40-45 ℃下充分混合均匀后脱气， 10min 内边搅拌边加入 0.6-1.7 份 pH 调节剂，得到卡波姆凝胶；再向该凝胶中加入防腐防霉剂 0.3-0.6 份， 2-4 份润滑剂，消泡剂 0.1-0.3 份， 10min 内搅拌均匀后过滤得到增稠触变基体；在搅拌的情况下，再向该基体中缓慢加入 30-50 份红色色浆，混合均匀后脱气，得到 pH 为 7-8 、触变指数为 3.5-5.5 的红色中性墨水。

本发明与现有技术相比有如下优点，本发明采用包括卡波姆、多糖、流变调节剂和永固桃红微胶囊化色浆组分进行合理配合，使颜料分散均匀，不发生团聚絮凝，所制得的中性墨水稳定性好、防霉性好、脱帽时间长、具有较高的触变性，书写手感流利、线条清晰。

具体实施方式

以下实施例是对本发明作进一步详细说明，并不意味着对本发明的保护范围的限制。

实施例 1

a. 卡波姆凝胶制备

将 0.3g 卡波姆 940 溶于去离子水得到卡波姆水分散液 20g ，搅拌 2h ，后静置 2h 。在搅拌下向该卡波姆分散液中加入 20g 的质量比为 5:4:1 的 1,2- 丙二醇， 70% 山梨醇和乙二醇乙醚的混合物，再向该溶液中加入 3g 的 30% 聚乙烯乳液， 4g 麦芽糖的低聚糖，在 40-45 ℃下充分混合均匀后脱气，在 10min 内，边搅拌边向该溶液中加入 0.6g 的 30% 氢氧化钠使卡波姆溶液凝胶化；

b. 增稠触变基体制备

将 0.3g 质量比为 1:1 的苯并三氮唑和对羟基苯甲酸甲酯， 2g 的 15% 油酸钾， 0.1g 油溶性磷酸酯（丹东黎虹化工）和 0.3g 硅油混合并搅拌均匀；将该混合液加入到上述卡波姆凝胶中搅拌 10min ，充分混合均匀后过滤得到 50g 增稠触变基体；

c. 中性墨水制备

将制备好的 50g 卡波姆增稠触变基体在搅拌下缓慢加入 50g 的 15% 的粒径在 90-800nm 的红色色浆，充分混合均匀后脱气，得到 100g 红色中性墨水。

对所制得的红色中性墨水采用高级旋转流变仪（瑞典）测试其表观粘度 34.2cPa ；采用 NDJ-1 旋转粘度计测 6r/min 和 60r/min 时的粘度，并计算其比值，得到触变指数 4.0 ；采用 BZY 系列表面张力仪测试其表面张力 37.0mN/m 。

实施例 2

a. 卡波姆凝胶制备

将 0.4g 卡波姆 940l 溶于去离子水得到卡波姆水分散液 30g ，搅拌 2h ，后静置 2h 。在搅拌下向该卡波姆分散液中加入 25g 质量比为 10:1 的乙二醇和二乙二醇乙醚的混合物，再向该溶液中加入 6.4g 的 30% 氧化聚乙烯乳液， 4g 蔗糖和葡萄糖聚合的低聚糖，在 40-45 ℃下充分混合均匀后脱气，在 10min 内，边搅拌边向该溶液中加入 0.9 g 的 30% 的氨水使卡波姆溶液凝胶化；

b. 增稠触变基体制备

将 0.5g 质量比为 1:1 的苯并三氮唑和防霉剂 253 （深圳海川化工科技有限公司）， 3g 质量比为 10:1 的 15% 油酸钾和 85% 的单月桂基磷酸酯， 0.2gJS-5115 （青岛九盛化工科技有限公司）混合并搅拌均匀；将该混合液加入到上述卡波姆凝胶中搅拌 10min ，充分混合均匀后过滤得到 70g 增稠触变基体；

c. 中性墨水制备

将制备好的 70g 卡波姆增稠触变基体在搅拌的情况下缓慢加入 30g 的 25% 粒径在 90-800nm 的红色色浆，充分混合均匀后脱气，得到 100g 红色中性墨水。

