CN113789084A - 一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于墨水技术领域，本发明公开了一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水及其制备方法，包含如下质量份数的组分：保湿剂10.0～15.0份，丙烯酰胺类水溶性聚合物0.01～0.03份，防腐剂0.1～0.3份，润滑剂0.1～0.3份，助剂1.0～5.0份，颜料型色浆22.0～28.0份，去离子水51.37～61.79份。本发明所制备的墨水由于黏度较低，在应用时下墨顺畅，书写流利，字迹不羽化，书写纸背面无明显痕迹，线迹经擦拭后保持可见。可应用于正式场合中文件的书写，协议的签订等重要场合。
Description
技术领域
本发明涉及墨水技术领域，更具体的说是涉及一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水及其制备方法。
背景技术
自1984年起，日本的SARURA株式会社开发出被称为“Ballsign”的产品并推出市场，1988年，另一家日本公司Pentel株式会社开发的被称为“Hybrid”的产品上市，中性笔由此而宣告诞生。随着中性笔的发展，根据其书写介质的不同将其分别归为三类：其书写介质为油性的，并利用球珠滚动带出书写介质(墨水或油墨)的书写工具统称为圆珠笔；其书写介质为水性的称为水性圆珠笔(水性墨水笔)亦称为滚珠笔、宝珠笔；而其书写介质的黏度介于水性和油性之间的称为中性笔。随着中性笔的公众实用度和认知度的不断提高，现在已经取代了油性圆珠笔成为了书写工具的主流产品，但是中性墨水圆珠笔的书写特性和笔头结构与传统的油性圆珠笔大同小异，仍然采用替换笔芯的方式，这与要求环境保护，追求资源可持续发展的当下是不相符的。
而与普通中性墨水相比较，水性宝珠笔所用的介质称为水性墨水，是一种黏度介于2-8cp的墨水，通常是通过添加多元醇及其衍生物等水溶性有机溶剂于含有水溶性染料、颜料等有色物质的水溶液中来制备。使用时通过集束的微细纤维制成的笔头，利用毛细作用将墨水输送的球珠表面，在利用球珠滚动带出黏附在其表面上的墨水，形成字迹。由于墨水介质为水，相对于油性油墨更加环保，无味，笔尖不易干燥，笔迹抗紫外线性能较好，且粘度低，书写流利，书写长度远超中性墨水。美中不足的是由于水性宝珠笔使用纯水性墨水，纸张对墨水的吸收性较强，导致笔迹经常出现羽化现象，对于正式场合中文件的书写，协议的签订等存在了很大的风险，并且美观上也不协调，导致了水性宝珠笔的应用范围受限。虽然现有技术制备出的水性墨水可以减少羽化的现象，但是这些墨水仅应用于喷墨技术，无法应用到水性宝珠笔中。
因此，如何将笔迹不羽化的颜料型墨水应用到水性宝珠笔中成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水及其制备方法，此方法所制备的墨水不仅可以减少羽化现象，还能拓宽不羽化墨水的应用领域，将此墨水应用到水性宝珠笔中，可以增大水性宝珠笔的应用范围。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，包含如下质量份数的组分：
作为优选，所述保湿剂为丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、山梨醇中的一种或几种；进一步优选，保湿剂为以上两种混合物，其重量组分的比例为1：2～3。
作为优选，所述丙烯酰胺类水溶性聚合物为网状有机高分子聚合物，其分子量在300～2200万之间，固含量大于等于88％。
作为优选，所述防腐剂为苯丙三氮唑、甲苯基三唑、五氯苯酚、五氯苯酚钠、双硫代氨基中的一种或几种。
作为优选，所述润滑剂为脂肪酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚磷酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的一种或几种。
作为优选，所述助剂为二甘醇、三甘醇、聚丙二醇、聚甘油中的一种或几种。
作为优选，所述颜料型色浆是由如下方法制备而成：
