一種應用于棉芯式馬克筆的水性金屬色墨水及其制備方法與流程

本發明屬于精細化工的油墨，涉及一種棉芯式馬克筆用水性金屬色墨水及其制備方法。

背景技術：

1、金屬色墨水是指用金屬著色劑部分或全部替代傳統顏料墨水中的有色顏料，可通過與多種不同有色顏料的搭配獲得銀色、金色以及具有金屬光澤的紅色、藍色、綠色等筆用水性金屬色墨水。鋁顏料(或稱為鋁粉顏料)，它具有平滑且極薄的鱗片狀結構，形狀規則，粒度分布集中，具有優異的光反射能力和金屬光澤，是應用最多的金屬效應顏料之一。

2、現有技術中關于鋁粉顏料的改性比較多。對鋁粉顏料的改性主要包括腐蝕抑制劑法和包覆膜法。腐蝕抑制劑法是將有機物或無機物作為腐蝕抑制劑，添加到溶液(酸性或堿性)中，從而進一步來控制鋁顏料的化學腐蝕速度。但是這種效果也不是非常好，而且不同的抑制劑想要產生良好的效果，只能在一定條件下才可以。到現在為止，并沒有找到一種適用范圍廣，而且對環境破壞小的鋁金屬顏料腐蝕抑制劑。包覆膜法通過在鋁金屬顏料的表面形成一層有機或無機的包覆膜，可以阻止鋁金屬與電解質、水和氧氣等接觸而發生化學反應，提高鋁金屬的抗酸堿能力，同時保持鋁金屬表面的金屬光澤，是一種很有應用前景的方法。包覆法主要的手段有溶膠凝膠法、乳液聚合法、原位聚合法等，例如可以采用含硅化合物、含硅化合物包覆等。

3、cn100465235c公開了一種包覆型鋁粉顏料的制備方法，該方法將鋁粉顏料和溶劑醇混合；然后加入有機硅氧烷，水、酸性催化劑，水浴加熱，反應得到有機硅氧烷初步包覆的鋁粉顏料；然后將反應體系升溫至65～120℃，加入一種或多種含有可聚合基團的單體、引發劑，反應得到有機硅氧烷和聚合物包覆的鋁粉顏料(所述含有可聚合基團的單體包括苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐或降冰片烯二酸酐)；最后經冷卻、過濾、洗滌、干燥得包覆型鋁粉顏料產品。該方法制備的包覆型鋁粉顏料在ph＝5～9的水性涂料體系中，可儲存6個月。

4、何宇航在2016年博士學位論文《聚合物刷改性鋁顏料的合成及其水性銀墨性能研究》中利用溶膠凝膠法制備表面包覆有二氧化硅的鋁顏料(sio2@al)，隨后在sio2@al的表面通過“grafting?from”的接枝手段(主鏈接枝法)引入三類聚合物刷，分別為聚丙烯酸(paa)、聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚苯乙烯磺酸(pss)，得到新型水性鋁顏料。鋁顏料的粒徑在14-16微米(見第87頁)，粘度為12s-16s(涂4#粘度杯粘度，折算成旋轉粘度約在53.0-70mpa·s)(見101頁)。

5、雖然，對鋁顏料的改性研究比較多，但這些方法獲得的改性鋁顏料多應用在塑料加工、工業防腐、建筑涂料、3c產品、印刷油墨、汽車制造等行業。這些領域所使用的改性鋁顏料粒徑較大，在水性體系中容易發生分層、團聚或沉降，因此需制成高粘度鋁漿使用。若直接將這些改性鋁粉顏料制成墨水后應用于制筆領域，尤其是應用于棉芯式馬克筆領域時，棉芯吸附量不均一，出墨不暢等技術問題，也很容易發生堵筆或書寫干枯等現象，。在水性馬克筆種類中，相比較于直液式馬克筆來說，棉芯式馬克筆利用毛細作用力儲墨，可以保證墨水供應穩定性的同時通過毛細作用力將墨水輸送到筆頭端，實現順暢書寫，具有墨水利用率高的優點，棉芯式馬克筆可以讓筆身內部的墨水保持在一個相對穩定的狀態，不容易泄漏或涌出，保證筆的使用壽命和寫字畫畫效果的質量。亟需研究一種可用于棉芯式馬克筆的水性金屬色墨水。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明的目的在于提供一種可用于棉芯式馬克筆，性能穩定，顏色艷麗，可在不同介質上書寫的水性金屬色墨水，以及水性金屬色墨水的制備方法。

