專利名稱：中性筆用紅色墨水及其制備方法
技術領域：
本發明涉及墨水及其制備領域，具體涉及一種中性筆用紅色墨水及其制備方法。
背景技術：
中性筆(即中性墨水筆)因其具有書寫流暢潤滑、字跡清晰、色澤好，而且速干、 不沾不透、耐水、耐曬、保存期長等優點，成為國際上最流行的一種書寫工具。中性筆所使用的墨水粘度介于油性圓珠筆墨水的粘度(1000 20000mPa · s)與水性圓珠筆墨水粘度 (< IOmPa-s)之間，并具有良好的觸變性，當中性筆用墨水儲存于筆管中時，墨水處于高粘滯狀態，防止墨水通過筆尖泄漏；書寫時，筆頭內的滾珠滑動時，產生的剪切力使墨水稀化， 粘度降低，從而墨水可以流過筆尖進行書寫。我國為中性墨水筆生產第一大國，但迄今生產中性墨水筆所用的墨水幾乎全部依賴進口，主要源于日本、韓國、美國和德國。國產的中性筆用墨水由于在穩定性、流暢性方面存在缺點，而無法大規模應用。但進口墨水與國內生產的筆頭匹配性較差，而國內所生產的中性筆用墨水由于技術方面原因，還存在一些問題一、穩定性差，保質期短，經過長時間貯存，會出現分層、沉淀現象，書寫時會出現斷線、筆頭堵塞等問題；二、耐溫性差，溫度變化時，墨水吐墨不均勻，容易發生漏墨或斷線；三、脫帽時間短。顏料的納米化分散技術是當今國際顏料墨水生產的難題之一，也是制備高品質墨水的最關鍵技術之一，顏料能否在墨水中長期保持穩定的納米分散，是墨水質量能否合格的關鍵。當紅色顏料顆粒不能做到足夠細時，由于重力的原因而使墨水產生的分層、沉淀， 從而造成堵塞筆頭，而當顆粒小于500nm時，在水中的顆粒相互吸引，會傾向團聚，重新形成大顆粒，此時墨的形態極不穩定，因此，必須通過適當的表面處理、表面接枝或使用分散劑等方法才能使其穩定地分散于水中。為了改善顏料的分散性能，通常需要對顏料進行表面改性，或選擇合適的潤濕劑、分散劑，以使顏料能夠穩定的分散在介質中。傳統顏料表面處理技術主要通過酸、堿、樹脂或氧化等手段來改善顏料的表面性質，但這些處理過程繁瑣，效果也不盡如意。中國專利ZL200610024695. 2中公開了一種中性墨水，包括如下組分A 水溶性染料0. 5 6克，B 分子量> 20萬的聚丙烯酰胺1 8克，C 有機水溶性還原劑0. 5 4克， D 壬基酚聚乙氧基⑶醚1 6mL，E 去離子水100克；其中，水溶性染料包括酸性墨水藍、酸性墨水黑；有機水溶性還原劑包括抗壞血酸、草酸、草酸鈉。該中性墨水，可用于市場所銷售的中性墨水筆的灌制，書寫性能良好、可穩定保存；此外，該墨水灌裝時可不使用液體浮塞酯，從而簡化了灌裝工藝。但其穩定性還有待進一步提高。中國專利ZL 200610028026. 2中公開了一種顏料碳黑中性筆墨水及其制備方法。 這種中性筆墨水的組份重量配比為碳黑色漿30% 40%，溶劑10 30%，增稠劑 5%，抑制揮發劑0. 5% 5%，pH調節劑 3%，潤滑劑 2%，防銹劑0. 5% 2%， 防腐劑0.5^-2%,去離子水30 % 50 %。該中性筆墨水具有工藝簡單，成本低廉，色澤鮮亮以及優良的書寫性能，但其穩定性還有待進一步提高。

發明內容
本發明提供了一種具有很好的高低溫穩定性和清晰度的中性筆用紅色墨水。本發明還提供了一種中性筆用紅色墨水的制備方法，該方法易于控制，便于調節。根據顏料與溶劑的相互作用，在墨水中引入分子自組裝技術，通過聚電解質對顏料表面進行分子級別處理，使顏料粒子表面包裹緊密的雙電層，抑制顏料一次粒子的進一步聚集，并可根據需要改變雙電層的厚度與電荷強度，增加顏料在水性分散體系中的穩定性。一種中性筆用紅色墨水，由如下重量百分比的原料組成紅色顏料色漿20% 30 %，有機硅改性丙烯酸樹脂乳液5 % 30 %，溶劑10 % 30 %，增稠劑0. 3 % 0. 8 %，pH 調節劑1 % 3 %，潤滑劑0. 2 % 2. 0 %，防銹劑0. 3 % 2. 0 %，防腐劑0. 2 % 2. 0 %，消泡劑0. 02% 0. 5%，去離子水余量。所述的紅色顏料色漿中的紅色顏料可選用本領域常用的紅色系顏料，如吡咯并吡咯二酮系紅色顏料，可以是瑞士汽巴精化公司(Ciba)顏料紅P. R. 255或邪4等市售產品，
結構式分別如下
權利要求
1.一種中性筆用紅色墨水，由如下重量百分比的原料組成紅色顏料色漿20% 30 %，有機硅改性丙烯酸樹脂乳液5 % 30 %，溶劑10 % 30 %，增稠劑0. 3 % 0. 8 %，pH 調節劑1 % 3 %，潤滑劑0. 2 % 2. 0 %，防銹劑0. 3 % 2. 0 %，防腐劑0. 2 % 2. 0 %，消泡劑0. 02% 0. 5%，去離子水余量。
2.根據權利要求1所述的中性筆用紅色墨水，其特征在于，所述的紅色顏料色漿中的紅色顏料為吡咯并吡咯二酮系紅色顏料。
