專利名稱：一種顏料碳黑中性筆墨水及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于精細化工應用領域，具體涉及到一種顏料碳黑黑色中性筆墨水及其制備方法。
背景技術：
中性筆是目前國際上流行的一種新型書寫工具。所謂中性筆的“中性”之意是指它的墨水粘度介于油性圓珠筆油墨的粘度與水性圓珠筆墨水粘度之間。中性筆由于采用簡單的筆具、中等粘度的墨水和耐水耐光的顏料為色基，使書寫潤滑流暢、墨跡收斂堅牢，可作永久保存，同時還具有墨水流量均勻，脫帽時間長等特點。
由于克服了油性圓珠筆的不流暢及水性圓珠筆的不潤滑性等缺點。中性筆一經問世，就得到了迅速發(fā)展。中性筆使用的墨水不但粘度要合適，而且還應該具有良好的觸變性。當墨水儲存于筆管中時，墨水處于高粘滯狀態(tài)，以防止墨水通過筆尖泄漏；當書寫時施加的力使筆頭內的滾珠滑動時，產生的剪切力使墨水稀化，使墨水粘度降低，從而墨水可以流過筆尖進行書寫。中性筆具有良好的書寫手感，因此頗受人們的喜愛。“墨水”是中性筆的關鍵技術。目前，中性筆墨水的研制存在以下技術難題。難題一墨水粘度、觸變性、表面張力和pH值等指標的優(yōu)化。如果不采用合適的配方和工藝，很難得到上述指標優(yōu)化的墨水。這就使得灌裝后，筆書寫不流暢，有泄漏現象，無法確保墨水的保濕性、滲透性。難點二要求墨水具有一定的穩(wěn)定性，較長時間的保存而墨水不變質，不出現分層、沉淀。如果墨水不穩(wěn)定，在灌筆后，筆無法正常書寫或出現分層現象，書寫時筆跡濃淺不勻。難點三色漿與墨水配方的相容性。如果色漿與墨水配方的相容性差的話，會破壞顏料體系的穩(wěn)定性，產生絮凝沉降。容易造成沉降、引起筆頭堵塞等問題，書寫時會出現斷線等現象。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過墨水配方和配制工藝，解決了墨水配方與色漿的相容性等問題，使中性筆墨水在保證書寫流暢和不泄漏的同時，具有很好的穩(wěn)定性。
本發(fā)明是通過下列方案達到的一種顏料碳黑中性筆墨水，主要由碳黑色漿、溶劑、增稠劑、抑制揮發(fā)劑、pH調節(jié)劑和去離子水調配而成，其組份的重量百分比為碳黑色漿30～40％，溶劑10～30％，增稠劑1％～5％，抑制揮發(fā)劑0.5％～5％，pH調節(jié)劑1％～3％，去離子水30％～50％；其中所述的溶劑至少是下列兩種或兩種以上組份的混合物配制而成，作為醇類有甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等一元醇；乙二醇、雙甘醇、三甘醇、乙二醇、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、三羥甲基丙烷三元醇；作為醇醚類有乙二醇甲醚、乙二醇丁基醚、乙二醇乙醚、乙二醇異丙醚、縮二乙二醇甲醚、縮二乙二醇丁基醚、縮二乙二醇乙醚；所述的增稠劑是復合型高效堿溶脹增稠劑，主要是丙烯酸鹽和/或丙烯酸酯類化合物的共聚物，數均分子量為3000～10000，可以有效地穩(wěn)定整個墨水體系，使墨水保持一定的粘度，具體的有水性HAS 635、水性HAS 661、水性HAS 660；所述的抑制揮發(fā)劑可以有效地抑制溶劑的揮發(fā)，可以使墨水書寫順暢且保持墨水的保濕性和滲透性；具體的有尿素、硫尿素、支鏈淀粉、糊精、麥芽糖環(huán)糊精；所制得的中性筆墨水為弱堿性，其pH值為8～10。pH調節(jié)劑可分為有機胺類和無機堿類兩類，有機胺類有乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等；無機堿類有氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等；進一步優(yōu)化的配方為碳黑色漿30～40％，溶劑10～30％，增稠劑1％～5％，抑制揮發(fā)劑0.5％～5％，pH調節(jié)劑1％～3％，去離子水30％～50％，潤滑劑1％～2％，防銹劑0.5％～2％，防腐劑0.5％～2％；所用的潤滑劑可以是高級脂肪酸類、酯類、烷基胺類、脂肪胺類、高級醇、磷酸系表面活性劑、聚硅氧烷、聚亞烷基二醇、環(huán)氧乙烷類等表面活性劑；所用的防銹劑可以是苯丙三唑、磷酸酯、甲苯基三唑、二環(huán)己替亞硝酸胺等；防腐劑可以是甲基-P-羧基苯甲酸酯、山梨酸鈣、苯甲酸鈉、五氯苯酚鈉等。
