專利名稱：中性筆用黑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黑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。黑色中性筆墨水所用的色素碳黑由于其結構的特殊性，原生粒徑小，比表面積大， 顆粒之間有著極強的作用力，在水中沒有自分散性，且研磨過程極易發脹，產生凝膠，是顏料中最難分散的品種之一，當碳黑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。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黑色墨水。
本發明還提供了一種中性筆用黑色墨水的制備方法，該方法易于控制，便于調節。一種中性筆用黑色墨水，由如下重量百分比的原料組成碳黑色漿30% 40%， 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。所述的碳黑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，再加入碳黑至陰離子分散劑水溶液中，混合至少0. 5小時使碳黑充分潤濕，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，操作同步驟(1)，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(2)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，制得碳黑色漿；以單個雙電層組裝計，所述的陰離子分散劑的加入量為碳黑色漿質量的0. 3%，所述的聚季銨鹽陽離子的加入量為碳黑色漿質量的0. 3% ；所述的碳黑的加入量為碳黑色漿質量的35% 45% ；所述的陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂的加入量為碳黑色漿質量的5% 12%。按照前期研究結果，所述的陰離子分散劑和聚季銨鹽陽離子的組裝時間0. 5小時已經足夠，可以實現聚電解質的吸附平衡。聚電解質的濃度不可太高，由于每一層組裝完全后，并沒有經過過濾步驟以除去未吸附的多余聚電解質，如果濃度太高，那么未吸附的聚電解質較多，在加入相反電荷的聚電解質后容易引起輕微沉淀，碳黑的加入量為碳黑色漿質量的35% 45% ；以單個雙電層組裝計，陰離子分散劑的加入量為碳黑色漿質量的 0. 3%，聚季銨鹽陽離子的加入量為碳黑色漿質量的0. 3%，已經足夠完全組裝相應的碳黑比表面積，在此情況下，未吸附的聚電解質量很少，可以不需過濾直接加入相反電荷的聚電解質仍然不會弓I起沉淀。雙電層的厚度可以通過組裝的層數實現有效調節，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η次，完成η+1個雙電層的組裝膜結構。由于雙電層間具有較大的排斥力，1-2個組裝雙電層結構對于碳黑的有效分散已經足夠，更多的雙電層結構并不能明顯增加分散效果；其中，η為正整數。所述的混合采用攪拌混合的方式，攪拌速度優選為400 1000轉/分鐘。所述的陰離子分散劑選用聚苯乙烯磺酸鈉、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。所述的聚季銨鹽陽離子選用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。所述的陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂具有較多的丙烯酸負電荷，在研磨過程中， 可以在最外層帶正電的分散碳黑顆粒上有效吸附，進一步增加了雙電層的排斥力，同時增加了碳黑顆粒與研磨樹脂間的相容性，從而使研磨完全的碳黑細小顆粒穩定、均勻地懸浮在整個色漿體系中；可選用陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂美國莊臣(Johnson) J678、陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂羅門哈斯(Rohm&Haas)M-101等市售產品中的一種。