将5.0～10.0重量份的丙二醇、0.2～0.5重量份的羟基磺酸盐、0.2～0.5重量份的聚氧乙烯聚氧丙烯单丁醚、10.0～30.0重量份的丙烯酸树脂、1.0～3.0重量份三乙醇胺加入到50.2～72.4重量份的去离子水中，分散均匀后，再边搅拌边添加高色素炭黑20.0～40.0重量份，使炭黑充分润湿，均匀分散在上述混合液中制成色浆。然后再将上述配好的色浆用乳化机进行乳化5～15分钟，制得色浆前驱体；将色浆前驱体转移至装填有0.3～0.5mm直径锆珠的卧式砂磨机中，开始循环研磨，研磨过程中控制物料温度≤30℃，直至物料的粒径小于等于90nm时研磨结束，出料后即得丙烯酸树脂颜料型色浆。
本发明还提供了一种上述笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量份数计，将20.0～30.0份去离子水在70±5℃情况下恒温加热，再将丙烯酰胺类水溶性聚合物在不断搅拌状态下加入去离子水中，持续搅拌直至完全溶解，放置冷却后得到粘稠状丙烯酰胺类水溶性聚合物的水溶液；
(2)将保湿剂、防腐剂、润滑剂、助剂加入至10.0～15.0份的去离子水中得到混合物，搅拌1.0～2.0h，制得墨水基液；
(3)然后将步骤(1)完全溶解得到的丙烯酰胺类水溶性聚合物水溶液在搅拌状态下加入步骤(2)的墨水基液中，混合搅拌1.0～2.0h；
(4)最后将颜料型色浆加入步骤(3)的混合物中，补充去离子水至51.37～61.79份，继续搅拌2.0～3.0h后，即可制得一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、丙烯酰胺类水溶性聚合物的加入能使墨水各组分颗粒通过网状结构连接紧密，不论在静态或动态环境下可以持久均匀分布而不沉淀。
2、墨水体系黏度较低，制备的成品水性宝珠笔下墨顺畅，书写流利，字迹不羽化，书写纸背面无明显痕迹，线迹经擦拭后保持可见。
3、墨水体系表面张力较低，可以促进线迹的渗透，通过丙烯酰胺类水溶性聚合物的使用，实现墨水各组分颗粒间的紧密连接，有效防止羽化现象的产生。
4、本发明使用高色素颜料作为着色剂，颜色亮度高，书写线迹能够长期保存，适用于需长期留存的应用场合。
本发明所述的墨水制备方法主要以丙烯酰胺类水溶性聚合物为主体，制备得到的墨水表观具有紧密粘稠网状结构，但体系黏度较低，在应用时下墨顺畅，书写流利，字迹不羽化，书写纸背面无明显痕迹，线迹经擦拭后保持可见。将此墨水应用到水性宝珠笔中的各项技术指标也均符合国家标准。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将8.0重量份的丙二醇、0.4重量份的羟基磺酸盐、0.3重量份的聚氧乙烯聚氧丙烯单丁醚、25.0重量份的丙烯酸树脂、1.0重量份三乙醇胺加入到65.0重量份的去离子水中，分散均匀后，再边搅拌边添加高色素炭黑25.0重量份，使炭黑充分润湿，均匀分散在上述混合液中制成色浆。然后再将上述配好的色浆用乳化机进行乳化10分钟，制得色浆前驱体；将色浆前驱体转移至装填有0.3mm直径锆珠的卧式砂磨机中，开始循环研磨，研磨过程中控制物料温度为25℃，直至物料的粒径小于等于88nm时研磨结束，出料后即得丙烯酸树脂颜料型色浆。
将实施例1制备的丙烯酸树脂颜料型色浆用于制备颜料型宝珠笔墨水中，具体见以下实施例3-4。
实施例2
将7.0重量份的丙二醇、0.3重量份的羟基磺酸盐、0.4重量份的聚氧乙烯聚氧丙烯单丁醚、20.0重量份的丙烯酸树脂、2.0重量份三乙醇胺加入到70.0重量份的去离子水中，分散均匀后，再边搅拌边添加高色素炭黑30.0重量份，使炭黑充分润湿，均匀分散在上述混合液中制成色浆。然后再将上述配好的色浆用乳化机进行乳化10分钟，制得色浆前驱体；将色浆前驱体转移至装填有0.4mm直径锆珠的卧式砂磨机中，开始循环研磨，研磨过程中控制物料温度为30℃，直至物料的粒径小于等于90nm时研磨结束，出料后即得丙烯酸树脂颜料型色浆。
将实施例2制备的丙烯酸树脂颜料型色浆用于制备颜料型宝珠笔墨水中，具体见以下实施例5-7。
实施例3
(1)按重量份数计，将20.0份去离子水在65℃情况下恒温加热，再将0.01份分子量300万、固含量88.5％的丙烯酰胺类水溶性聚合物在不断搅拌状态下加入去离子水中，持续搅拌直至完全溶解，放置冷却后得到粘稠状丙烯酰胺类水溶性聚合物的水溶液；
