一種紅色中性墨水及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種紅色中性墨水及其制備方法。該紅色中性墨水由紅色色漿、卡波姆、流變調節劑、低級醇、低聚糖、潤滑劑、防腐防霉劑、pH調節劑、消泡劑、去離子水組成。其制備過程包括：制備卡波姆水溶液，向其中加入保濕劑、流變調節劑、低聚糖、pH調節劑，得到卡波姆凝膠；再加入防腐防霉劑、潤滑劑、消泡劑，得到增稠觸變基體；再加入微膠囊化永固桃紅色漿，得到紅色中性墨水。本發明優點為采用包括卡波姆、多糖、流變調節劑和微膠囊化永固桃紅色漿組分進行合理配合，使顏料分散均勻，不發生團聚絮凝，所制得的中性墨水穩定性好、防霉性好、脫帽時間長、具有較高的觸變性，書寫手感流利、線條清晰。
【專利說明】—種紅色中性墨水及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種紅色中性墨水及其制備方法，屬于墨水【技術領域】。
【背景技術】
[0002]圓珠筆作為一種書寫工具，通過筆尖將圓珠筆中的墨水轉移到書寫介質上來完成字跡等的書寫。一種高品質的圓珠筆要求其在書寫或不書寫時都應該不滴墨、不流淌，且具有書寫時要求出墨均勻、字跡線條粗細均勻、顏色適當、附著力好、耐摩等優點。因此，在油性圓珠筆和水性圓珠筆的基礎上，人們結合二者的優點，發展出一種中性圓珠筆，其不僅擁有水性墨水的書寫潤滑流暢性，而且具有很好的防流淌的特點。與傳統的書寫工具相比，中性圓珠筆顯然更符合消費者的要求，更受大家的喜愛。
[0003]中性圓珠筆中使用的墨水稱為中性墨水。中性墨水具有獨特的流變性能，即在沒有剪切外力作用下時，粘度非常大，可以確保圓珠筆不滴墨、不流淌；在書寫剪切力作用下，墨水的粘度較低且隨剪切力變化較小，從而可以保證書寫時潤滑不斷線且出墨量均勻。中性墨水的流變學性能不僅與其增稠劑的種類、溶劑、溶液的濃度、電解質強度、pH值、溫度等因素有關，而且與墨水調制過程中所使用的顏料色漿、各種助劑例如表面張力調節劑、PH調節劑、防腐劑和保濕劑等也有著密切關系。以上這些工藝參數、組分間的相容性及配合工藝等不僅能改變墨水的流變性能，而且直接影響墨水的穩定性和綜合應用性能。就是說，墨水配方技術是決定中性塌水綜合性能的一個關鍵。 [0004]中性墨水水性體系安全環保、耐久性優良、書寫流暢，占據了國內及亞洲圓珠筆市場的主要份額。然而，我國現在研究與制造的中性墨水觸變性低，流變性能差，而且穩定性差，些都導致所制造的筆產品脫帽時間短，儲存時間短，書寫性能較差，以致目剷我國圓珠筆墨水遽是依靠進口來解決。
【發明內容】
[0005]本發明目的是提供一種紅色中性墨水及其制備方法，該墨水具有脫帽時間長、觸變性高、穩定性好的特點，且制備過程簡單，容易實現工業化生產。
[0006]本發明是通過以下技術方案加以實現:一種紅色中性墨水，其特征在于，該紅色中性墨水由下列組分及質量百分含量組成:
紅色色漿，25%-50% ;卡波姆，0.3%-0.6% ;流變調節劑，3%-8% ；低級醇，15%_30% ；低聚糖，2%-5% ；潤滑劑，2%-4% ;防腐防霉劑0.3%-0.6%，pH調節劑0.6%-1.7%，消泡劑
0.1%-0.5%，其余為去離子水，且上述各組分的質量百分含量之和為100%。
[0007]上述組分中的紅色色漿是含有粒徑在90_800nm，質量百分含量在15%_40%的永固桃紅微膠囊組成的永固桃紅微膠囊水性色漿,永固桃紅微膠囊表面含有非離子型親水性基團，zeta 電位為 35_70mV。
[0008]上述組分中的卡波姆為卡波姆系列，為卡波姆940、卡波姆940L、卡波姆2020、卡波姆956或卡波姆970。[0009]上述組分中的流變調節劑為質量分數為10%的納米二氧化硅，或為由聚乙烯、氧化聚乙烯或聚丙烯所形成的質量分數為30%的納米級分散乳液其中的一種。
