CN114369392B - 一种紫色颜料型水性墨水组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫色颜料型水性墨水组合物，包括颜料、润滑剂、分散剂、润湿剂、保湿剂、去离子水、所述颜料主要为紫颜料。本发明通过适宜配比的润滑剂，对针管直液式水性圆珠笔球珠与座体间的摩擦小，保护笔头，所调制的水性墨水具有书写效果好、润滑保湿性能优、生产成本低。本发明还提供了紫色颜料型水性墨水组合物的制造方法，在砂磨颜料色浆时，将颜料粒径控制在D90≤662nm，同时使用含颜料亲和基团的高分子量共聚物作为分散剂，结合复配的阴离子表面活性剂为润湿剂，在使用上述色浆配制墨水时，添加复配的水溶性磷酸酯类润滑剂，制备得到了书写效果好、润滑保湿性能优、生产成本低的水性墨水。
Description
技术领域
本发明属于墨水制造领域，具体涉及一种紫色颜料型水性墨水组合物及及其制备方法。
背景技术
针管直液式水性圆珠笔是目前流行的一种新型的办公书写工具，兼有圆珠笔和钢笔的书写特点，其书写主要部件构成为：针管圆珠笔头-引水芯-中继芯-墨仓。其中笔头支撑座一般直径小于1mm，在书写汉字时笔头附近遮挡面较小，有着良好的可视效果，但由于直径较细，刚性不足，书写时在摩擦力的作用下导致书写线迹存在粗细不一致，笔头磨损的现象。特别是针管笔头水性圆珠笔，由于墨水采用水基体系，因此墨水本身的提供的润滑性不足，在书写过程中体现的较为明显的不良书写感受，从而影响了针管笔头水性圆珠笔的推广。
颜料型墨水使用的着色剂是不溶于水的颜料颗粒，是依靠分散剂和润滑剂等的共同作用在砂磨的情况下稳定的存在于体系中。但是颜料颗粒可能存在由于重力作用导致其沉淀分层，从而堵塞笔头，导致书写断线，笔头磨损的情况。另一方面，分散体系由于分散剂选用不当会导致体系再次絮凝，从而对墨水造成影响。同时，润滑剂的选择也会影响书写时对笔头的磨损程度，如果选用不当会导致笔中还存有墨水而笔头已经无法书写的情况。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种紫色颜料型水性墨水组合物及其制备方法，通过适宜配比的润滑剂，对针管直液式水性圆珠笔球珠与座体间的摩擦小，保护笔头，所调制的水性墨水具有书写效果好、润滑保湿性能优、生产成本低。
本发明解决上述技术问题所采用的方案是：一种紫色颜料型水性墨水，配方重量份数组成为：
所述颜料主要为紫颜料19。
所述分散剂为BYK9077。所述的BYK9077是一种含颜料亲和基团的高分子量共聚物。制备水性颜料墨水是通过颜料、分散剂和助剂经砂磨机、球磨机、胶体磨一种或几种相结合来实现颜料分散，当颜料颗粒被研磨的越细，颗粒的互相凝聚力越强，容易出现颜料颗粒再次团聚。BYK9077作为分散剂，可以通过空间位阻使颜料解絮凝，获得高光泽、且增进颜色强度，分散稳定性强的墨水。
所述润湿剂为阴离子表面活性剂，是EASYTECH DT-2100或H-Sperse 200的一种或两种。EASYTECH DT-2100是颜料研磨助剂和颜料分散剂，具有突出的颜料润湿性能，在分散过程中能快速润湿颜料颗粒表面并排走颜料表面的空气，提高颜料分散效率和快速降低色浆粘度，对高亲水的有机颜料具有很高分散效率。H-Sperse 200适合于水性分散体系，在复杂条件下仍具备很强的分散稳定性。二者复配使用能非常好的保持色浆体系的分散稳定性，方便后续调墨。
所述润滑剂为水溶性磷酸酯类化合物SMARTPHOS W5882、AEPK-350中的一种或两种。所述的SMARTPHOS W588可以提供润滑、防锈及抗磨性能，可与水以任何比例混合。AEPK-350是极为温和的阴离子表面活性剂、有优越的润滑效果。二者单独使用或复配使用均可减少笔头的磨损，提供良好的书写性能。
所述保湿剂为丙三醇。
本发明还提供了一种紫色颜料型水性墨水组合物的制备方法，包括如下步骤：
第一步：颜料色浆制备过程：
(1)将分散剂、润湿剂、去离子水全部混合均匀后加入所用颜料，浸润1h，使得颜料完全润湿；
(2)将上述体系置于研磨机中，以2900r/min转速研磨3h-4h后取出；
(3)将取出的粗色浆置于纳米砂磨机继续研磨，测定颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
第二步：颜料型水性墨水的制备：
(1)将润滑剂、保湿剂、去离子水混合均匀，搅拌一定时间，使体系稳定；
(2)在搅拌状态下向上述体系中加入在先制备的色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
本发明的有益效果是：本发明的颜料型水性墨水组分配比适宜，能够降低摩擦阻力，减少针管圆珠笔头的磨损，保证书写稳定性，延长书写长度和笔的使用寿命。所用原材料无毒无污染，不会对人体健康造成危害，具有书写效果好、润滑保湿性能优、生产成本低等特点。同时本发明的墨水制造方法，包括在先的颜料色浆制备过程，和在后的颜料型水性墨水的制备过程，在砂磨颜料色浆时，将颜料粒径控制在D90≤662nm，同时使用含颜料亲和基团的高分子量共聚物作为分散剂，通过空间位阻使颜料解絮凝，结合复配的阴离子表面活性剂为润湿剂，保持色浆的稳定性和润滑性；在使用上述色浆配制墨水时，添加复配的水溶性磷酸酯类润滑剂，制备得到了书写效果好、润滑保湿性能优、生产成本低的水性墨水。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步阐述，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但其仅是本发明的较佳实施方式，不以任何形式限制本发明。故凡依本发明专利申请范围所述的特征及原理所做的等效变化，均包括于本发明专利申请范围内。