所制得的红色中性墨水表观粘度、触变指数及表面张力的测试数据如表 1 所示。

实施例 3

a. 卡波姆凝胶制备

将 0.4g 卡波姆 2020 溶于去离子水得到卡波姆水分散液 30g ，搅拌 2h ，后静置 2h 。在搅拌下向该卡波姆分散液中加入 25g 质量比为 23:2 的丙三醇和缩二乙二醇丁醚的混合物，再向该溶液中加入 4g 的 30% 聚乙烯乳液， 5g 葡萄糖的低聚糖，在 40-45 ℃下充分混合均匀后脱气，在 10min 内，边搅拌边向该溶液中加入 0.9g 的 30% 二乙醇胺使卡波姆溶液凝胶化；

b. 增稠触变基体制备

将 0.5g 质量比为 1:1 的苯并三氮唑和对羟基苯甲酸乙酯混合物、 3g 质量比为 2:1 的 15% 油酸钾和油溶性磷酸酯（丹东黎虹化工）混合物， 0.2g JS-5115 （青岛九盛化工科技有限公司）混合并搅拌均匀；将该混合液加入到上述卡波姆凝胶中搅拌 10min ，充分混合均匀后过滤得到 68.6g 增稠触变基体；

c. 中性墨水制备

将制备好的 68.6g 卡波姆增稠触变基体在搅拌的情况下缓慢加入 31.4g 的 25% 粒径在 90-800nm 的红色色浆，充分混合均匀后脱气，得到 100g 红色中性墨水。

所制得的红色中性墨水表观粘度、触变指数及表面张力的测试数据如表 1 所示。

实施例 4

a. 卡波姆凝胶制备

将 0.5g 卡波姆 956 溶于去离子水得到卡波姆水分散液 35g ，搅拌 2h ，后静置 2h 。在搅拌下向该卡波姆分散液中加入 20g 质量比为 9:1 的 70% 山梨醇和乙二醇丁醚的混合物，再向该溶液中加入 7.1g 的 10% 纳米二氧化硅水分散液， 2g 麦芽糖、蔗糖和葡萄糖聚合的低聚糖，在 40-45 ℃下充分混合均匀后脱气，在 10min 内，边搅拌边向该溶液中加入 1.2g 的 30% 三乙醇胺使卡波姆溶液凝胶化；

b. 增稠触变基体制备

将 0.4g 质量比为 1:1 的苯并三氮唑和对羟基苯甲酸乙酯混合物、 4g 油溶性磷酸酯（丹东黎虹化工）， 0.3g SD-670 （北京安特普纳科贸有限公司）混合并搅拌均匀；将该混合液加入到上述卡波姆凝胶中搅拌 10min ，充分混合均匀后过滤得到 70g 增稠触变基体；

c. 中性墨水制备

将制备好的 70g 卡波姆增稠触变基体在搅拌情况下缓慢加入 30g 的 30% 的粒径在 90-800nm 的红色色浆，充分混合均匀后脱气，得到 100g 红色中性墨水。

所制得的红色中性墨水表观粘度、触变指数及表面张力的测试数据如表 1 所示。

实施例 5

a. 卡波姆凝胶制备

将 0.6g 卡波姆 940L 溶于去离子水得到卡波姆水分散液 43g ，搅拌 2h ，后静置 2h 。在搅拌下向该卡波姆分散液中加入 15g 质量比为 11:1 丙二醇和乙二醇乙醚混合物，再向该溶液中加入 8g 的 30% 聚丙烯乳液， 2.6g 麦芽糖和蔗糖聚合的低聚糖，在 40-45oC 下充分混合均匀后脱气，在 10min 内，边搅拌边向该溶液中加入 1.7 g 的 30% 乙醇胺使卡波姆溶液凝胶化；

b. 增稠触变基体制备

将 0.4g 质量比为 1:1 的苯并三氮唑和 AF251 （深圳海川化工科技有限公司）混合物、 4g 的 15% 油酸钾和 0.3gSE-47 （深圳海川化工科技有限公司）混合并搅拌均匀；将该混合液加入到上述卡波姆凝胶中搅拌 10min ，充分混合均匀后过滤得到 75g 增稠触变基体；

c. 中性墨水制备

将制备好的 75g 卡波姆增稠触变基体在搅拌情况下缓慢加入 25g 的 40% 的粒径在 90-800nm 的红色色浆，充分混合均匀后脱气，得到 100g 红色中性墨水。

