CN108690406A - 一种儿童用环保彩色蜡笔及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种儿童用环保彩色蜡笔及其制备方法，属于文具技术领域。本发明通过二甲硅油水溶性硅氧烷浸润天然色素，并利用硅酸乙酯水解产生的纳米二氧化硅独特的三维硅石结构、粒径小与庞大的比表面积、表现出极强的活性，对色素粒子的吸附作用很强，降低了因紫外线的照射而造成的色素衰减，阻止了这种生色基团的过量产生，使得天然色素更加鲜亮；本发明且利用二甲硅油水溶性硅氧烷的无色、无味、无毒、透明，表面张力低的特点，润滑分散色素，改善色素浸润能力，提高色素成膜效果，调节色素黏度大小，使书写流畅，并易于擦拭，制备出的蜡笔书写流利，干擦方便，湿擦效果更佳，无异味。

Description

一种儿童用环保彩色蜡笔及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种儿童用环保彩色蜡笔及其制备方法，属于文具技术领域。

背景技术

最初，蜡笔是由炭黑和各种油混合制成。随后，各种颜料逐渐丰富起来，代替了碳黑，制成了五颜六色的蜡笔。蜡笔，因其色彩丰富，颜色亮丽，而深受少年儿童喜爱。

传统蜡笔是蜡状基料与颜料通过均匀搅拌、浇筑成形而成，存在以下几个问题:颜料多数来自自然界中的矿石，矿石中汞、铅、镉、砷等重金属的残留，会危害人体健康；蜡笔是由蜡状基材与颜料通过均匀混合、浇铸成型得到的可以用于绘画、书写、标记等用途的笔状材料，根据蜡状基材的不同可以分为油性蜡笔和水性蜡笔两类，目前市场上最主要的产品是油性蜡笔，其主要基料包括酮蜡、石蜡、微晶蜡、棕桐蜡、聚乙稀蜡和蜂蜡等，这种蜡笔虽然制备容易，但当儿童涂画到墙上、衣服上、地板上时不易清洗，易给周围的环境造成污染；其次，蜡笔中往往含有增塑剂等有害成分，也对人类的健康造成威胁蜡笔通常是幼儿喜欢的玩耍之物，有时甚至会发生啃咬等举动，因此，保证蜡笔安全无害是十分重要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对蜡笔当儿童涂画到墙上、衣服上、地板上时不易清洗，易给周围的环境造成污染，蜡笔中往往含有增塑剂等有害成分，也对人类的健康造成威胁的问题，提供了一种儿童用环保彩色蜡笔及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种儿童用环保彩色蜡笔，它的组分及其含量按重量份数计：

60～80份去离子水，25～30份硬脂酸钠，12～20份聚乙烯醇，8～10份丙二醇，12～15份甘油，2～3份改性天然色素，3～5份填料，2～3份表面活性剂，10～12份石蜡。

所述改性天然色素为天然色素与二甲硅油水溶性硅氧烷加入硅酸乙酯溶液中搅拌反应后过滤干燥制得。

所述天然色素为类胡萝卜素类、番茄色素、玉米黄、胭脂俗橙色素、藏红花色素、栀子黄色素、栀子绿色素、辣椒红色素、甜椒红色素、辣椒橙色素、南瓜黄色素、沙棘黄、密蒙黄色素、柑橘披黄色素、苜蓿色素、万寿菊色素、柑橘黄、枸杞色素、银杏黄色素、苦瓜色素、蒲公英色素中的任意一种。

所述改性天然色素制备过程中各物料重量份为2～3份硅酸乙酯，80～100份去离子水，2～3份天然色素，1.0～1.5份二甲硅油水溶性硅氧烷。

所述填料为高岭土、滑石粉、膨润土、二氧化硅、碳酸钙、硅藻土、氧化锌的一种或者两种以上的混合物。

所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其中脂肪醇聚氧乙烯醚碳链长度为12～20，优选16～18。

