CN1865364B - 一种颜料碳黑中性笔墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种颜料碳黑中性笔墨水及其制备方法。这种中性笔墨水由碳黑色浆、溶剂、增稠剂、抑制挥发剂、pH调节剂、润滑剂、防腐剂、防锈剂、和去离子水调配而成。其组份重量配比为，碳黑色浆30％～40％，溶剂10～30％，增稠剂1％～5％，抑制挥发剂0.5％～5％，pH调节剂1％～3％，润滑剂1％～2％，防锈剂0.5％～2％，防腐剂0.5％～2％，去离子水30％～50％。经本发明配制的中性笔墨水具有工艺简单，成本低廉，色泽鲜亮，以及优良的书写性能和优异的稳定性。

Description

一种颜料碳黑中性笔墨水及其制备方法

技术领域

本发明属于精细化工应用领域，具体涉及到一种颜料碳黑黑色中性笔墨水及其制备方法。

技术背景

中性笔是目前国际上流行的一种新型书写工具。所谓中性笔的“中性”之意是指它的墨水粘度介于油性圆珠笔油墨的粘度与水性圆珠笔墨水粘度之间。中性笔由于采用简单的笔具、中等粘度的墨水和耐水耐光的颜料为色基，使书写润滑流畅、墨迹收敛坚牢，可作永久保存，同时还具有墨水流量均匀，脱帽时间长等特点。

由于克服了油性圆珠笔的不流畅及水性圆珠笔的不润滑性等缺点。中性笔一经问世，就得到了迅速发展。中性笔使用的墨水不但粘度要合适，而且还应该具有良好的触变性。当墨水储存于笔管中时，墨水处于高粘滞状态，以防止墨水通过笔尖泄漏；当书写时施加的力使笔头内的滚珠滑动时，产生的剪切力使墨水稀化，使墨水粘度降低，从而墨水可以流过笔尖进行书写。中性笔具有良好的书写手感，因此颇受人们的喜爱。“墨水”是中性笔的关键技术。目前，中性笔墨水的研制存在以下技术难题。难题一：墨水粘度、触变性、表面张力和pH值等指标的优化。如果不采用合适的配方和工艺，很难得到上述指标优化的墨水。这就使得灌装后，笔书写不流畅，有泄漏现象，无法确保墨水的保湿性、渗透性。难点二：要求墨水具有一定的稳定性，较长时间的保存而墨水不变质，不出现分层、沉淀。如果墨水不稳定，在灌笔后，笔无法正常书写或出现分层现象，书写时笔迹浓浅不匀。难点三：色浆与墨水配方的相容性。如果色浆与墨水配方的相容性差的话，会破坏颜料体系的稳定性，产生絮凝沉降。容易造成沉降、引起笔头堵塞等问题，书写时会出现断线等现象。

发明内容

本发明通过墨水配方和配制工艺，解决了墨水配方与色浆的相容性等问题，使中性笔墨水在保证书写流畅和不泄漏的同时，具有很好的稳定性。

本发明是通过下列方案达到的：一种颜料碳黑中性笔墨水，主要由碳黑色浆、溶剂、增稠剂、抑制挥发剂、pH调节剂和去离子水调配而成，其组份的重量百分比为：碳黑色浆30～40％，溶剂10～30％，增稠剂1％～5％，抑制挥发剂0.5％～5％，pH调节剂1％～3％，去离子水30％～50％；

其中：所述的溶剂至少是下列两种或两种以上组份的混合物配制而成，作为醇类有：甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等一元醇；乙二醇、双甘醇、三甘醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、季戊二醇、己二醇、硫二甘醇、聚乙二醇、三乙烯二醇等二元醇；丙三醇、三羟甲基丙烷三元醇；作为醇醚类有：乙二醇甲醚、乙二醇丁基醚、乙二醇乙醚、乙二醇异丙醚、缩二乙二醇甲醚、缩二乙二醇丁基醚、缩二乙二醇乙醚；

所述的增稠剂是复合型高效碱溶胀增稠剂，主要是丙烯酸盐和/或丙烯酸酯类化合物的共聚物，数均分子量为3000～10000，可以有效地稳定整个墨水体系，使墨水保持一定的粘度，具体的有水性HAS 635、水性HAS 661、水性HAS 660；

