专利名称：中性笔用蓝色墨水及其制备方法
技术领域：
本发明涉及墨水及其制备领域，具体涉及一种中性笔用蓝色墨水及其制备方法。
背景技术：
中性笔(即中性墨水笔)因其具有书写流畅润滑、字迹清晰、色泽好，而且速干、 不沾不透、耐水、耐晒、保存期长等优点，成为国际上最流行的一种书写工具。中性笔所使用的墨水粘度介于油性圆珠笔墨水的粘度(1000 20000mPa · s)与水性圆珠笔墨水粘度 (< IOmPa-s)之间，并具有良好的触变性，当中性笔用墨水储存于笔管中时，墨水处于高粘滞状态，防止墨水通过笔尖泄漏；书写时，笔头内的滚珠滑动时，产生的剪切力使墨水稀化， 粘度降低，从而墨水可以流过笔尖进行书写。我国为中性墨水笔生产第一大国，但迄今生产中性墨水笔所用的墨水几乎全部依赖进口，主要源于日本、韩国、美国和德国。国产的中性笔用墨水由于在稳定性、流畅性方面存在缺点，而无法大规模应用。但进口墨水与国内生产的笔头匹配性较差，而国内所生产的中性笔用墨水由于技术方面原因，还存在一些问题一、稳定性差，保质期短，经过长时间贮存，会出现分层、沉淀现象，书写时会出现断线、笔头堵塞等问题；二、耐温性差，温度变化时，墨水吐墨不均勻，容易发生漏墨或断线；三、脱帽时间短。颜料的纳米化分散技术是当今国际颜料墨水生产的难题之一，也是制备高品质墨水的最关键技术之一，颜料能否在墨水中长期保持稳定的纳米分散，是墨水质量能否合格的关键。当蓝色颜料颗粒不能做到足够细时，由于重力的原因而使墨水产生的分层、沉淀， 从而造成堵塞笔头，而当颗粒小于500nm时，在水中的颗粒相互吸引，会倾向团聚，重新形成大颗粒，此时墨的形态极不稳定，因此，必须通过适当的表面处理、表面接枝或使用分散剂等方法才能使其稳定地分散于水中。为了改善颜料的分散性能，通常需要对颜料进行表面改性，或选择合适的润湿剂、分散剂，以使颜料能够稳定的分散在介质中。传统颜料表面处理技术主要通过酸、碱、树脂或氧化等手段来改善颜料的表面性质，但这些处理过程繁琐，效果也不尽如意。中国专利ZL200610024695. 2中公开了一种中性墨水，包括如下组分A 水溶性染料0. 5 6克，B 分子量> 20万的聚丙烯酰胺1 8克，C 有机水溶性还原剂0. 5 4克， D 壬基酚聚乙氧基⑶醚1 6mL，E 去离子水100克；其中，水溶性染料包括酸性墨水蓝、酸性墨水黑；有机水溶性还原剂包括抗坏血酸、草酸、草酸钠。该中性墨水，可用于市场所销售的中性墨水笔的灌制，书写性能良好、可稳定保存；此外，该墨水灌装时可不使用液体浮塞酯，从而简化了灌装工艺。但其稳定性还有待进一步提高。中国专利ZL200610028(^6. 2中公开了一种颜料碳黑中性笔墨水及其制备方法。 这种中性笔墨水的组份重量配比为碳黑色浆30% 40%，溶剂10 30%，增稠剂 5%，抑制挥发剂0. 5% 5%，pH调节剂 3%，润滑剂 2%，防锈剂0. 5% 2%， 防腐剂0.5^-2%,去离子水30 % 50 %。该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，但其稳定性还有待进一步提高。
发明内容
本发明提供了一种具有很好的高低温稳定性和清晰度的中性笔用蓝色墨水。本发明还提供了一种中性笔用蓝色墨水的制备方法，该方法易于控制，便于调节。根据颜料与溶剂的相互作用，在墨水中引入分子自组装技术，通过聚电解质对颜料表面进行分子级别处理，使颜料粒子表面包裹紧密的双电层，抑制颜料一次粒子的进一步聚集，并可根据需要改变双电层的厚度与电荷强度，增加颜料在水性分散体系中的稳定性。一种中性笔用蓝色墨水，由如下重量百分比的原料组成蓝色颜料色浆15% 30 %，有机硅改性丙烯酸树脂乳液5 % 30 %，溶剂10 % 30 %，增稠剂0. 3 % 0. 8 %，pH 调节剂1 % 3 %，润滑剂0. 2 % 2. 0 %，防锈剂0. 3 % 2. 0 %，防腐剂0. 2 % 2. 0 %，消泡剂0. 02% 0. 5%，去离子水余量。所述的蓝色颜料色浆中的蓝色颜料可选用本领域常用的蓝色系颜料，如酞菁蓝 15:3或C. I.颜料蓝60等市售产品，结构式分别如下
权利要求
1.一种中性笔用蓝色墨水，由如下重量百分比的原料组成蓝色颜料色浆15% 30 %，有机硅改性丙烯酸树脂乳液5 % 30 %，溶剂10 % 30 %，增稠剂0. 3 % 0. 8 %，pH 调节剂1 % 3 %，润滑剂0. 2 % 2. 0 %，防锈剂0. 3 % 2. 0 %，防腐剂0. 2 % 2. 0 %，消泡剂0. 02% 0. 5%，去离子水余量。
2.根据权利要求1所述的中性笔用蓝色墨水，其特征在于，所述的蓝色颜料色浆中的蓝色颜料为酞菁蓝15:3或C. I.颜料蓝60。
