CN115247007B - 一种书写性能改善的中性笔墨水 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种书写性能改善的中性笔墨水，物料组成包括：颜料色浆17.2～23.6份，增稠剂7.2～13.5份，共溶剂7.8～14.6份，改性剂4.7～7.1份，杀虫灭菌剂0.1～0.2份，去离子水50.3～59.1份；增稠剂为壳聚糖和丝素蛋白的组合；共溶剂为短链醇和环丁砜的组合；改性剂为氨糖、糖醇和氨基酸的组合。本发明的一种书写性能改善的中性笔墨水，改善了墨水耐干燥性、且书写字迹线条均匀、防渗透性好。
Description
技术领域
本发明专利技术方案属于墨水领域，尤其涉及一种中性笔墨水。
背景技术
作为主流书写墨水的中性笔墨水，核心的技术关键是一定剪切速率和粘度范围内的假塑性，而假塑性的关键是选择合适的增稠剂。
目前，中性笔墨水中，普遍采用多糖类物质作为增稠剂。例如中国专利《CN104804550A-一种颜料型黑色中性墨水组合物》中，采用多糖中的黄原胶和卡莱胶协同作为增稠剂；中国专利《CN105348916B-一种高分散性高触变性中性墨水及其制备方法》中，则采用多糖中的纤维素作为增稠剂。中性笔墨水中，采用多糖类物质作为增稠剂的工艺最成熟、技术最完善，但现在采用的多糖类物质多为胶类（黄原胶、阿拉伯胶）和纤维素类，粘度较大、且体系稳定分散的限制因素较多，因而限制了墨水改性成分的添加、以及墨水保存和书写性能的提高。另外，作为天然多糖类物质的壳聚糖，虽然来源广泛并已经大规模地工业化生产，但由于壳聚糖难溶于水和醇类的特性、以及自身难以形成三维网络状结构的缺陷，导致壳聚糖很难被应用于中性笔墨水。
如何将壳聚糖应用作中性笔墨水的增稠剂，以及如何提高壳聚糖作为增稠剂的中性笔墨水的性能，成为了中性笔墨水发展所需要解决的问题。
发明内容
本发明采用壳聚糖和丝素蛋白作为增稠剂，采用短链醇和环丁砜的组合作为共溶剂，采用氨糖、糖醇和氨基酸的组合作为改性剂，改善了墨水的耐干燥性、且书写字迹线条均匀、防渗透性好。
技术方案
本发明提供了一种书写性能改善的中性笔墨水，物料和重量组
分组成包括：颜料色浆17.2～23.6份，增稠剂7.2～13.5份，共溶剂7.8～14.6份，改性剂4.7～7.1份，杀虫灭菌剂0.1～0.2份，去离子水50.3～59.1份；增稠剂为壳聚糖和丝素蛋白的组合；共溶剂为短链醇和环丁砜的组合；改性剂为氨糖、糖醇和氨基酸的组合。
本发明采用壳聚糖和丝素蛋白的组合作为增稠剂、同时也作为墨水书写后的成膜剂。其中，丝素蛋白具体为甘氨酸、丙氨酸或丝氨酸中的一种，优选甘氨酸。利用壳聚糖和丝素蛋白在墨水体系中容易形成有弹性的三维网络结构，从而实现增稠效果；同时，利用壳聚糖不溶于水的特性，有助于实现中性笔墨水分散体系的长期稳定。另外，当墨水书写在纸张上之后，随着水分蒸发，壳聚糖和丝素蛋白会形成耐磨擦的膜层，从而保护书写字迹免于外部力量的损伤和破坏。
本发明采用短链醇和环丁砜作为共溶剂，短链醇具体为乙二醇或1,2-丙二醇中的一种。共溶剂有效控制了中性笔墨水的表面张力与书写纸张的表面张力接近，进而有效减缓书写墨水在书写后的堆积以及过快扩散而造成的字迹颜色不均匀；同时，对中性笔墨水体系起到了增溶作用，从而提高了中性笔墨水体系的稳定性。
本发明采用氨糖、糖醇和氨基酸的组合作为改性剂，氨糖具体为氨基葡萄糖；糖醇具体为赤藓糖醇、乳糖醇或异麦芽酮糖醇中的一种，优选乳糖醇或异麦芽酮糖醇；氨基酸为带负电荷的氨基酸，具体为谷氨酸或天冬氨酸。氨糖类通过抑制中性笔墨水中其他的胶体的拉伸变形能力，造成中性笔墨水分散体系的剪切率与粘度曲线的第一牛顿高原的区域变窄、第二牛顿高原的区域变宽，从而实现了书写时的快速剪切稀化，不书写时的快速增稠。从而进一步减少了书写起始时和结束时的在纸张上的堆墨。糖醇类可以防止高湿度下的墨水书写时的流挂、并提高墨水的耐干燥性。带负电荷的氨基酸与纸张中带正电荷的离子（如：钙、镁、钡）中和，并在纸张上形成了对于纳米颜料颗粒的防渗透层。同时，氨基酸属于疏水性物质，对于纸张中的疏水疏油特性的纤维素有亲和作用，利于防渗透层的定位和铺展，并降低了纸张表面的粗糙度。本技术书写出的字迹光泽度高、更加美观。