[0010]上述組分中的低級醇為1，2-丙二醇、丙三醇、山梨醇、乙二醇、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和縮二乙二醇丁醚中的兩種或兩種以上的混合物。
[0011]上述組分中的低聚糖為平均分子量在200-2000的麥芽糖、蔗糖、葡萄糖中一種或兩種或三種糖聚合形成的低聚物。
[0012]上述組分中的潤滑劑為15%的油酸鉀、油溶性磷酸酯和單月桂基磷酸酯中的一種或兩種。
[0013]上述組分中的防腐防霉劑為苯并三氮唑、防霉劑253、AF251、對羥基苯甲酸乙酯和對羥基苯甲酸甲酯中的一種或兩種；消泡劑為SE-47、SD-670和JS-5115中的一種或兩種。
[0014]上述組分中的pH調節劑為氨水、氫氧化鈉、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一種。
[0015]上述結構的紅色中性墨水的制備方法，其特征在于包括以下過程:
按質量計取質量濃度為1.33% -1.43%的卡波姆水溶液20-43份，在攪拌下向其中加入15-30份的保濕劑，3-8份的流變調節劑，和2-5份低聚糖，在40_45°C下充分混合均勻后脫氣，IOmin內邊攪拌邊加入0.6-1.7份pH調節劑，得到卡波姆凝膠；再向該凝膠中加入防腐防霉劑0.3-0.6份，2-4份潤滑劑，消泡劑0.1-0.3份，IOmin內攪拌均勻后過濾得到增稠觸變基體；在攪拌的情況下，再向該基體中緩慢加入30-50份紅色色漿，混合均勻后脫氣，得到pH為7-8、觸變指數為3.5-5.5的紅色中性墨水。
[0016]本發明與現有技術相比有如下優點，本發明采用包括卡波姆、多糖、流變調節劑和永固桃紅微膠囊化色漿組分進行合理配合，使顏料分散均勻，不發生團聚絮凝，所制得的中性墨水穩定性好、防霉性好、脫帽時間長、具有較高的觸變性，書寫手感流利、線條清晰。
【具體實施方式】
[0017]以下實施例是對本發明作進一步詳細說明，并不意味著對本發明的保護范圍的限制。
[0018]實施例1
a.卡波姆凝膠制備
將0.3g卡波姆940溶于去離子水得到卡波姆水分散液20g，攪拌2h，后靜置2h。在攪拌下向該卡波姆分散液中加入20g的質量比為5:4:1的1,2-丙二醇，70%山梨醇和乙二醇乙醚的混合物，再向該溶液中加入3g的30%聚乙烯乳液，4g麥芽糖的低聚糖，在40-45°C下充分混合均勻后脫氣，在IOmin內，邊攪拌邊向該溶液中加入0.6g的30%氫氧化鈉使卡波姆溶液凝膠化；
b.增稠觸變基體制備
將0.3g質量比為1:1的苯并三氮唑和對羥基苯甲酸甲酯，2g的15%油酸鉀，0.1g油溶性磷酸酯(丹東黎虹化工)和0.3g硅油混合并攪拌均勻；將該混合液加入到上述卡波姆凝膠中攪拌lOmin，充分混合均勻后過濾得到50g增稠觸變基體；
c.中性墨水制備
將制備好的50g卡波姆增稠觸變基體在攪拌下緩慢加入50g的15%的粒徑在90-800nm的紅色色漿，充分混合均勻后脫氣，得到100g紅色中性墨水。
[0019]對所制得的紅色中性墨水采用高級旋轉流變儀(瑞典)測試其表觀粘度34.2cPa ；采用NDJ-1旋轉粘度計測6r/min和60r/min時的粘度,并計算其比值，得到觸變指數4.0 ；采用BZY系列表面張力儀測試其表面張力37.0mN/m。
[0020]實施例2
a.卡波姆凝膠制備