(2)将10.0份丙二醇、0.1份苯丙三氮唑、0.1份脂肪酸聚氧乙烯醚、1.0份二甘醇加入至10.0份的去离子水中得到混合物，搅拌1.0h，制得墨水基液；
(3)然后将步骤(1)完全溶解得到的丙烯酰胺类水溶性聚合物水溶液在搅拌状态下加入到步骤(2)的墨水基液中，混合搅拌1.0h；
(4)最后将22.0份粒径小于等于88nm的丙烯酸树脂颜料型色浆加入步骤(3)的混合物中，补充31.7份去离子水，继续搅拌2.0h后，即可制得一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水。
经测定，本实施例所制备的墨水的动力学黏度为3.0cP，表面张力为36mN/m。
实施例4
(1)按重量份数计，将22.5份去离子水在65℃情况下恒温加热，再将0.015份分子量700万、固含量88.8％的丙烯酰胺类水溶性聚合物在不断搅拌状态下加入去离子水中，持续搅拌直至完全溶解，放置冷却后得到粘稠状丙烯酰胺类水溶性聚合物的水溶液；
(2)将11.3份丙三醇、0.15份甲苯基三唑、0.15份烷基酚聚氧乙烯醚、2.0份三甘醇加入至11.3份的去离子水中得到混合物，搅拌1.0h，制得墨水基液；
(3)然后将步骤(1)完全溶解得到的丙烯酰胺类水溶性聚合物水溶液在搅拌状态下加入到步骤(2)的墨水基液中，混合搅拌1.0h；
(4)最后将23.5份粒径小于等于88nm丙烯酸树脂颜料型色浆加入步骤(3)的混合物中，补充27.0份去离子水，继续搅拌2.0h后，即可制得一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水。
经测定，本实施例所制备的墨水的动力学黏度为3.3cP，表面张力为36.5mN/m。
实施例5
(1)按重量份数计，将25.0份去离子水在70℃情况下恒温加热，再将0.02份分子量1100万、固含量89.0％的丙烯酰胺类水溶性聚合物在不断搅拌状态下加入去离子水中，持续搅拌直至完全溶解，放置冷却后得到粘稠状丙烯酰胺类水溶性聚合物的水溶液；
(2)将12.5份丙三醇和聚乙二醇按重量比为1:2的混合物、0.2份五氯苯酚、0.2份蓖麻油聚氧乙烯醚、3.0份三甘醇加入至12.5份的去离子水中得到混合物，搅拌1.5h，制得墨水基液；
(3)然后将步骤(1)完全溶解得到的丙烯酰胺类水溶性聚合物水溶液在搅拌状态下加入到步骤(2)的墨水基液中，混合搅拌1.5h；
(4)最后将25份粒径小于等于90nm的丙烯酸树脂颜料型色浆加入步骤(3)的混合物中，补充19.1份去离子水，继续搅拌2.5h后，即可制得一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水。
经测定，本实施例所制备的墨水的动力学黏度为3.5cP，表面张力为37mN/m。
实施例6
(1)按重量份数计，将27.5份去离子水在65℃情况下恒温加热，再将0.025份分子量1700万、固含量89.2％的丙烯酰胺类水溶性聚合物在不断搅拌状态下加入去离子水中，持续搅拌直至完全溶解，放置冷却后得到粘稠状丙烯酰胺类水溶性聚合物的水溶液；
(2)将13.8份山梨醇、0.25份五氯苯酚钠、0.25份聚氧乙烯醚磷酸酯、4.0份聚甘油加入至13.8份的去离子水中得到混合物，搅拌1.0h，制得墨水基液；
(3)然后将步骤(1)完全溶解得到的丙烯酰胺类水溶性聚合物水溶液在搅拌状态下加入到步骤(2)的墨水基液中，混合搅拌1.0h；
(4)最后将26.5份粒径小于等于90nm丙烯酸树脂颜料型色浆加入步骤(3)的混合物中，补充15.3份去离子水，继续搅拌2.0h后，即可制得一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水。
经测定，本实施例所制备的墨水的动力学黏度为3.7cP，表面张力为37.5mN/m。
实施例7
(1)按重量份数计，将30.0份去离子水在75℃情况下恒温加热，再将0.03份分子量2200万、固含量89.5％的丙烯酰胺类水溶性聚合物在不断搅拌状态下加入去离子水中，持续搅拌直至完全溶解，放置冷却后得到粘稠状丙烯酰胺类水溶性聚合物的水溶液；