所制得的红色中性墨水表观粘度、触变指数及表面张力的测试数据如表 1 所示。

对比实施例 1

对比实施例 1 采用如实施例 1 的方法进行制备，不同在于，其配方中采用黄原胶代替卡波姆。具体制备方法如下：

a. 黄原胶增稠触变体系的制备

将 0.3g 黄原胶溶于去离子水得到黄原胶水分散液 20g ，搅拌下向 20g 黄原胶水分散液中加入 20g 的质量比为 5:4:1 的 1,2- 丙二醇， 70% 山梨醇和乙二醇乙醚的混合物，再向该溶液中加入 3g 的 30% 氧化聚乙烯乳液， 4g 麦芽糖的低聚糖，在 40-45oC 下充分混合均匀后脱气；将 0.3g 质量比为 1:1 的苯并三氮唑和对羟基苯甲酸甲酯， 2g 的 15% 油酸钾， 0.1g 油溶性磷酸酯（丹东黎虹化工）和 0.3g 硅油混合并搅拌均匀；将该混合液加入到上述卡波姆凝胶中搅拌 10min ，充分混合均匀后过滤得到 50g 增稠触变基体；

b. 中性墨水制备

将制备好的 50g 黄原胶增稠触变基体在搅拌情况下缓慢加入 50g 固含量为 15% 的粒径在 90-800nm 的红色色浆，充分混合均匀后脱气，得到 100g 红色中性墨水。

所制得的红色中性墨水表观粘度、触变指数及表面张力的测试数据如表 1 所示。

对比实施例 2

对比实施例 2 采用如实施例 2 的方法进行制备，不同在于，其配方中未加入低聚糖。具体制备方法如下：

卡波姆凝胶制备

将 0.4g 卡波姆 940l 溶于去离子水得到卡波姆水分散液 34g ，搅拌 2h ，后静置 2h 。在搅拌下向该卡波姆分散液中加入 25g 质量比为 10:1 的乙二醇和二乙二醇乙醚的混合物，再向该溶液中加入 6.4g 的 30% 氧化聚乙烯乳液，在 40-45 ℃下充分混合均匀后脱气，在 10min 内，边搅拌边向该溶液中加入 0.9 g 的 30% 氨水使卡波姆溶液凝胶化；

b. 增稠触变基体制备

将 0.5g 质量比为 1:1 的苯并三氮唑和防霉剂 253 （深圳海川化工科技有限公司）， 3g 质量比为 10:1 的 15% 油酸钾和 85% 的单月桂基磷酸酯， 0.2gJS-5115 （青岛九盛化工科技有限公司）混合并搅拌均匀；将该混合液加入到上述卡波姆凝胶中搅拌 10min ，充分混合均匀后过滤得到 70g 增稠触变基体；

c. 中性墨水制备

将制备好的 70g 卡波姆增稠触变基体在搅拌的情况下缓慢加入 30g 的 25% 粒径在 90-800nm 的红色色浆，充分混合均匀后脱气，得到 100g 红色中性墨水。

所制得的红色中性墨水表观粘度、触变指数及表面张力的测试数据如表 1 所示。

对比实施例 3

对比实施例 3 采用如实施例 3 的方法进行制备，不同在于，其配方中未加入流变调节剂。具体制备方法如下：

卡波姆凝胶制备

将 0.4g 卡波姆 2020 溶于去离子水得到卡波姆水分散液 34g ，搅拌 2h ，后静置 2h 。在搅拌下向该卡波姆分散液中加入 25g 质量比为 15:1 的丙三醇和缩二乙二醇丁醚混合物，再向该溶液中加入 5g 葡萄糖的低聚糖，在 40-45 ℃下充分混合均匀后脱气，在 10min 内，边搅拌边向该溶液中加入 0.9g 的 30% 二乙醇胺使卡波姆溶液凝胶化；