所述的抑制挥发剂可以有效地抑制溶剂的挥发，可以使墨水书写顺畅且保持墨水的保湿性和渗透性；具体的有尿素、硫尿素、支链淀粉、糊精、麦芽糖环糊精；

所制得的中性笔墨水为弱碱性，其pH值为8～10。pH调节剂可分为有机胺类和无机碱类两类，有机胺类有乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等；无机碱类有氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等；

进一步优化的配方为：碳黑色浆30～40％，溶剂10～30％，增稠剂1％～5％，抑制挥发剂0.5％～5％，pH调节剂1％～3％，去离子水30％～50％，润滑剂1％～2％，防锈剂0.5％～2％，防腐剂0.5％～2％，其中百分比为重量百分比；

所用的润滑剂可以是高级脂肪酸类、酯类、烷基胺类、脂肪胺类、高级醇、磷酸系表面活性剂、聚硅氧烷、聚亚烷基二醇、环氧乙烷类等表面活性剂；

所用的防锈剂可以是苯丙三唑、磷酸酯、甲苯基三唑、二环己替亚硝酸胺等；防腐剂可以是甲基-P-羧基苯甲酸酯、山梨酸钙、苯甲酸钠、五氯苯酚钠等。

本发明还提供一种颜料碳黑中性笔墨水的制备方法，包括如下步骤：

a.将增稠剂和抑制挥发剂溶解在溶剂和适量的去离子水中，充分搅拌溶解；

b.加入色浆和适量的去离子水，搅拌混合均匀；

c.将上述均匀分散体系在40℃～80℃下搅拌熟化，得到所需的颜料碳黑中性笔墨水。

进一步改进的制备方法为：在上述步骤b后，依次加入防腐剂、防锈剂、pH调节剂、润滑剂后，补足配方中的去离子水，继续搅拌直到混合均匀；再于40℃～80℃下搅拌熟化。

本发明的特征在于采用的增稠剂是高效复合型碱溶胀增稠剂。由于就酸碱度而言，中性笔墨水一般呈中性或弱碱性，所以采用碱溶胀增稠剂既能满足墨水的酸碱度要求，又能使增稠剂在较优的碱度条件下稳定地发挥作用。而且这种增稠剂可与碳黑色浆中常见的分散剂有很好的相容性，可以保持甚至改善色浆中碳黑颗粒的分散性，有效地稳定了整个墨水体系，使墨水不但拥有一定的粘度和触变性，同时具有良好的稳定性。

本发明另一特征在于采用的抑制挥发剂可以有效地抑制溶剂的挥发，这样墨水就可保持一定的保湿性和渗透性，使得书写流畅。

有益效果

本发明具有以下优点：

1.通过改善配方和制备工艺使墨水在粘度、触变性、表面张力和pH值等性能方面得到优化配置。

2.墨水书写性能良好，流畅但不泄漏。

3.墨水具有很好的稳定性，常温下可长时间存放。灌笔后，笔的脱帽时间长，不干燥，不沉淀，耐高温性好，能够在烘箱(60±5℃)内脱帽存放10天以上。

4.本发明适用于各种碳黑色浆，对各种碳黑色浆的适应性强。

具体实施方式

根据上述的配方和制备工艺，可以采用各种碳黑色浆得到性能优良的黑色中性笔墨水。以下是本发明具体的实例。

实施例1：

按照下面所列的配方和上述的制备工艺可以得到性能优良的黑色中性笔墨水。

组分名称            质量(％)

碳黑色浆1           30

碱溶胀增稠剂        2

支链淀粉       2

乙二醇        10

丙二醇        8

三乙醇胺      2

山梨酸钙      1

磷酸酯        1

油醇          2

去离子水      42

其中：碳黑色浆1为厦门进尚树脂有限公司的GS-590碳黑色浆。

实施例2：采用了不同的色浆，适当调整配方后，采用与实施例1相同的制备工艺即可得到性能优良的墨水。

组分名称           质量(％)