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。所述的非極性有機硅改性的丙烯酸樹脂乳液可選用日本Nissin公司的NS-651、R-170EM、 FE-230N等市售產品中的一種。所述的增稠劑優選黃原膠、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。墨水的粘度可根據不同筆尖的需求通過調節增稠劑的用量進行調節。所述的溶劑選用水溶性醇溶劑，優選乙醇、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。中性筆用墨水多為弱堿性，其pH值一般為7 9，可通過pH調節劑來調節墨水的PH值。所述的pH調節劑選用有機胺，優選乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等中的一種。所述的潤滑劑選用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等中的一種。添加潤滑劑可以使使用所述墨水的筆頭在書寫時的耐磨性大大提高，書寫更加流暢，筆跡粗細均勻，字體色澤深濃，徹底防水；長期放置不干頭，掛筆不漏。所述的防銹劑是苯并三唑或甲基苯并三唑等。所述的防腐劑是苯甲酸鈉、山梨酸鉀、1，2-苯并異噻唑酮-3等中的一種。所述的消泡劑為磷酸三丁酯、有機硅氧烷、苯乙酸月桂醇酯、聚醚等中的一種。所述的中性筆用黑色墨水的制備方法，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.將碳黑色漿、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黑色墨水。所述的增稠劑溶液和溶劑混合物中去離子水的用量并沒有嚴格的限制，對中性筆用黑色墨水的性能沒有影響，適量即可。步驟c中，所述的乳化時間優選為15分鐘 30分鐘；所述的砂磨時間優選為30 分鐘 60分鐘。時間太短，砂磨效果不夠，長于60分鐘，顆粒的細度已經沒有明顯下降了， 不需要繼續砂磨。步驟d中，所述的混合可采用攪拌混合的方式，攪拌的時間優選15分鐘 30分鐘。與現有技術相比，本發明具有如下優點本發明在充分考慮碳黑色漿穩定性及與墨水配方相容性的基礎上，通過預先在碳黑表面層層交替自組裝上陰陽聚電解質，實現碳黑色漿中碳黑的高效分散，然后在陰離子聚丙烯酸研磨樹脂中進一步分散，經研磨后，碳黑顆粒細度小而均勻，并保證色漿在墨水中不沉淀、不結塊；得到的中性墨水具有顏料分散均勻，粒徑分布窄(碳黑粒徑穩定在IOOnm 300nm)，體系穩定，溫度變化時粘度穩定等特點。通過采用非極性有機硅改性的丙烯酸樹脂乳液，可以減少墨水在紙張表面帶微弱極性的微孔中的毛細管擴滲作用，從而減少紙張書寫后背滲、模糊的現象，提高墨跡清晰度和分辨率。解決了中性筆用墨水配制中的穩定性問題和墨跡滲透性問題，使中性筆用墨水在保證書寫流暢和不泄漏的同時，具有很好的高低溫穩定性和清晰度。本發明中性筆用墨水具有分散均勻，粘度適宜，體系穩定性高，高低溫貯存保質期長，高溫70°C可穩定存放三個月無沉淀且粘度穩定不變及相容性好，耐高低溫性好等優點； 可廣泛適用于各種類型金屬滾珠筆頭，制成的中性筆書寫流暢但不泄漏，筆的脫帽時間長， 可在-20°C 60°C環境中正常書寫。墨水不含腐蝕性成分，不會腐蝕不銹鋼、鎳白銅、鉛黃銅等金屬筆頭。本發明制備方法過程易于控制，便于調節。