实施案例1
⑴将分散剂BYK9077、混合液(EASYTECH DT-2100、H-Sperse 200比例为1:1)、去离子水混合均匀后加入紫颜料19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
⑵将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
⑶将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为1:1)、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
配方重量份数组成如下：
实施例2
(1)将分散剂BYK9077、混合液(EASYTECH DT-2100、H-Sperse 200比例为1:1)、去离子水混合均匀后加入紫颜料19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
(2)将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
(3)将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为1:2)、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
配方重量份数组成如下：
| 紫颜料19 | 7％ |
| SMARTPHOS W5882 | 0.5％ |
| AEPK-350 | 0.5％ |
| BYK9077 | 6％ |
| EASYTECH DT-2100 | 0.5％ |
| H-Sperse 200 | 0.5％ |
| 丙三醇 | 25％ |
| 去离子水 | 60％ |
实施例3
⑴将分散剂BYK9077、混合液(EASYTECH DT-2100、H-Sperse 200比例为1:1)、去离子水混合均匀后加入紫颜料19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
⑵将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
⑶将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为2:1)、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
配方重量份数组成如下：
| 紫颜料19 | 8％ |
| SMARTPHOS W5882 | 1％ |
| AEPK-350 | 0.5％ |
| BYK9077 | 7％ |
| EASYTECH DT-2100 | 0.5％ |
| H-Sperse 200 | 0.5％ |
| 丙三醇 | 25％ |
| 去离子水 | 57.5％ |
比较例1
⑴将分散剂BYK9077、EASYTECH DT-2100、去离子水混合均匀后加入紫颜料19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
⑵将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
⑶将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为1:1)、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
配方重量份数组成如下：
| 紫颜料19 | 6％ |
| AEPK-350 | 0.5％ |
| SMARTPHOS W5882 | 0.5％ |
| BYK9077 | 5％ |
| EASYTECH DT-2100 | 1％ |
| 丙三醇 | 25％ |
| 去离子水 | 62％ |
比较例2
⑴将分散剂BYK9077、EASYTECH DT-2100、去离子水混合均匀后加入紫颜料19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
⑵将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
⑶将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为1:2)、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
配方重量份数组成如下：
| 紫颜料19 | 7％ |
| AEPK-350 | 1％ |
| SMARTPHOS W5882 | 0.5％ |
| BYK9077 | 6％ |
| EASYTECH DT-2100 | 1％ |
| 丙三醇 | 25％ |
| 去离子水 | 59.5％ |
比较例3
⑴将分散剂BYK9077、EASYTECH DT-2100、去离子水混合均匀后加入紫颜料19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
⑵将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
⑶将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为2:1)、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