將0.4g卡波姆9401溶于去離子水得到卡波姆水分散液30g，攪拌2h，后靜置2h。在攪拌下向該卡波姆分散液中加入25g質量比為10:1的乙二醇和二乙二醇乙醚的混合物，再向該溶液中加入6.4g的30%氧化聚乙烯乳液，4g蔗糖和葡萄糖聚合的低聚糖，在40-45°C下充分混合均勻后脫氣，在IOmin內，邊攪拌邊向該溶液中加入0.9 g的30%的氨水使卡波姆溶液凝膠化；
b.增稠觸變基體制備
將0.5g質量比為1:1的苯并三氮唑和防霉劑253(深圳海川化工科技有限公司)，3g質量比為10:1的15%油酸鉀和85%的單月桂基磷酸酯，0.2gJS-5115 (青島九盛化工科技有限公司)混合并攪拌均勻；將該混合液加入到上述卡波姆凝膠中攪拌lOmin，充分混合均勻后過濾得到70g增稠觸變基體；
c.中性墨水制備
將制備好的70g卡波姆 增稠觸變基體在攪拌的情況下緩慢加入30g的25%粒徑在90-800nm的紅色色漿，充分混合均勻后脫氣，得到100g紅色中性墨水。
[0021]所制得的紅色中性墨水表觀粘度、觸變指數及表面張力的測試數據如表1所示。
[0022]實施例3
a.卡波姆凝膠制備
將0.4g卡波姆2020溶于去離子水得到卡波姆水分散液30g，攪拌2h，后靜置2h。在攪拌下向該卡波姆分散液中加入25g質量比為23:2的丙三醇和縮二乙二醇丁醚的混合物，再向該溶液中加入4g的30%聚乙烯乳液，5g葡萄糖的低聚糖，在40-45°C下充分混合均勻后脫氣，在IOmin內，邊攪拌邊向該溶液中加入0.9g的30% 二乙醇胺使卡波姆溶液凝膠化；
b.增稠觸變基體制備
將0.5g質量比為1:1的苯并三氮唑和對羥基苯甲酸乙酯混合物、3g質量比為2:1的15%油酸鉀和油溶性磷酸酯(丹東黎虹化工)混合物，0.2g JS-5115 (青島九盛化工科技有限公司)混合并攪拌均勻；將該混合液加入到上述卡波姆凝膠中攪拌lOmin，充分混合均勻后過濾得到68.6g增稠觸變基體；
c.中性墨水制備
將制備好的68.6g卡波姆增稠觸變基體在攪拌的情況下緩慢加入31.4g的25%粒徑在90-800nm的紅色色漿，充分混合均勻后脫氣，得到100g紅色中性墨水。
[0023]所制得的紅色中性墨水表觀粘度、觸變指數及表面張力的測試數據如表1所示。
[0024]實施例4
a.卡波姆凝膠制備
將0.5g卡波姆956溶于去離子水得到卡波姆水分散液35g，攪拌2h，后靜置2h。在攪拌下向該卡波姆分散液中加入20g質量比為9:1的70%山梨醇和乙二醇丁醚的混合物，再向該溶液中加入7.1g的10%納米二氧化硅水分散液，2g麥芽糖、蔗糖和葡萄糖聚合的低聚糖，在40-45°C下充分混合均勻后脫氣，在IOmin內，邊攪拌邊向該溶液中加入1.2g的30%三乙醇胺使卡波姆溶液凝膠化；
b.增稠觸變基體制備
將0.4g 質量比為1:1的苯并三氮唑和對羥基苯甲酸乙酯混合物、4g油溶性磷酸酯(丹東黎虹化工)，0.3g SD-670 (北京安特普納科貿有限公司)混合并攪拌均勻；將該混合液加入到上述卡波姆凝膠中攪拌lOmin，充分混合均勻后過濾得到70g增稠觸變基體；
c.中性墨水制備
將制備好的70g卡波姆增稠觸變基體在攪拌情況下緩慢加入30g的30%的粒徑在90-800nm的紅色色漿，充分混合均勻后脫氣，得到100g紅色中性墨水。
[0025]所制得的紅色中性墨水表觀粘度、觸變指數及表面張力的測試數據如表1所示。
[0026]實施例5
a.卡波姆凝膠制備
將0.6g卡波姆940L溶于去離子水得到卡波姆水分散液43g，攪拌2h，后靜置2h。在攪拌下向該卡波姆分散液中加入15g質量比為11:1丙二醇和乙二醇乙醚混合物，再向該溶液中加入Sg的30%聚丙烯乳液，2.6g麥芽糖和蔗糖聚合的低聚糖，在40-45oC下充分混合均勻后脫氣，在IOmin內，邊攪拌邊向該溶液中加入1.7 g的30%乙醇胺使卡波姆溶液凝膠化；
b.增稠觸變基體制備