本發(fā)明還提供一種顏料碳黑中性筆墨水的制備方法，包括如下步驟a.將增稠劑和抑制揮發(fā)劑溶解在溶劑和適量的去離子水中，充分攪拌溶解；b.加入色漿和適量的去離子水，攪拌混合均勻；c.將上述均勻分散體系在40℃～80℃下攪拌熟化，得到所需的顏料碳黑中性筆墨水。
進一步改進的制備方法為在上述步驟b后，依次加入防腐劑、防銹劑、pH調節(jié)劑、潤滑劑后，補足配方中的去離子水，繼續(xù)攪拌直到混合均勻；再于40℃～80℃下攪拌熟化。
本發(fā)明的特征在于采用的增稠劑是高效復合型堿溶脹增稠劑。由于就酸堿度而言，中性筆墨水一般呈中性或弱堿性，所以采用堿溶脹增稠劑既能滿足墨水的酸堿度要求，又能使增稠劑在較優(yōu)的堿度條件下穩(wěn)定地發(fā)揮作用。而且這種增稠劑可與碳黑色漿中常見的分散劑有很好的相容性，可以保持甚至改善色漿中碳黑顆粒的分散性，有效地穩(wěn)定了整個墨水體系，使墨水不但擁有一定的粘度和觸變性，同時具有良好的穩(wěn)定性。
本發(fā)明另一特征在于采用的抑制揮發(fā)劑可以有效地抑制溶劑的揮發(fā)，這樣墨水就可保持一定的保濕性和滲透性，使得書寫流暢。
有益效果本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.通過改善配方和制備工藝使墨水在粘度、觸變性、表面張力和PH值等性能方面得到優(yōu)化配置。
2.墨水書寫性能良好，流暢但不泄漏。
3.墨水具有很好的穩(wěn)定性，常溫下可長時間存放。灌筆后，筆的脫帽時間長，不干燥，不沉淀，耐高溫性好，能夠在烘箱(60±5℃)內脫帽存放10天以上。
4.本發(fā)明適用于各種碳黑色漿，對各種碳黑色漿的適應性強。
具體實施例方式
根據上述的配方和制備工藝，可以采用各種碳黑色漿得到性能優(yōu)良的黑色中性筆墨水。以下是本發(fā)明具體的實例。
實施例1按照下面所列的配方和上述的制備工藝可以得到性能優(yōu)良的黑色中性筆墨水。
組分名稱質量(％)碳黑色漿1 30堿溶脹增稠劑2
支鏈淀粉2乙二醇 10丙二醇 8三乙醇胺2山梨酸鈣1磷酸酯 1油醇2去離子水42其中碳黑色漿1為廈門進尚樹脂有限公司的GS-590碳黑色漿。
實施例2采用了不同的色漿，適當調整配方后，采用與實施例1相同的制備工藝即可得到性能優(yōu)良的墨水。
組分名稱質量(％)碳黑色漿2 30堿溶脹增稠劑4糊精51，3-丁二醇 10丙三醇 10碳酸鈉 2苯甲酸鈉1苯丙三唑1月桂酸 1去離子水36其中，碳黑色漿2為上海海文(集團)有限公司上海墨水廠#234碳黑色漿。
實施例3采用了不同的色漿，適當調整配方后，采用與實施例1相同的制備工藝即可得到性能優(yōu)良的墨水。
組分名稱質量(％)
碳黑色漿3 35堿溶脹增稠劑4麥芽糖環(huán)糊精2乙二醇乙醚 10三甘醇 10碳酸氫鈉2五氯苯酚鈉 1甲苯基三唑 1OP 2去離子水33其中，碳黑色漿3為自制色漿，其制備過程如下選用6#色素碳黑(南京梅山億騰化工有限公司)20％，分散劑(BYK-163)2％，1，3-丙二醇10％，聚乙二醇(平均分子量400)5％，濃氨水1％，其他助劑磷酸三丁酯1％，去離子水61％。按一定順序投料后，高速分散或立式砂磨30分鐘，然后轉入循環(huán)流出式臥式砂磨，轉速2500r/min，持續(xù)循環(huán)研磨1.5h，直接出料即為成品色漿。
實施例的中性筆墨水與灌制的筆的檢測結果如表1和表2所示。