一种儿童用环保彩色蜡笔的制备方法，具体步骤为：

（1）取硅酸乙酯加入去离子水中并调节pH为10～11，在50～60℃下搅拌10～20min，再加入天然色素、二甲硅油水溶性硅氧烷，搅拌均匀后冷却、过滤得滤渣，将滤渣干燥得改性天然色素；

（2）取去离子水加热至90～100℃，并加入硬脂酸钠、聚乙烯醇、丙二醇、甘油搅拌混合，再加入改性天然色素、填料、表面活性剂，并在三辊机上扎料2～3次，最后加入石蜡，在90～95℃下熔融搅拌后注入蜡笔模具中浇筑成型，得儿童用环保彩色蜡笔。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过二甲硅油水溶性硅氧烷浸润天然色素，并利用硅酸乙酯水解产生的纳米二氧化硅独特的三维硅石结构、粒径小与庞大的比表面积、表现出极强的活性，对色素粒子的吸附作用很强，紧紧包裹在色素粒子的表面，形成屏蔽作用，大大降低了因紫外线的照射而造成的色素衰减，延缓了核层部分的突发性光氧降解，阻止了这种生色基团的过量产生，使得材料光氧降解缓慢，使得天然色素更加鲜亮；

（2）本发明利用天然色素代替矿物色素，减少矿石中汞、铅、镉、砷等重金属的残留，降低对人体健康的伤害，且利用二甲硅油水溶性硅氧烷的无色、无味、无毒、透明，抗水防潮性好，表面张力低的特点，润滑分散色素，改善色素浸润能力，提高色素成膜效果，调节色素黏度大小，使书写流畅，并易于擦拭，制备出的蜡笔性质稳定，书写流利，干擦方便，湿擦效果更佳，无异味，使得蜡笔具有良好的流畅性、硬度、着色度和光滑度等性能。

具体实施方式

取2～3g硅酸乙酯加入80～100mL去离子水中并调节pH为10～11，在50～60℃下以300～400r/min搅拌10～20min，再加入2～3g天然色素，1.0～1.5g二甲硅油水溶性硅氧烷，继续搅拌1～2h，冷却至室温后过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105～150℃下干燥1～3h，得改性天然色素，取60～80mL去离子水加热至90～100℃，并加入25～30g硬脂酸钠，12～20g聚乙烯醇，8～10g丙二醇，12～15g甘油，以300～400r/min搅拌20～30min，再加入2～3g改性天然色素，3～5g填料，2～3g表面活性剂，并在三辊机上扎料2～3次，最后加入10～12g石蜡，在90～95℃下熔融搅拌1～2h后注入蜡笔模具中浇筑成型，得儿童用环保彩色蜡笔。

实例1

取2g硅酸乙酯加入80mL去离子水中并调节pH为10，在50℃下以300r/min搅拌10min，再加入2g天然色素，1.0g二甲硅油水溶性硅氧烷，继续搅拌1h，冷却至室温后过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105℃下干燥1h，得改性天然色素，取60mL去离子水加热至90℃，并加入25g硬脂酸钠，12g聚乙烯醇，8g丙二醇，12g甘油，以300r/min搅拌20min，再加入2g改性天然色素，3g填料，2g表面活性剂，并在三辊机上扎料2次，最后加入10g石蜡，在90℃下熔融搅拌1h后注入蜡笔模具中浇筑成型，得儿童用环保彩色蜡笔。

实例2

取2.5g硅酸乙酯加入90mL去离子水中并调节pH为10.5，在55℃下以350r/min搅拌15min，再加入2.5g天然色素，1.25g二甲硅油水溶性硅氧烷，继续搅拌1.5h，冷却至室温后过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在130℃下干燥2h，得改性天然色素，取70mL去离子水加热至95℃，并加入27g硬脂酸钠，16g聚乙烯醇，9g丙二醇，13.5g甘油，以350r/min搅拌25min，再加入2.5g改性天然色素，4g填料，2.5g表面活性剂，并在三辊机上扎料2次，最后加入11g石蜡，在93℃下熔融搅拌1.5h后注入蜡笔模具中浇筑成型，得儿童用环保彩色蜡笔。