將0.4g質量比為1:1的苯并三氮唑和AF251 (深圳海川化工科技有限公司)混合物、4g的15%油酸鉀和0.3gSE-47 (深圳海川化工科技有限公司)混合并攪拌均勻；將該混合液加入到上述卡波姆凝膠中攪拌lOmin，充分混合均勻后過濾得到75g增稠觸變基體；
c.中性墨水制備
將制備好的75g卡波姆增稠觸變基體在攪拌情況下緩慢加入25g的40%的粒徑在90-800nm的紅色色漿，充分混合均勻后脫氣，得到100g紅色中性墨水。
[0027]所制得的紅色中性墨水表觀粘度、觸變指數及表面張力的測試數據如表1所示。
[0028]對比實施例1
對比實施例1采用如實施例1的方法進行制備，不同在于，其配方中采用黃原膠代替卡波姆。具體制備方法如下:
a.黃原膠增稠觸變體系的制備
將0.3g黃原膠溶于去離子水得到黃原膠水分散液20g，攪拌下向20g黃原膠水分散液中加入20g的質量比為5:4:1的1，2-丙二醇，70%山梨醇和乙二醇乙醚的混合物，再向該溶液中加入3g的30%氧化聚乙烯乳液，4g麥芽糖的低聚糖，在40-45oC下充分混合均勻后脫氣；將0.3g質量比為1:1的苯并三氮唑和對羥基苯甲酸甲酯，2g的15%油酸鉀，0.1g油溶性磷酸酯(丹東黎虹化工)和0.3g硅油混合并攪拌均勻；將該混合液加入到上述卡波姆凝膠中攪拌lOmin，充分混合均勻后過濾得到50g增稠觸變基體；
b.中性墨水制備
將制備好的50g黃原膠增稠觸變基體在攪拌情況下緩慢加入50g固含量為15%的粒徑在90-800nm的紅色色漿，充分混合均勻后脫氣，得到100g紅色中性墨水。[0029]所制得的紅色中性墨水表觀粘度、觸變指數及表面張力的測試數據如表1所示。
[0030]對比實施例2
對比實施例2采用如實施例2的方法進行制備，不同在于，其配方中未加入低聚糖。具體制備方法如下:
卡波姆凝膠制備
將0.4g卡波姆9401溶于去離子水得到卡波姆水分散液34g，攪拌2h，后靜置2h。在攪拌下向該卡波姆分散液中加入25g質量比為10:1的乙二醇和二乙二醇乙醚的混合物，再向該溶液中加入6.4g的30%氧化聚乙烯乳液,在40-45°C下充分混合均勻后脫氣,在IOmin內，邊攪拌邊向該溶液中加入0.9 g的30%氨水使卡波姆溶液凝膠化；
b.增稠觸變基體制備
將0.5g質量比為1:1的苯并三氮唑和防霉劑253(深圳海川化工科技有限公司)，3g質量比為10:1的15%油酸鉀和85%的單月桂基磷酸酯，0.2gJS-5115 (青島九盛化工科技有限公司)混合并攪拌均勻；將該混合液加入到上述卡波姆凝膠中攪拌lOmin，充分混合均勻后過濾得到70g增稠觸變基體；
c.中性墨水制備
將制備好的70g卡波姆增稠觸變基體在攪拌的情況下緩慢加入30g的25%粒徑在90-800nm的紅色色 漿，充分混合均勻后脫氣，得到100g紅色中性墨水。
[0031]所制得的紅色中性墨水表觀粘度、觸變指數及表面張力的測試數據如表1所示。
[0032]對比實施例3
對比實施例3采用如實施例3的方法進行制備，不同在于，其配方中未加入流變調節劑。具體制備方法如下:
卡波姆凝膠制備
將0.4g卡波姆2020溶于去離子水得到卡波姆水分散液34g，攪拌2h，后靜置2h。在攪拌下向該卡波姆分散液中加入25g質量比為15:1的丙三醇和縮二乙二醇丁醚混合物，再向該溶液中加入5g葡萄糖的低聚糖,在40-45°C下充分混合均勻后脫氣,在IOmin內，邊攪拌邊向該溶液中加入0.9g的30% 二乙醇胺使卡波姆溶液凝膠化；
b.增稠觸變基體制備
將0.5g質量比為1:1的苯并三氮唑和對羥基苯甲酸乙酯混合物、3g質量比為2:1的15%油酸鉀和油溶性磷酸酯(丹東黎虹化工)混合物，0.2g JS-5115 (青島九盛化工科技有限公司)，混合并攪拌均勻；將該混合液加入到上述卡波姆凝膠中攪拌lOmin，充分混合均勻后過濾得到68.6g增稠觸變基體；