本发明的杀虫灭菌剂为Nuosept或BIT-20中的一种。
本发明的一种书写性能改善的中性笔墨水，还可以包括0.2～0.4份的润滑剂，具体为蛇鲭毒素。蛇鲭毒素是常用的工业润滑剂，来源广泛，性能稳定。
本发明的颜料色浆为美国CABOT公司生产的CAB-O-JET系列颜料色浆或瑞士Clariant公司生产的Colanyl 100系列颜料色浆，优选Clariant公司生产的Colanyl 100系列颜料色浆，具体为Colanyl Yellow SGX 131、Colanyl Red FGR 131、Colanyl Blue A2R131和Colanyl Black N131。
具体的实施方式
实施例1
黑色中性笔墨水PG-K-01
室温条件下，先在烧杯中加入9.4份的乙二醇和5.2份的环丁砜、以及24份的去离子水，然后依次加入5.0份的壳聚糖、8.5份的甘氨酸、3.0份的氨基葡萄糖、2.0份的乳糖醇和2.1份的谷氨酸，搅拌1.5 h，充分混合均匀后形成母液；再将母液、17.2份的ColanylBlack N131和 26.3份去离子水依次加入到搅拌釜中，然后加入0.2份的BIT-20、0.4份的蛇鲭毒素，并搅拌2 h，混合均匀；升温至60℃，并搅拌3.5 h进行熟化，制得待处理液；将待处理液依次进行真空脱泡、高速离心过滤、收集滤液进行二次脱泡，最终制得黑色中性笔墨水PG-K-01。
实施例2
蓝色中性笔墨水PG-B-01
室温条件下，先在烧杯中加入8.5份的1,2-丙二醇和3.3份的环丁砜、以及25份的去离子水，然后依次加入4.2份的壳聚糖、7.6份的甘氨酸、2.5份的氨基葡萄糖、1.6份的麦芽糖醇和1.9份的天冬氨酸，搅拌1.5 h，充分混合均匀后形成母液；再将母液、19.7份的Colanyl Blue A2R 131和 27.8份去离子水依次加入到搅拌釜中，然后加入0.1份的Nuosept，并搅拌2 h，混合均匀；升温至60℃，并搅拌3.5 h进行熟化，制得待处理液；将待处理液依次进行真空脱泡、高速离心过滤、收集滤液进行二次脱泡，最终制得蓝色中性笔墨水PG-B-01。
实施例3
红色中性笔墨水PG-R-01
室温条件下，先在烧杯中加入8.2份的乙二醇和4.0份的环丁砜、以及25份的去离子水，然后依次加入3.0份的壳聚糖、4.2份的甘氨酸、2.2份的氨基葡萄糖、1.7份的麦芽糖醇和1.9份的谷氨酸，搅拌1.5 h，充分混合均匀后形成母液；再将母液、23.6份的ColanylRed FGR 131和 29.1份去离子水依次加入到搅拌釜中，然后加入0.1份的Nuosept、0.2份的蛇鲭毒素，并搅拌2 h，混合均匀；升温至60℃，并搅拌3.5 h进行熟化，制得待处理液；将待处理液依次进行真空脱泡、高速离心过滤、收集滤液进行二次脱泡，最终制得红色中性笔墨水PG-R-01。
实施例4
黄色中性笔墨水PG-Y-01
室温条件下，先在烧杯中加入4.3份的乙二醇和3.5份的环丁砜、以及25份的去离子水，然后依次加入4.2份的壳聚糖、7.0份的甘氨酸、2.4份的氨基葡萄糖、1.0份的乳糖醇和1.3份的天冬氨酸，搅拌1.5 h，充分混合均匀后形成母液；再将母液、21.3份的ColanylYellow SGX 131和 34.1份去离子水依次加入到搅拌釜中，然后加入0.2份的BIT-20，并搅拌2 h，混合均匀；升温至60℃，并搅拌3.5 h进行熟化，制得待处理液；将待处理液依次进行真空脱泡、高速离心过滤、收集滤液进行二次脱泡，最终制得黄色中性笔墨水PG-Y-01。
结果性能表征
采用东莞博莱德公司生产的型号为BLD-8032的书写画圆机、金峰纸业的80 g工程绘图纸，根据《QB/T 2625-2011 中性墨水圆珠笔和笔芯》的具体要求，并采用《QB/T2625-2011 中性墨水圆珠笔和笔芯》中的“笔头分类：细，笔头代码：F”的笔头（球珠直径D为：0.55mm≤D＜0.75 mm），对本专利的实施例的墨水进行测试。