表1墨水的各項檢測結果 表面張力的測定結果是由JK99B全自動張力儀得到的；粘度的測定結果是由NDJ-79旋轉式粘度計在750轉/分的轉速條件下得到的；pH的測定結果是由PHS-3D pH計得到的。
表2中性筆的各項檢測結果 書寫性能的測定結果是由書寫劃圓儀得到的。具體的檢測方法是將試筆夾在劃圓書寫機上，調整試筆與70g/m2書寫紙紙面成60°±5°的傾斜角，開動書寫劃圓儀，表2中的書寫性能數據是指劃圓儀劃線400米未發(fā)現斷線、墨水泄漏、色澤不均等現象。在分析天平上稱取紙在劃線前后100m的重量，計算得到出墨量。
權利要求
1.一種顏料碳黑中性筆墨水，其特征在于，所述的墨水主要由碳黑色漿、溶劑、增稠劑、抑制揮發(fā)劑、pH調節(jié)劑和去離子水調配而成，其組份的重量百分比為碳黑色漿30～40％，溶劑10～30％，增稠劑1％～5％，抑制揮發(fā)劑0.5％～5％，pH調節(jié)劑1％～3％，去離子水30％～50％；其中所述的溶劑為選自甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等一元醇；乙二醇、雙甘醇、三甘醇、乙二醇、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、三羥甲基丙烷三元醇；乙二醇甲醚、乙二醇丁基醚、乙二醇乙醚、乙二醇異丙醚、縮二乙二醇甲醚、縮二乙二醇丁基醚、縮二乙二醇乙醚中的至少兩種的混合物；所述的增稠劑是數均分子量為3000～10000的丙烯酸鹽和/或丙烯酸酯類化合物的共聚物；所述的抑制揮發(fā)劑包括尿素、硫尿素、支鏈淀粉、糊精、麥芽糖環(huán)糊精；所述的pH調節(jié)劑為選自有機胺類的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種，或選自無機堿類的氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種。
2.如權利要求1所述的顏料碳黑中性筆墨水，其特征在于，所述的增稠劑為水性HAS635、水性HAS661、水性HAS660。
3.如權利要求1所述的顏料碳黑中性筆墨水，其特征在于，在所述的墨水配方中增加以下組分潤滑劑1％～2％，防銹劑0.5％～2％，防腐劑0.5％～2％。
4.一種如權利要求1所述的顏料碳黑中性筆墨水的制備方法，其特征在于，包括如下步驟a.將增稠劑和抑制揮發(fā)劑溶解在溶劑和適量的去離子水中，充分攪拌溶解；b.加入色漿和適量的去離子水，攪拌混合均勻；c.將上述均勻分散體系在40℃～80℃下攪拌熟化，得到所需的顏料碳黑中性筆墨水。
5.如權利要求3所述的顏料碳黑中性筆墨水的制備方法，其特征在于，在所述方法的步驟b后，依次加入防腐劑、防銹劑、pH調節(jié)劑、潤滑劑后，補足配方中的去離子水，繼續(xù)攪拌直到混合均勻；再于40℃～80℃下攪拌熟化，得到所需的顏料碳黑中性筆墨水。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種顏料碳黑中性筆墨水及其制備方法。這種中性筆墨水由碳黑色漿、溶劑、增稠劑、抑制揮發(fā)劑、pH調節(jié)劑、潤滑劑、防腐劑、防銹劑、和去離子水調配而成。其組份重量配比為，碳黑色漿30％～40％，溶劑10～30％，增稠劑1％～5％，抑制揮發(fā)劑0.5％～5％，pH調節(jié)劑1％～3％，潤滑劑1％～2％，防銹劑0.5％～2％，防腐劑0.5％～2％，去離子水30％～50％。經本發(fā)明配制的中性筆墨水具有工藝簡單，成本低廉，色澤鮮亮，以及優(yōu)良的書寫性能和優(yōu)異的穩(wěn)定性。
文檔編號C09D11/16GK1865364SQ20061002802
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權日2006年6月22日
發(fā)明者浦玉, 陳愛平, 馮征宇, 錢軍, 劉偉, 李春忠 申請人:華東理工大學