具體實施例方式實施例1 碳黑色漿制備(1)將0. Ig聚苯乙烯磺酸鈉(Aldrich公司，分子量為 70000)溶于59. 3g去離子水中，用氨水調節pH值為8，得到陰離子分散劑水溶液，再加入35g碳黑至陰離子分散劑水溶液中，高速(轉速為400轉/分鐘)攪拌0.5小時使碳黑充分潤濕，然后加入0. Ig聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽陽離子(Aldrich公司，分子量為100000 200000)， 高速(轉速為400轉/分鐘)攪拌0. 5小時得到一次產物，完成一個雙電層組裝；(2)向步驟(1)中的一次產物中加入5g陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂美國莊臣 (Johnson) J678，及0. 5g有機硅氧烷消泡劑(德國畢克公司消泡劑，BK19)，攪拌混合均勻后，砂磨4小時，制得IOOg碳黑色漿。中性墨水制備a.將黃原膠0.3g溶于IOg去離子水中，攪拌使其溶解至完全透明，制得增稠劑溶液；b.將2-丙醇溶劑IOg與IOg去離子水混合配制成溶劑混合物；c.將30g碳黑色漿、5g有機硅改性丙烯酸樹脂乳液NS-651 (日本Nissin公司)、 步驟b中的溶劑混合物20g、磷酸酯0. 2g、苯并三唑0. 3g、苯甲酸鈉0. 2g、有機硅氧烷消泡劑(德國畢克公司消泡劑，BYK-019)0. 02g和去離子水5g，攪拌均勻，得到的油墨漿狀物置于乳化機高速(轉速為1000轉/分鐘)乳化15分鐘，然后置于砂磨機中砂磨60分鐘，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、乙醇胺Ig和去離子水27. 98g， 攪拌30分鐘后以Ium濾芯過濾，得到粘稠液體狀中性筆用黑色墨水；包裝，制備成中性墨水成品。在18個月內，中性墨水中碳黑粒徑穩定在150nm 230nm。實施例2 碳黑色漿制備(1)將3g聚苯乙烯磺酸鈉(Sigma公司，分子量為 70000)溶于 36. 5g去離子水中，用氨水調節pH值為8，得到陰離子分散劑水溶液，再加入45g碳黑至陰離子分散劑水溶液中，高速(轉速為600轉/分鐘)攪拌0.5小時使碳黑充分潤濕，然后加入3g聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽陽離子(Aldrich公司，分子量為100000 200000)，高速 (轉速為600轉/分鐘)攪拌0. 5小時得到一次產物，完成一個雙電層組裝；
(2)向步驟(1)中的一次產物中加入12g陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂美國莊臣 (Johnson) J678，及0. 5g有機硅氧烷消泡劑(德國畢克公司消泡劑，BK19)，攪拌混合均勻后，砂磨4小時，制得IOOg碳黑色漿。中性墨水制備a.將黃原膠0.8g溶于IOg去離子水中，攪拌使其溶解至完全透明，制得增稠劑溶液；b.將2-丙醇溶劑IOg與IOg去離子水混合配制成溶劑混合物；c.將40g碳黑色漿、IOg有機硅改性丙烯酸樹脂乳液NS-651 (日本Nissin公司)、 步驟b中的溶劑混合物20g、磷酸酯0. 2g、苯并三唑0. 3g、苯甲酸鈉0. 2g、有機硅氧烷消泡劑(德國畢克公司消泡劑，BI-019)0.02g和去離子水5g，攪拌均勻，得到的油墨漿狀物置于乳化機高速(轉速為1000轉/分鐘)乳化15分鐘，然后置于砂磨機中砂磨60分鐘，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、乙醇胺3g和去離子水10. 48g， 攪拌30分鐘后以Ium濾芯過濾，得到粘稠液體狀中性筆用黑色墨水；包裝，制備成中性墨水成品。在18個月內，中性墨水中碳黑粒徑穩定在180nm 250nm。實施例3 碳黑色漿制備(1)將0. 5g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(南非沙索AES270N)溶于 55. 5g去離子水中，用氨水調節pH值為9. 5，得到陰離子分散劑水溶液，再加入35g碳黑至陰離子分散劑水溶液中，高速(轉速為1000轉/分鐘)攪拌0. 5小時使碳黑充分潤濕，然后加入0. 5g聚甲基丙烯酰氧乙基N- 丁基，N, N- 二甲基溴化銨陽離子(分子量10000-50000)， 高速(轉速為1000轉/分鐘)攪拌0.5小時得到一次產物，完成一個雙電層組裝；(2)向步驟(1)中的一次產物中加入8g陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂羅門哈斯 (Rohm&Haas)M-101，及0. 