碳黑色浆2          30

碱溶胀增稠剂       4

糊精               5

1，3-丁二醇        10

丙三醇             10

碳酸钠             2

苯甲酸钠           1

苯丙三唑           1

月桂酸             1

去离子水           36

其中，碳黑色浆2为上海海文(集团)有限公司上海墨水厂#234碳黑色浆。

实施例3：采用了不同的色浆，适当调整配方后，采用与实施例1相同的制备工艺即可得到性能优良的墨水。

组分名称            质量(％)

碳黑色浆3         35

碱溶胀增稠剂      4

麦芽糖环糊精      2

乙二醇乙醚        10

三甘醇            10

碳酸氢钠          2

五氯苯酚钠        1

甲苯基三唑        1

OP                2

去离子水          33

其中，碳黑色浆3为自制色浆，其制备过程如下：选用6#色素碳黑(南京梅山亿腾化工有限公司)20％，分散剂(BYK-163)2％，1，3-丙二醇10％，聚乙二醇(平均分子量400)5％，浓氨水1％，其他助剂磷酸三丁酯1％，去离子水61％。按一定顺序投料后，高速分散或立式砂磨30分钟，然后转入循环流出式卧式砂磨，转速2500r/min，持续循环研磨1.5h，直接出料即为成品色浆。

实施例的中性笔墨水与灌制的笔的检测结果如表1和表2所示。

表1：墨水的各项检测结果

表面张力的测定结果是由JK99B全自动张力仪得到的；粘度的测定结果是由NDJ-79旋转式粘度计在750转/分的转速条件下得到的；pH的测定结果是由PHS-3D pH计得到的。

表2：中性笔的各项检测结果

书写性能的测定结果是由书写划圆仪得到的。具体的检测方法是将试笔夹在划圆书写机上，调整试笔与70g/m²书写纸纸面成60°±5°的倾斜角，开动书写划圆仪，表2中的书写性能数据是指划圆仪划线400米未发现断线、墨水泄漏、色泽不均等现象。在分析天平上称取纸在划线前后100m的重量，计算得到出墨量。

Claims (4)

1.一种颜料碳黑中性笔墨水，其特征在于，所述的墨水主要由碳黑色浆、溶剂、增稠剂、抑制挥发剂、pH调节剂和去离子水调配而成，其组份的重量百分比为：碳黑色浆30～40％，溶剂10～30％，增稠剂1％～5％，抑制挥发剂0.5％～5％，pH调节剂1％～3％，去离子水30％～50％；

其中：所述的溶剂为选自甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇；乙二醇、双甘醇、三甘醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、季戊二醇、己二醇、硫二甘醇、聚乙二醇、三乙烯二醇；丙三醇、三羟甲基丙烷三元醇；乙二醇甲醚、乙二醇丁基醚、乙二醇乙醚、乙二醇异丙醚、缩二乙二醇甲醚、缩二乙二醇丁基醚、缩二乙二醇乙醚中的至少两种的混合物；

所述的增稠剂是数均分子量为3000～10000的丙烯酸盐和/或丙烯酸酯类化合物的共聚物；

所述的抑制挥发剂为选自尿素、硫尿素、支链淀粉、糊精、麦芽糖环糊精中的一种；

所述的pH调节剂为选自有机胺类的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种，或选自无机碱类的氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。

2.如权利要求1所述的颜料碳黑中性笔墨水，其特征在于，所述的增稠剂为选自水性HAS635、水性HAS661、水性HAS660中的一种。

3.如权利要求1所述的颜料碳黑中性笔墨水，其特征在于，在所述的墨水配方中增加以下组分，重量百分比为：润滑剂1％～2％，防锈剂0.5％～2％，防腐剂0.5％～2％。

4.一种制备如权利要求1所述的颜料碳黑中性笔墨水的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.将增稠剂和抑制挥发剂溶解在溶剂和适量的去离子水中，充分搅拌溶解；

b.加入色浆和适量的去离子水，搅拌混合均匀；

c.将上述均匀分散体系在40℃～80℃下搅拌熟化，得到所需的颜料碳黑中性笔墨水；

其中：在所述方法的步骤b后，依次加入防腐剂、防锈剂、pH调节剂、润滑剂后，补足配方中的去离子水，继续搅拌直到混合均匀；再于40℃～80℃下搅拌熟化，得到所需的颜料碳黑中性笔墨水。