墨水的书写性能如表-1所示、墨水的渗透性能如表-2所示、墨水的间歇书写性能如表-3所示。
表-1 墨水的书写性能
| 墨水序号 | 书写性能 |
| PG-K-01 | 划线300 m以上，线迹无明显变淡、断线现象，线条粗细均匀 |
| PG-B-01 | 划线300 m以上，线迹无明显变淡、断线现象，线条粗细均匀 |
| PG-R-01 | 划线300 m以上，线迹无明显变淡、断线现象，线条粗细均匀 |
| PG-Y-01 | 划线300 m以上，线迹无明显变淡、断线现象，线条粗细均匀 |
表-2 墨水的渗透性能
| 墨水序号 | 渗透性能 |
| PG-K-01 | 书写完成后24 h，书写纸背面无明显痕迹 |
| PG-B-01 | 书写完成后24 h，书写纸背面无明显痕迹 |
| PG-R-01 | 书写完成后24 h，书写纸背面无明显痕迹 |
| PG-Y-01 | 书写完成后24 h，书写纸背面无明显痕迹 |
表-3 墨水的间歇书写性能
| 墨水序号 | 间歇书写性能 |
| PG-K-01 | 间歇24 h，100 mm内书写正常，线条粗细均匀 |
| PG-B-01 | 间歇24 h，100 mm内书写正常，线条粗细均匀 |
| PG-R-01 | 间歇24 h，100 mm内书写正常，线条粗细均匀 |
| PG-Y-01 | 间歇24 h，100 mm内书写正常，线条粗细均匀 |
由表-1可知，墨水的书写性能满足《QB/T 2625-2011 中性墨水圆珠笔和笔芯》的具体要求；由表-2可知，墨水的渗透性能满足《QB/T 2625-2011 中性墨水圆珠笔和笔芯》的具体要求；由表-3可知，墨水的间歇书写性能满足《QB/T 2625-2011 中性墨水圆珠笔和笔芯》的具体要求。
本技术的中性笔墨水，改善了墨水耐干燥性、书写字迹线条均匀、防渗透性好，适宜大规模地生产和推广。
Claims (7)
1.一种书写性能改善的中性笔墨水，其特征在于，其物料和重量组分组成包括：颜料色浆17.2～23.6份，增稠剂7.2～13.5份，共溶剂7.8～14.6份，改性剂4.7～7.1份，杀虫灭菌剂0.1～0.2份，去离子水50.3～59.1份；所述的增稠剂为壳聚糖和丝素蛋白的组合；所述的共溶剂为短链醇和环丁砜的组合；所述的改性剂为氨糖、糖醇和氨基酸的组合，所述的氨基酸为带负电荷的氨基酸；所述的短链醇为乙二醇或1,2-丙二醇中的一种；所述的氨糖为氨基葡萄糖；所述的糖醇类为赤藓糖醇、乳糖醇或异麦芽酮糖醇中的一种；所述的丝素蛋白为甘氨酸、丙氨酸或丝氨酸中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种书写性能改善的中性笔墨水，其特征在于，所述的丝素蛋白为甘氨酸。
3.根据权利要求1所述的一种书写性能改善的中性笔墨水，其特征在于，所述的带负电荷的氨基酸为谷氨酸或天冬氨酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种书写性能改善的中性笔墨水，其特征在于，所述的杀虫灭菌剂为Nuosept或BIT-20中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种书写性能改善的中性笔墨水，其特征在于，包括0.2～0.4份的润滑剂。
6.根据权利要求5所述的一种书写性能改善的中性笔墨水，其特征在于，所述的润滑剂为蛇鲭毒素。
7.根据权利要求1所述的一种书写性能改善的中性笔墨水，其特征在于，所述的颜料色浆为美国CABOT公司生产的CAB-O-JET系列颜料 色浆或瑞士Clariant公司生产的Colanyl100系列颜料色浆。
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