5g有機硅氧烷消泡劑(德國畢克公司消泡劑，BK19)，攪拌混合均勻后，砂磨4小時，制得IOOg碳黑色漿。中性墨水制備a.將瓜爾膠0.5g溶于IOg去離子水中，攪拌使其溶解至完全透明，制得增稠劑溶液； b.將2-丙醇溶劑30g與IOg去離子水混合配制成溶劑混合物；c.將30g碳黑色漿、IOg有機硅改性丙烯酸樹脂乳液FE_230N(日本Nissin公司)、 步驟b中的溶劑混合物40g、磷酸酯2g、苯并三唑2g、苯甲酸鈉2g、有機硅氧烷消泡劑(德國畢克公司消泡劑，BYK-019)0. 5g和去離子水2g，攪拌均勻，得到的油墨漿狀物置于乳化機高速(轉速為1000轉/分鐘)乳化15分鐘，然后置于砂磨機中砂磨60分鐘，得到漿狀物；d.向步驟c的漿狀物中加入步驟a的增稠劑溶液和乙醇胺lg，攪拌30分鐘后以 Ium濾芯過濾，得到粘稠液體狀中性筆用黑色墨水；包裝，制備成中性墨水成品。在18個月內，中性墨水中碳黑粒徑穩定在120nm 200nm。實施例4 碳黑色漿制備(1)將0. Ig聚羧甲基纖維素鈉(阿拉丁化學試劑公司，分子量為 150000-250000)溶于52. 3g去離子水中，用氨水調節pH值為8，得到陰離子分散劑水溶液， 再加入35g碳黑至陰離子分散劑水溶液中，高速(轉速為800轉/分鐘)攪拌0. 5小時使碳黑充分潤濕，然后加入0. Ig聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽陽離子(Aldrich公司，分子量為100000 200000)，高速(轉速為800轉/分鐘)攪拌0. 5小時得到一次產物，完成一個雙
電層組裝；(2)向步驟(1)中的一次產物中加入12g陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂美國莊臣 (Johnson) J678，及0. 5g苯乙酸月桂醇酯消泡劑(Aldrich公司)，攪拌混合均勻后，砂磨8 小時，制得IOOg碳黑色漿。中性墨水制備a.將羥乙基纖維素0.5g溶于IOg去離子水中，攪拌使其溶解至完全透明，制得增稠劑溶液；b.將乙醇溶劑15g與IOg去離子水混合配制成溶劑混合物；c.將3 碳黑色漿、IOg有機硅改性丙烯酸樹脂乳液FE_230N(日本Nissin公司)、 步驟b中的溶劑混合物25g、磷酸酯0. 5g、甲基苯并三唑0. 5g、山梨酸鉀0. 5g、苯乙酸月桂醇酯消泡劑(Aldrich公司)0. Ig和去離子水10. 9g，攪拌均勻，得到的油墨漿狀物置于乳化機高速(轉速為1000轉/分鐘)乳化30分鐘，然后置于砂磨機中砂磨30分鐘，得到漿狀物；d.向步驟c的漿狀物中加入步驟a的增稠劑溶液和三乙醇胺2g，攪拌30分鐘后以Ium濾芯過濾，得到粘稠液體狀中性筆用黑色墨水；包裝，制備成中性墨水成品。在18個月內，中性墨水中碳黑粒徑穩定在IOOnm 180nm。實施例5:碳黑色漿制備(1)將0. Ig海藻酸鈉(阿拉丁化學試劑公司，分子量為 32000-250000)溶于51. 9g去離子水中，用氨水調節pH值為8，得到陰離子分散劑水溶液， 再加入35g碳黑至陰離子分散劑水溶液中，高速(轉速為800轉/分鐘)攪拌0. 5小時使碳黑充分潤濕，然后加入0. Ig聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽陽離子(Aldrich公司，分子量為 100000 200000)，高速(轉速為800轉/分鐘)攪拌0. 5小時得到一次產物，完成一個雙電層組裝；(2)向步驟(1)中的一次產物中重新加入0. 2g聚苯乙烯磺酸鈉，高速(轉速為800 轉/分鐘)攪拌0. 5小時使其充分分散，然后加入0. 2g聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽陽離子， 高速(轉速為800轉/分鐘)攪拌0. 