(2)将15.0份山梨醇和聚乙二醇按重量比为1:3的混合物、0.3份双硫代氨基、0.3份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、5.0份聚丙二醇加入至15.0份的去离子水中得到混合物，搅拌2.0h，制得墨水基液；
(3)然后将步骤(1)完全溶解得到的丙烯酰胺类水溶性聚合物水溶液在搅拌状态下加入到步骤(2)的墨水基液中，混合搅拌2.0h；
(4)最后将28份粒径小于等于90nm丙烯酸树脂颜料型色浆加入步骤(3)的混合物中，补充6.4份去离子水，继续搅拌3.0h后，即可制得一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水。
经测定，本实施例所制备的墨水的动力学黏度为4.0cP，表面张力为38mN/m。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，其特征在于，包含如下质量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，其特征在于，所述保湿剂为丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、山梨醇中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，其特征在于，若保湿剂为两种混合物，其重量组分的比例为1：2～3。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，其特征在于，所述丙烯酰胺类水溶性聚合物为网状有机高分子聚合物，其分子量在300～2200万之间，固含量大于等于88％。
5.根据权利要求4所述的一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，其特征在于，所述防腐剂为苯丙三氮唑、甲苯基三唑、五氯苯酚、五氯苯酚钠、双硫代氨基中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚磷酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，其特征在于，所述助剂为二甘醇、三甘醇、聚丙二醇、聚甘油中的一种或几种。
8.根据权利要求1或7所述的一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水，其特征在于，所述颜料型色浆整体粒径小于等于90nm。
9.权利要求1～8任意一项所述笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份数计，将20.0～30.0份去离子水在70±5℃情况下恒温加热，再将丙烯酰胺类水溶性聚合物在不断搅拌状态下加入去离子水中，持续搅拌直至完全溶解，放置冷却后得到粘稠状丙烯酰胺类水溶性聚合物的水溶液；
(2)将保湿剂、防腐剂、润滑剂、助剂加入至10.0～15.0份的水中得到混合物，搅拌1.0～2.0h，制得墨水基液；
(3)然后将步骤(1)完全溶解得到的丙烯酰胺类水溶性聚合物水溶液在搅拌状态下加入步骤(2)的墨水基液中，混合搅拌1.0～2.0h；
(4)最后将颜料型色浆加入步骤(3)的混合物中，补充去离子水至51.37～61.79份，继续搅拌2.0～3.0h后，即可制得一种笔迹不羽化的颜料型宝珠笔墨水。
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| JP2010043219A (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Pilot Ink Co Ltd | ボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペン |
| CN107418301A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-12-01 | 苏州中徽纳米科技有限公司 | 一种用自分散型颜料色浆制备的水性墨水及其制备方法和应用 |
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