实例3

取3g硅酸乙酯加入100mL去离子水中并调节pH为11，在60℃下以400r/min搅拌20min，再加入3g天然色素，1.5g二甲硅油水溶性硅氧烷，继续搅拌2h，冷却至室温后过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在150℃下干燥3h，得改性天然色素，取80mL去离子水加热至100℃，并加入30g硬脂酸钠，20g聚乙烯醇，10g丙二醇，15g甘油，以400r/min搅拌30min，再加入3g改性天然色素，5g填料，3g表面活性剂，并在三辊机上扎料3次，最后加入12g石蜡，在95℃下熔融搅拌2h后注入蜡笔模具中浇筑成型，得儿童用环保彩色蜡笔。

将本发明制备的儿童用环保彩色蜡笔及市售的蜡笔进行检测，具体检测结果如下表表1：

产品性能测试方法：

取本发明制备的儿童用环保彩色蜡笔对其书写流畅性、硬度、着色度、掉渣度进行检测，用数字1-5分别代表指标为很差、差、一般、良好、优秀。

表1儿童用环保彩色蜡笔性能表征

由表1可知本发明制备的儿童用环保彩色蜡笔，蜡笔的性能如流畅性、硬度、着色力、掉渣度表现良好，对人体无害，安全性高，值得推广，具有极其广阔的市场前景和应用价值。

Claims (7)

1.一种儿童用环保彩色蜡笔，其特征在于，它的组分及其含量按重量份数计：

60～80份去离子水，25～30份硬脂酸钠，12～20份聚乙烯醇，8～10份丙二醇，12～15份甘油，2～3份改性天然色素，3～5份填料，2～3份表面活性剂，10～12份石蜡。

2.如权利要求1所述的一种儿童用环保彩色蜡笔，其特征在于，所述改性天然色素为天然色素与二甲硅油水溶性硅氧烷加入硅酸乙酯溶液中搅拌反应后过滤干燥制得。

3.如权利要求2所述的一种儿童用环保彩色蜡笔，其特征在于，所述天然色素为类胡萝卜素类、番茄色素、玉米黄、胭脂俗橙色素、藏红花色素、栀子黄色素、栀子绿色素、辣椒红色素、甜椒红色素、辣椒橙色素、南瓜黄色素、沙棘黄、密蒙黄色素、柑橘披黄色素、苜蓿色素、万寿菊色素、柑橘黄、枸杞色素、银杏黄色素、苦瓜色素、蒲公英色素中的任意一种。

4.如权利要求2所述的一种儿童用环保彩色蜡笔，其特征在于，所述改性天然色素制备过程中各物料重量份为2～3份硅酸乙酯，80～100份去离子水，2～3份天然色素，1.0～1.5份二甲硅油水溶性硅氧烷。

5.如权利要求1所述的一种儿童用环保彩色蜡笔，其特征在于，所述填料为高岭土、滑石粉、膨润土、二氧化硅、碳酸钙、硅藻土、氧化锌的一种或者两种以上的混合物。

6.如权利要求1所述的一种儿童用环保彩色蜡笔，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其中脂肪醇聚氧乙烯醚碳链长度为12～20，优选16～18。

7.如权利要求1～6任意一项所述的一种儿童用环保彩色蜡笔的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）取硅酸乙酯加入去离子水中并调节pH为10～11，在50～60℃下搅拌10～20min，再加入天然色素、二甲硅油水溶性硅氧烷，搅拌均匀后冷却、过滤得滤渣，将滤渣干燥得改性天然色素；

（2）取去离子水加热至90～100℃，并加入硬脂酸钠、聚乙烯醇、丙二醇、甘油搅拌混合，再加入改性天然色素、填料、表面活性剂，并在三辊机上扎料2～3次，最后加入石蜡，在90～95℃下熔融搅拌后注入蜡笔模具中浇筑成型，得儿童用环保彩色蜡笔。