5小時得到二次產物，完成二個雙電層組裝；(3)向步驟O)中的二次產物中加入12g陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂美國莊臣 (Johnson) J678，及0. 5g苯乙酸月桂醇酯消泡劑(Aldrich公司)，攪拌混合均勻后，砂磨4 小時，制得IOOg碳黑色漿。中性墨水制備a.將韋蘭膠0.5g溶于IOg去離子水中，攪拌使其溶解至完全透明，制得增稠劑溶液；b.將聚乙二醇200溶劑IOg與IOg去離子水混合配制成溶劑混合物；c.將30g碳黑色漿、30g有機硅改性丙烯酸樹脂乳液FE_230N(日本Nissin公司)、 步驟b中的溶劑混合物20g、硬脂酸0. 5g、甲基苯并三唑0. 5g、山梨酸鉀0. 5g、苯乙酸月桂醇酯消泡劑(Aldrich公司)0. Ig和去離子水5. 9g，攪拌均勻，得到的油墨漿狀物置于乳化機高速(轉速為1000轉/分鐘)乳化20分鐘，然后置于砂磨機中砂磨45分鐘，得到漿狀物；d.向步驟c的漿狀物中加入步驟a的增稠劑溶液和三乙醇胺2g，攪拌15分鐘后以Ium濾芯過濾，得到粘稠液體狀中性筆用黑色墨水；包裝，制備成中性墨水成品。在18個月內，中性墨水中碳黑粒徑穩定在220nm 300nm。實施例6 碳黑色漿制備(1)將0. Ig聚苯乙烯磺酸鈉(Sigma公司，分子量為 70000)溶于去52. 3g離子水中，用氨水調節pH值為8，得到陰離子分散劑水溶液，再加入35g碳黑至陰離子分散劑水溶液中，高速(轉速為800轉/分鐘)攪拌0.5小時使碳黑充分潤濕，然后加入0. Ig聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽陽離子(Aldrich公司，分子量為100000 200000)， 高速(轉速為800轉/分鐘)攪拌0. 5小時得到一次產物，完成一個雙電層組裝；(2)向步驟(1)中的一次產物中加入12g陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂美國莊臣 (Johnson) J678，及0. 5g苯乙酸月桂醇酯消泡劑(Aldrich公司)，攪拌混合均勻后，砂磨4 小時，制得IOOg碳黑色漿。中性墨水制備a.將聚丙烯酸鈉(阿拉丁試劑公司，分子量 2000)0. 5g溶于IOg 去離子水中，攪拌使其溶解至完全透明，制得增稠劑溶液；b.將丙三醇溶劑15g與IOg去離子水混合配制成溶劑混合物；c.將3 碳黑色漿、20g有機硅改性丙烯酸樹脂乳液FE_230N(日本Nissin公司)、 步驟b中的溶劑混合物25g、硬脂酸0. 5g、苯并三唑0. 5g、山梨酸鉀0. 5g、苯乙酸月桂醇酯消泡劑(Aldrich公司)0. lg、和去離子水5. 9g，攪拌均勻，得到的油墨漿狀物置于乳化機高速(轉速為1000轉/分鐘)乳化15分鐘，然后置于砂磨機中砂磨60分鐘，得到漿狀物；d.向步驟c的漿狀物中加入步驟a的增稠劑溶液和三乙醇胺2g，攪拌30分鐘后以Ium濾芯過濾，得到粘稠液體狀中性筆用黑色墨水；包裝，制備成中性墨水成品。在18個月內，中性墨水中碳黑粒徑穩定在200nm 250nm。對照例1 利用普通方法制備碳黑色漿(1)在52. 5g用氨水調節pH為8的去離子水溶液中，加入12g聚丙烯酸系研磨樹脂美國莊臣(Johnson) J678，然后加入35g碳黑，高速(轉速為800轉/分鐘)攪拌0. 5小時使碳黑充分潤濕，并補加0. 5g苯乙酸月桂醇酯消泡劑 (Aldrich公司)，攪拌混合均勻后，砂磨4小時，即可制得IOOg碳黑色漿。中性墨水制備(1)首先將聚丙烯酸鈉(阿拉丁試劑公司，分子量 2000)0. 5g溶于IOg去離子水中，攪拌使其溶解至完全透明，配制好增稠劑溶液；(2)丙三醇溶劑15g與 IOg去離子水混合配制成溶劑混合物；(3)將碳黑色漿35g、FE-230N乳液(日本Nissin公司)20g、25g溶劑混合物、硬脂酸0. 5g，苯并三唑0. 5g，山梨酸鉀0. 5g，苯乙酸月桂醇酯消泡劑(Aldrich公司)0. lg，去離子水5. 9g，攪拌均勻；(4)將所制備的油墨漿狀物置于乳化機高速(轉速為1000轉/分鐘)乳化15分鐘，然后置于砂磨機中砂磨60分鐘。