3.根據權利要求1或2所述的中性筆用紅色墨水，其特征在于，所述的紅色顏料色漿的制備方法包括步驟(1)將陰離子分散劑溶于去離子水中，用氨水調節PH值為7.5 9. 5，得到陰離子分散劑水溶液，再加入紅色顏料至陰離子分散劑水溶液中，混合至少0. 5小時使紅色顏料充分潤濕，然后加入聚季銨鹽陽離子，混合至少0. 5小時得到一次產物，完成一個雙電層組裝；(2)向步驟(1)的一次產物中重復交替加入陰離子分散劑和聚季銨鹽陽離子多次，得到多次產物，完成多個雙電層組裝；(3)向步驟(1)的一次產物或步驟O)的多次產物中加入陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂及適量消泡劑，混合均勻后砂磨4小時 8小時，制得紅色顏料色漿；以單個雙電層組裝計，所述的陰離子分散劑的加入量為紅色顏料色漿質量的0. 3%，所述的聚季銨鹽陽離子的加入量為紅色顏料色漿質量的0. 3% ；所述的紅色顏料的加入量為紅色顏料色漿質量的35% 45% ；所述的陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂的加入量為紅色顏料色漿質量的5% 12%。
4.根據權利要求3所述的中性筆用紅色墨水，其特征在于，步驟O)中，向步驟(1)的一次產物中重復交替加入陰離子分散劑和聚季銨鹽陽離子1次，完成2個雙電層組裝。
5.根據權利要求3所述的中性筆用紅色墨水，其特征在于，所述的混合采用攪拌混合的方式，攪拌速度為400轉/分鐘 1000轉/分鐘。
6.根據權利要求3所述的中性筆用紅色墨水，其特征在于，所述的陰離子分散劑為聚苯乙烯磺酸鈉、聚羧甲基纖維素鈉、聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、海藻酸鈉、聚丙烯酸鈉中的一種；或者，所述的聚季銨鹽陽離子為聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化銨、聚甲基丙烯酰氧乙基N-芐基，N，N-二甲基氯化銨、聚甲基丙烯酰氧乙基N-乙基， N，N- 二甲基溴化銨、聚甲基丙烯酰氧乙基N- 丁基，N, N- 二甲基溴化銨、聚甲基丙烯酰氧乙基N-十六烷基，N, N- 二甲基溴化銨中的一種。
7.根據權利要求1所述的中性筆用紅色墨水，其特征在于，所述的有機硅改性丙烯酸樹脂乳液是非極性有機硅改性的丙烯酸樹脂乳液；或者，所述的增稠劑為黃原膠、韋蘭膠、黃芪膠、瓜爾膠、羥乙基纖維素、丙烯酸鹽或丙烯酸酯類化合物的共聚物。
8.根據權利要求1所述的中性筆用紅色墨水，其特征在于，所述的溶劑是乙醇、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、丙二醇甲醚中的一種；所述的PH調節劑為乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一種；所述的潤滑劑為高級脂肪酸系表面活性劑、磷酸系表面活性劑、聚硅氧烷系表面活性劑中的一種；所述的防銹劑是苯并三唑或甲基苯并三唑；所述的防腐劑是苯甲酸鈉、山梨酸鉀、1，2_苯并異噻唑酮-3中的一種； 所述的消泡劑為磷酸三丁酯、有機硅氧烷、苯乙酸月桂醇酯、聚醚中的一種。
9.根據權利要求1 8任一項所述的中性筆用紅色墨水的制備方法，包括以下步驟a.將增稠劑溶于部分去離子水中，溶解至完全透明，制得增稠劑溶液；b.將溶劑與部分去離子水混合配制成溶劑混合物；c.將紅色顏料色漿、有機硅改性丙烯酸樹脂乳液、步驟b中的溶劑混合物、潤滑劑、防銹劑、防腐劑、消泡劑和余下的去離子水混合均勻，經乳化和研磨，得到漿狀物；d.向步驟c的漿狀物中加入步驟a的增稠劑溶液和pH調節劑，混合均勻后過濾，得到粘稠液體狀中性筆用紅色墨水。
10.根據權利要求9項所述的中性筆用紅色墨水的制備方法，其特征在于，步驟c中，所述的乳化時間為15分鐘 30分鐘；所述的砂磨時間為30分鐘 60分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種中性筆用紅色墨水，由如下重量百分比的原料組成紅色顏料色漿20％～30％，有機硅改性丙烯酸樹脂乳液5％～30％，溶劑10％～30％，增稠劑0.3％～0.8％，pH調節劑1％～3％，潤滑劑0.2％～2.0％，防銹劑0.3％～2.0％，防腐劑0.2％～2.0％，消泡劑0.02％～0.5％，去離子水余量。該墨水具有分散均勻，粘度適宜，體系穩定性高，耐高低溫性好等優點；制成的中性筆書寫流暢但不泄漏，筆的脫帽時間長，可在-20℃～60℃環境中正常書寫。本發明還公開了該墨水的制備方法，具有過程易于控制，便于調節的特點。
文檔編號C09D11/16GK102321408SQ201110164680
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年6月17日
發明者張大同, 林賢福, 陳志春 申請人:杭州華大海天科技有限公司