2、為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、1.一種棉芯式馬克筆用水性金屬色墨水，所述水性金屬色墨水的組分按重量百分比計，包含金屬著色劑2-6％，顏料色漿10-19％，保濕組分4-6％，殺菌劑0.2-0.5％，潤濕劑0.2-0.5％，粘合劑20-25％，ph調節劑0.1-0.5％，其余為去離子水。

4、進一步，所述金屬著色劑選自鋁粉、銅粉、鋅粉、鉛粉、鈦粉和不銹鋼粉中的一種或多種。

5、進一步，所述保濕組分選自甘油、戊二醇、丙二醇、1,3-丁二醇中的一種或多種。

6、進一步，所述殺菌劑選自苯氧乙醇、溴硝醇中的一種或多種。

7、進一步，所述粘合劑為丙烯酸乳液，更優選地，所述丙烯酸乳液為joncryl?7256。

8、進一步，所述潤濕劑為有機硅氧烷聚醚，更優選地，所述有機硅氧烷聚醚為wet?kl?245。

9、2.一種棉芯式馬克筆用水性金屬色墨水的制備方法，具體的制備步驟包括：

10、(1)將去離子水、ph調節劑和金屬著色劑混合均勻后加入到砂磨設備中砂磨得到ph在7-10、粒徑為0.5-5μm金屬色漿；

11、(2)將得到的金屬色漿和顏料色漿一起加入到反應釜中，在室溫下攪拌1-2小時；

12、(3)保持攪拌的條件下，依次加入粘合劑、保濕組分、潤濕劑和殺菌劑，繼續攪拌即可制得水性金屬色墨水。

13、進一步，所述步驟(1)中的砂磨是指在室溫下將砂磨設備的轉速調整為1500-2000rpm砂磨40-60min。

14、進一步，所述步驟(2)中金屬色漿和顏料色漿混合后，調節轉速為800-1200rpm，攪拌1-2小時；

15、進一步，所述步驟(3)中攪拌條件下加入粘合劑、保濕組分、潤濕劑和殺菌劑后繼續攪拌1-2小時。

16、進一步，所述步驟(3)中攪拌轉速為800-1200rpm。

17、顏料色漿的顏色根據實際需要的顏色進行單配或復配，本配方在于各組分及其含量的搭配。對于顏料色漿的選擇沒有特別限制，可以選用現有技術中采用的顏料，例如酞菁類、偶氮類、聯苯胺類顏料。

18、本發明經過多次實驗提供了一種可用于棉芯式馬克筆的水性金屬色墨水。與現有技術相比，優點和有益效果在于：本發明優選采用丙烯酸樹脂包覆處理的鋁粉制成金屬色漿，并進一步制備成棉芯式馬克筆用水性金屬色墨水。本發明得到的水性金屬色墨水中的鋁粉采用丙烯酸樹脂作為包覆材料，可與墨水樹脂體系兼容，避免了潤濕分散劑的使用，制備方便，不易發生團聚現象，具有良好的分散性。經過表面處理后的鋁粉表現出反應惰性，不易與水發生反應，能有效防止鋁粉的氧化失活，使得該水性金屬色墨水的存儲穩定性得到提升，也不會影響金屬光澤性。常見鋁粉顏料的粒徑較大，在水性體系中易發生沉降，因此需制成高粘度鋁漿，且只能應用于涂料、印刷、噴涂等領域。本發明的水性金屬色墨水優選組分比例使得整個體系保持黏度在10mpa·s以下，粒徑維持在0.5～5μm，在長時間存放后理化指標穩定，成功將以往多用于印刷、涂料等領域的鋁粉顏料應用于棉芯式馬克筆領域。墨水制筆后出墨速度快、書寫順暢，在黑色卡紙、白色卡紙等可吸收介質表面和玻璃、鐵片、pet薄膜、opp薄膜等非吸收介質表面均可書寫，書寫線跡顏色鮮艷且有強烈的金屬光澤，在非吸收介質表面具有一定的防水性和附著牢度。本發明水性金屬色墨水應用于棉芯式馬克筆上，不僅在常溫(20-25℃)下出水順暢，書寫自然流暢，在高溫(50℃)或低溫(-10℃)條件下長時間存儲后，其墨水理化指標依然穩定，筆仍能流暢的劃出金屬光澤線跡，不會發生堵筆現象。

19、為獲得最佳效果，本發明所提供的水性金屬色墨水配方各組分已是較優范圍，過多或過少均會影響該水性金屬色墨水的性能。以金屬著色劑為例說明，如果金屬著色劑過少，會顯著降低墨水的色彩和金屬光澤，如果金屬著色劑過多，其他組分則會偏少，墨水的理化性質、書寫性能均受到影響。