[发明专利]一种炭黑中性墨水及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炭黑中性墨水及其制备方法，属于墨水技术领域。

背景技术

圆珠笔作为一种书写工具，通过笔尖将圆珠笔中的墨水转移到书写介质上来完成字迹等的书写。一种高品质的圆珠笔要求其在书写或不书写时都应该不滴墨、不流淌，且具有书写时要求出墨均匀、字迹线条粗细均匀、颜色适当、附着力好、耐摩等优点。因此，在油性圆珠笔和水性圆珠笔的基础上，人们结合二者的优点，发展出一种中性圆珠笔，其不仅拥有水性墨水的书写润滑流畅性，而且具有很好的防流淌的特点。与传统的书写工具相比，中性圆珠笔显然更符合消费者的要求，更受大家的喜爱。

中性圆珠笔中使用的墨水称为中性墨水。中性墨水具有独特的流变性能，即在没有剪切外力作用下时，粘度非常大，可以确保圆珠笔不滴墨、不流淌；在书写剪切力作用下，墨水的粘度较低且随剪切力变化较小，从而可以保证书写时润滑不断线且出墨量均匀。中性墨水的流变学性能不仅与其增稠剂的种类、溶剂、溶液的浓度、电解质强度、pH值、温度等因素有关，而且与墨水调制过程中所使用的颜料色浆、各种助剂例如表面张力调节剂、pH调节剂、防腐剂和保湿剂等也有着密切关系。以上这些工艺参数、组分间的相容性及配合工艺等不仅能改变墨水的流变性能，而且直接影响墨水的稳定性和综合应用性能。就是说，墨水配方技术是决定中性墨水综合性能的一个关键。

中性墨水水性体系安全环保、耐久性优良、书写流畅，占据了国内及亚洲圆珠笔市场的主要份额。然而，我国现在研究与制造的中性墨水触变性低，流变性能差，而且稳定性差，这些都导致所制造的笔产品脱帽时间短，储存时间短，书写性能较差，以致目前我国圆珠笔墨水都是依靠进口来解决。

发明内容

本发明目的是提供一种炭黑中性墨水及其制备方法，该墨水具有脱帽时间长、触变性高、稳定性好的特点，且制备过程简单，容易实现工业化生产。

本发明是通过以下技术方案加以实现：一种炭黑中性墨水，其特征在于，该黑色中性墨水由下列组分及质量百分含量组成：

炭黑色浆，30%-50%；卡波姆，0.2%-0.5%；流变调节剂，2%-8%；低级醇，15%-30%；低聚糖，1%-4%；润滑剂，4%-7%；防腐防霉剂，0.4%-0.6%；pH调节剂，0.5%-1.4%；消泡剂，0.2%-0.4%；其余为去离子水，且上述各组分的质量百分含量之和为100%。

上述组分中的炭黑色浆是含有粒径在50-500nm，质量百分含量在15%-50%的炭黑微胶囊组成的炭黑微胶囊水性色浆，炭黑微胶囊表面含有非离子型亲水性基团，zeta电位为35-70mV。

上述组分中的卡波姆为卡波姆系列，为卡波姆940、卡波姆940L、卡波姆2020、卡波姆956或卡波姆970。

上述组分中的流变调节剂为质量分数为10%的纳米二氧化硅或质量分数为10%的纳米碳酸钙，或为由聚乙烯、氧化聚乙烯或聚丙烯所形成的质量分数为30%的纳米级分散乳液其中的一种。

上述组分中的低级醇为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、乙二醇丁醚和缩二乙二醇丁醚中两种或两种以上的混合物。

上述组分中的低聚糖为平均分子量在200-2000的麦芽糖、蔗糖、葡萄糖中一种或两种或三种单糖聚合形成的低聚物。

上述组分中的防腐防霉剂为苯并三氮唑、防霉剂253、AF251、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸甲酯中的一种或两种；上述组分中的消泡剂为硅油、SE-47、SD-670和JS-5115中的一种。

上述组分中的润滑剂为油酸钠、JS-349和单月桂基磷酸酯中的一种或两种。

上述组分中的pH调节剂为氨水、氢氧化钠、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种。

上述结构的炭黑中性墨水的制备方法，其特征在于包括以下过程：

按质量计取质量浓度为1% -2%的卡波姆水溶液10-40份，在搅拌下向其中加入15-30份的保湿剂，2-8份的流变调节剂，和1-4份低聚糖，在40-45oC下充分混合均匀后脱气，10min内边搅拌边加入0.5-1.4份pH调节剂，得到卡波姆凝胶，再向该凝胶中加入防腐防霉剂0.4-0.6份， 4-7份润滑剂，消泡剂0.2-0.4份，10min内搅拌均匀后过滤得到增稠触变基体，在搅拌的情况下，向该增稠触变基体缓慢加入30-50份微胶囊化炭黑色浆，混合均匀后脱气，得到pH为7-8、触变指数为3.5-6.8的炭黑中性墨水。