b. 增稠触变基体制备

将 0.5g 质量比为 1:1 的苯并三氮唑和对羟基苯甲酸乙酯混合物、 3g 质量比为 2:1 的 15% 油酸钾和油溶性磷酸酯（丹东黎虹化工）混合物， 0.2g JS-5115 （青岛九盛化工科技有限公司），混合并搅拌均匀；将该混合液加入到上述卡波姆凝胶中搅拌 10min ，充分混合均匀后过滤得到 68.6g 增稠触变基体；

c. 中性墨水制备

将制备好的 68.6g 卡波姆增稠触变基体在搅拌情况下缓慢加入 31.4 g 的 25% 的粒径在 90-800nm 的红色色浆，充分混合均匀后脱气，得到 100g 红色中性墨水。

所制得的红色中性墨水表观粘度、触变指数及表面张力的测试数据如表 1 所示。

本发明的实施例及对比实施例所得的样品测试结果如下表所示：

表1

Claims (10)

1.一种红色中性墨水，其特征在于，该红色中性墨水由下列组分及质量百分含量组成：

红色色浆，25%-50%；卡波姆，0.3%-0.6%；流变调节剂，3%-8%；低级醇，15%-30%；低聚糖，2%-5%；润滑剂，2%-4%；防腐防霉剂0.3%-0.6%， pH调节剂0.6%-1.7%，消泡剂0.1%-0.5%，其余为去离子水，且上述各组分的质量百分含量之和为100%。

2.按权利要求1所述的红色中性墨水，其特征在于，红色色浆是含有粒径在90-800nm，质量百分含量在15%-40%的永固桃红微胶囊组成的永固桃红微胶囊水性色浆，永固桃红微胶囊表面含有非离子型亲水性基团，zeta电位为35-70mV。

3.按权利要求1所述的红色中性墨水，其特征在于，卡波姆为卡波姆系列，为卡波姆940、卡波姆940L、卡波姆2020、卡波姆956或卡波姆970。

4.按权利要求1所述的红色中性墨水，其特征在于，流变调节剂为质量分数为10%的纳米二氧化硅，或为由聚乙烯、氧化聚乙烯或聚丙烯所形成的质量分数为30%的纳米级分散乳液其中的一种。

5.按权利要求1所述的红色中性墨水，其特征在于，低级醇为1,2-丙二醇、丙三醇、山梨醇、乙二醇、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和缩二乙二醇丁醚中的两种或两种以上的混合物。

6.按权利要求1所述的红色中性墨水，其特征在于，低聚糖为平均分子量在200-2000的麦芽糖、蔗糖、葡萄糖中一种或两种或三种糖聚合形成的低聚物。

7.按权利要求1所述的红色中性墨水，其特征在于，润滑剂为15%的油酸钾、油溶性磷酸酯和单月桂基磷酸酯的一种或两种。

8.按权利要求1所述的红色中性墨水，其特征在于，防腐防霉剂为苯并三氮唑、防霉剂253、AF251、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸甲酯中的一种或两种；消泡剂为SE-47、SD-670和JS-5115中的一种或两种。

9.按权利要求1所述的红色中性墨水，其特征在于，pH调节剂为氨水、氢氧化钠、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种。

10.一种按权利要求1所述的红色中性墨水的制备方法，其特征在于包括以下过程：

按质量计取质量浓度为1.33% -1.43%的卡波姆水溶液20-43份，在搅拌下向其中加入15-30份的保湿剂，3-8份的流变调节剂，和2-5份低聚糖，在40-45℃下充分混合均匀后脱气，10min内边搅拌边加入0.6-1.7份pH调节剂，得到卡波姆凝胶，再向该凝胶中加入防腐防霉剂0.3-0.6份，2-4份润滑剂，消泡剂0.1-0.3份，10min内搅拌均匀后过滤得到增稠触变基体，在搅拌的情况下，再向该基体中缓慢加入30-50份红色色浆，混合均匀后脱气，得到pH为7-8、触变指数为3.5-5.5的红色中性墨水。