c.中性墨水制備
將制備好的68.6g卡波姆增稠觸變基體在攪拌情況下緩慢加入31.4 g的25%的粒徑在90-800nm的紅色色漿，充分混合均勻后脫氣，得到100g紅色中性墨水。
[0033]所制得的紅色中性墨水表觀粘度、觸變指數及表面張力的測試數據如表1所示。
[0034]本發明的實施例及對比實施例所得的樣品測試結果如下表所示:
表1
【權利要求】
1.一種紅色中性墨水，其特征在于，該紅色中性墨水由下列組分及質量百分含量組成: 紅色色漿，25%-50% ;卡波姆，0.3%-0.6% ;流變調節劑，3%-8% ；低級醇，15%_30% ；低聚糖，2%-5% ；潤滑劑，2%-4% ;防腐防霉劑0.3%-0.6%，pH調節劑0.6%-1.7%，消泡劑0.1%-0.5%，其余為去離子水，且上述各組分的質量百分含量之和為100%。
2.按權利要求1所述的紅色中性墨水，其特征在于，紅色色漿是含有粒徑在90-800nm，質量百分含量在15%_40%的永固桃紅微膠囊組成的永固桃紅微膠囊水性色漿，永固桃紅微膠囊表面含有非離子型親水性基團，zeta電位為35-70mV。
3.按權利要求1所述的紅色中性墨水，其特征在于，卡波姆為卡波姆系列，為卡波姆940、卡波姆940L、卡波姆2020、卡波姆956或卡波姆970。
4.按權利要求1所述的紅色中性墨水，其特征在于，流變調節劑為質量分數為10%的納米二氧化硅，或為由聚乙烯、氧化聚乙烯或聚丙烯所形成的質量分數為30%的納米級分散乳液其中的一種。
5.按權利要求1所述的紅色中性墨水，其特征在于，低級醇為1，2-丙二醇、丙三醇、山梨醇、乙二醇、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和縮二乙二醇丁醚中的兩種或兩種以上的混合物。
6.按權利要求1所述的紅色中性墨水，其特征在于，低聚糖為平均分子量在200-2000的麥芽糖、蔗糖、葡萄糖中一種或兩種或三種糖聚合形成的低聚物。
7.按權利要求1所述的紅色中性墨水，其特征在于，潤滑劑為15%的油酸鉀、油溶性磷酸酯和單月桂基磷酸酯的一種或兩種。
8.按權利要求1所述的紅色中性墨水，其特征在于，防腐防霉劑為苯并三氮唑、防霉劑253、AF251、對羥基苯甲酸乙酯和對羥基苯甲酸甲酯中的一種或兩種；消泡劑為SE-47、SD-670和JS-5115中的一種或兩種。
9.按權利要求1所述的紅色中性墨水，其特征在于，PH調節劑為氨水、氫氧化鈉、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一種。
10.一種按權利要求1所述的紅色中性墨水的制備方法，其特征在于包括以下過程: 按質量計取質量濃度為1.33% -1.43%的卡波姆水溶液20-43份，在攪拌下向其中加入15-30份的保濕劑，3-8份的流變調節劑，和2-5份低聚糖，在40_45°C下充分混合均勻后脫氣，IOmin內邊攪拌邊加入0.6-1.7份pH調節劑，得到卡波姆凝膠，再向該凝膠中加入防腐防霉劑0.3-0.6份，2-4份潤滑劑，消泡劑0.1-0.3份，IOmin內攪拌均勻后過濾得到增稠觸變基體，在攪拌的情況下，再向該基體中緩慢加入30-50份紅色色漿，混合均勻后脫氣，得到pH為7-8、觸變指數為3.5-5.5的紅色中性墨水。
【文檔編號】C09D11/16GK103897479SQ201410122370
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】周雪琴, 劉東志, 李巍, 王小青 申請人:天津大學