3.根据权利要求1或2所述的中性笔用蓝色墨水，其特征在于，所述的蓝色颜料色浆的制备方法包括步骤(1)将阴离子分散剂溶于去离子水中，用氨水调节PH值为7.5 9. 5，得到阴离子分散剂水溶液，再加入蓝色颜料至阴离子分散剂水溶液中，混合至少0. 5小时使蓝色颜料充分润湿，然后加入聚季铵盐阳离子，混合至少0. 5小时得到一次产物，完成一个双电层组装；(2)向步骤(1)的一次产物中重复交替加入阴离子分散剂和聚季铵盐阳离子多次，得到多次产物，完成多个双电层组装；(3)向步骤(1)的一次产物或步骤O)的多次产物中加入阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂及适量消泡剂，混合均勻后砂磨4小时 8小时，制得蓝色颜料色浆；以单个双电层组装计，所述的阴离子分散剂的加入量为蓝色颜料色浆质量的0. 3%，所述的聚季铵盐阳离子的加入量为蓝色颜料色浆质量的0. 3% ；所述的蓝色颜料的加入量为蓝色颜料色浆质量的35% 45% ；所述的阴离子型聚丙烯酸系研磨树脂的加入量为蓝色颜料色浆质量的5% 12%。
4.根据权利要求3所述的中性笔用蓝色墨水，其特征在于，步骤O)中，向步骤(1)的一次产物中重复交替加入阴离子分散剂和聚季铵盐阳离子1次，完成2个双电层组装。
5.根据权利要求3所述的中性笔用蓝色墨水，其特征在于，所述的混合采用搅拌混合的方式，搅拌速度为400转/分钟 1000转/分钟。
6.根据权利要求3所述的中性笔用蓝色墨水，其特征在于，所述的阴离子分散剂为聚苯乙烯磺酸钠、聚羧甲基纤维素钠、聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、海藻酸钠、聚丙烯酸钠中的一种；或者，所述的聚季铵盐阳离子为聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-苄基，N，N-二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-乙基， N，N- 二甲基溴化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N- 丁基，N, N- 二甲基溴化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基N-十六烷基，N, N- 二甲基溴化铵中的一种。
7.根据权利要求1所述的中性笔用蓝色墨水，其特征在于，所述的有机硅改性丙烯酸树脂乳液是非极性有机硅改性的丙烯酸树脂乳液；或者，所述的增稠剂为黄原胶、韦兰胶、黄芪胶、瓜尔胶、羟乙基纤维素、丙烯酸盐或丙烯酸酯类化合物的共聚物。
8.根据权利要求1所述的中性笔用蓝色墨水，其特征在于，所述的溶剂是乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，3_ 丁二醇、季戊二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、 丙三醇、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚中的一种；所述的PH调节剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种；所述的润滑剂为高级脂肪酸系表面活性剂、磷酸系表面活性剂、聚硅氧烷系表面活性剂中的一种；所述的防锈剂是苯并三唑或甲基苯并三唑；所述的防腐剂是苯甲酸钠、山梨酸钾、1，2_苯并异噻唑酮-3中的一种； 所述的消泡剂为磷酸三丁酯、有机硅氧烷、苯乙酸月桂醇酯、聚醚中的一种。
9.根据权利要求1 8任一项所述的中性笔用蓝色墨水的制备方法，包括以下步骤a.将增稠剂溶于部分去离子水中，溶解至完全透明，制得增稠剂溶液；b.将溶剂与部分去离子水混合配制成溶剂混合物；c.将蓝色颜料色浆、有机硅改性丙烯酸树脂乳液、步骤b中的溶剂混合物、润滑剂、防锈剂、防腐剂、消泡剂和余下的去离子水混合均勻，经乳化和研磨，得到浆状物；d.向步骤c的浆状物中加入步骤a的增稠剂溶液和pH调节剂，混合均勻后过滤，得到粘稠液体状中性笔用蓝色墨水。
10.根据权利要求9项所述的中性笔用蓝色墨水的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述的乳化时间为15分钟 30分钟；所述的砂磨时间为30分钟 60分钟。
全文摘要
本发明公开了一种中性笔用蓝色墨水，由如下重量百分比的原料组成蓝色颜料色浆15％～30％，有机硅改性丙烯酸树脂乳液5％～30％，溶剂10％～30％，增稠剂0.3％～0.8％，pH调节剂1％～3％，润滑剂0.2％～2.0％，防锈剂0.3％～2.0％，防腐剂0.2％～2.0％，消泡剂0.02％～0.5％，去离子水余量。该墨水具有分散均匀，粘度适宜，体系稳定性高，耐高低温性好等优点；制成的中性笔书写流畅但不泄漏，笔的脱帽时间长，可在-20℃～60℃环境中正常书写。本发明还公开了该墨水的制备方法，具有过程易于控制，便于调节的特点。
文档编号C09D11/16GK102241921SQ20111016406
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者吕德水, 吴起, 张大同, 林贤福, 陈志春 申请人:杭州华大海天科技有限公司