(5)砂磨后加入第(1)步制備的增稠劑，三乙醇胺2g，攪拌30分鐘后，將所得粘稠液體以Ium濾芯過濾、包裝，制備成中性墨水成品。在18個月內，中性墨水中碳黑粒徑增大到3 5um。對照例2 采用實施例6制備的碳黑色漿。利用普通乳液制備中性墨水(1)首先將聚丙烯酸鈉(阿拉丁試劑公司，分子量 2000) 0. 5g溶于IOg去離子水中，攪拌使其溶解至完全透明，配制好增稠劑溶液；(2)丙三醇溶劑15g與IOg去離子水混合配制成溶劑混合物；(3)將碳黑色漿35g、普通未改性聚丙烯酸乳液(莊臣J77) 20g、25g溶劑混合物、硬脂酸0. 5g，苯并三唑0. 5g，山梨酸鉀0. 5g，苯乙酸月桂醇酯消泡劑(Aldrich公司)0. lg，去離子水5. 9g，攪拌均勻；(4)將所制備的油墨漿狀物置于乳化機高速(轉速為1000轉/分鐘)乳化15分鐘，然后置于砂磨機中砂磨60 分鐘。( 砂磨后加入第(1)步制備的增稠劑，三乙醇胺2g，攪拌30分鐘后，將所得粘稠液體以Ium濾芯過濾、包裝，制備成中性墨水成品。在18個月內，中性墨水中碳黑粒徑增大到 5 15um。實施例1-6和對照例1-2產品性能指標比較如下
權利要求
1.一種中性筆用黑色墨水，由如下重量百分比的原料組成碳黑色漿30% 40%，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所述的中性筆用黑色墨水，其特征在于，所述的碳黑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，再加入碳黑至陰離子分散劑水溶液中，混合至少0. 5小時使碳黑充分潤濕，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，制得碳黑色漿；以單個雙電層組裝計，所述的陰離子分散劑的加入量為碳黑色漿質量的0. 3%， 所述的聚季銨鹽陽離子的加入量為碳黑色漿質量的0. 3% ；所述的碳黑的加入量為碳黑色漿質量的35% 45% ；所述的陰離子型聚丙烯酸系研磨樹脂的加入量為碳黑色漿質量的5% 12%。
3.根據權利要求2所述的中性筆用黑色墨水，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。
4.根據權利要求2所述的中性筆用黑色墨水，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。
5.根據權利要求2所述的中性筆用黑色墨水，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。
6.根據權利要求1所述的中性筆用黑色墨水，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。
7.根據權利要求1所述的中性筆用黑色墨水，其特征在于，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所述的中性筆用黑色墨水，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黑色墨水的制備方法，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.將碳黑色漿、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黑色墨水。
10.根據權利要求9項所述的中性筆用黑色墨水的制備方法，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黑色墨水，由如下重量百分比的原料組成碳黑色漿30％～40％，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C09D11/16GK102268206SQ20111016469
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年6月17日
發明者呂德水, 吳起, 林賢福 申請人:杭州華大海天科技有限公司