配方重量份数组成如下：
| 紫颜料19 | 8％ |
| AEPK-350 | 0.5％ |
| SMARTPHOS W5882 | 1％ |
| BYK9077 | 7％ |
| EASYTECH DT-2100 | 2％ |
| 丙三醇 | 25％ |
| 去离子水 | 56.5％ |
比较例4
⑴将分散剂BYK9077、H-Sperse 200、去离子水混合均匀后加入19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
⑵将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
⑶将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为1:1)、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
配方重量份数组成如下：
| 紫颜料19 | 6％ |
| SMARTPHOS W5882 | 0.5％ |
| AEPK-350 | 0.5％ |
| BYK9077 | 5％ |
| H-Sperse 200 | 0.5％ |
| 丙三醇 | 25％ |
| 去离子水 | 62.5％ |
比较例5
⑴将分散剂BYK9077、H-Sperse 200、去离子水混合均匀后加入19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
⑵将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
⑶将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为1:2)SMARTPHOS W5882、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。配方重量份数组成如下：
| 紫颜料19 | 7％ |
| SMARTPHOS W5882 | 0.5％ |
| AEPK-350 | 1％ |
| BYK9077 | 6％ |
| H-Sperse 200 | 0.5％ |
| 丙三醇 | 25％ |
| 去离子水 | 60％ |
比较例6
⑴将分散剂BYK9077、H-Sperse 200、去离子水混合均匀后加入紫颜料19，浸润1h后使用研磨机研磨3h-4h；
⑵将研磨后的粗色浆置于纳米砂磨机至颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
⑶将混合液(SMARTPHOS W5882、AEPK-350比例为2:1)、丙三醇、去离子水混合均匀后在搅拌状态下加入色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
配方重量份数组成如下：
| 紫颜料19 | 8％ |
| SMARTPHOS W5882 | 1％ |
| AEPK-350 | 0.5％ |
| BYK9077 | 7％ |
| H-Sperse 200 | 0.5％ |
| 丙三醇 | 25％ |
| 去离子水 | 58％ |
各实施例及对比例制备的墨水的相关性能分析测试，如表1所示。
其中，笔的使用寿命用书写长度和出墨量来衡量，将定量水性墨水灌装至笔芯内，使用RH-01C型书写划圆仪，走纸速度4.5m/min，倾角65°，划线仪连续划圆。每100m称取一次笔芯的总质量(g)，利用差减法计算百米吐墨量。书写长度越长表明笔的使用寿命越好，间接说明笔头的磨损程度大小；墨水的稳定性通过抗离心效果衡量，将墨水在8000rpm转速下高速离心，离心完,静止5min，观察离心结果；
摩擦力通过润滑度测试仪进行测试表征，摩擦力越小，润滑性越好。
表1性能分析
通过以上实验可知，本发明制备得到了书写效果好、润滑保湿性能优、生产成本低的水性墨水。其中润湿剂EASYTECH DT-2100和H-Sperse 200二者复配使用能非常好的保持色浆体系的分散稳定性，方便后续调墨。
Claims (4)
1.一种紫色颜料型水性墨水组合物，其特征在于，配方重量份数组成为：
颜料 6-8%
润滑剂 0.5-2%
分散剂 5-7%
润湿剂 1-2%
保湿剂 20-25%
去离子水 56-65%
所述颜料主要为紫颜料19；
所述润湿剂为阴离子表面活性剂，是EASYTECH DT-2100和H-Sperse 200两种的复配，所述的保湿剂为丙三醇。
2.根据权利要求1所述的一种紫色颜料型水性墨水组合物，其特征在于，所述分散剂为BYK9077。
3.根据权利要求1所述的一种紫色颜料型水性墨水组合物，其特征在于，所述润滑剂为水溶性磷酸酯类化合物SMARTPHOS W5882、AEPK-350中的一种或两种。
4.权利要求1-3所述的任意一种紫色颜料型水性墨水组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：颜料色浆制备过程：
（1）将分散剂、润湿剂、去离子水全部混合均匀后加入所用颜料，浸润1h，使得颜料完全润湿；
（2）将上述体系置于研磨机中，以2900r/min转速研磨3h-4h后取出；
（3）将取出的粗色浆置于纳米砂磨机继续研磨，测定颜料粒径D90≤662nm时出料，即得色浆；
第二步：颜料型水性墨水的制备：
（1）将润滑剂、保湿剂、去离子水混合均匀，搅拌一定时间，使体系稳定；
（2）在搅拌状态下向上述体系中加入在先制备的色浆，搅拌2h-3h，即得成品。
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