一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水及其制备方法。所述的中性墨水的主要介质成份为颜料色浆，并添加水、表面活性剂、增稠剂、pH调节剂、杀菌防腐剂、防锈剂、溶剂等组分，常温下通过机械搅拌混合而成，各组分质量百分比如下：颜料色浆20%-60%，表面活性剂0.1%-3%，增稠剂0.1%-5%，pH调节剂0.1%-3%，杀菌防霉剂0.1%-2%，防锈剂0.1%-2%，溶剂10%-40%，余量为去离子水。本发明专利技术所用的制备工艺简便，易于工业化生产，可以替代采用研磨分散颜料来制备墨水传统生产工艺，所用的颜料色浆包括各种颜色的颜料色浆。本发明专利技术制备的中性墨水具有优良的存储稳定性和书写性能，墨水各组分之间相容性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于墨水领域，涉及一种中性墨水的制备方法，具体地涉及用自分散型颜料色浆制备的中性墨水及其方法。
技术介绍
中性墨水又名啫喱墨水或凝胶墨水，其粘度介于油性圆珠笔油墨水与水性圆珠笔墨水之间。该墨水需要具有典型触变性（假塑性），即在静止条件下墨水粘度较大，而在剪切力作用下墨水粘度变小，这样在书写时随着滚珠滚动墨水可以流出成线。中性墨水笔具有书写流畅，字迹清晰，色泽感好，且书写字迹耐水，耐晒，保存时间长等特点，所以迅速被消费者所接受，并获广泛使用。我国为中性墨水笔生产第一大国，但到目前为止中性墨水笔所用的墨水大部分依赖进口，主要源于日本、韩国和德国。中性墨水主要介质成份为颜料色浆，并添加水、增稠剂、表面活性剂、润滑剂、保湿剂、pH调节剂、杀菌防腐剂、消泡剂、助剂等配制而成。选用合适又稳定的颜料色浆对配制中性墨水的品质有着极大影响。一般中性墨水用的颜料为高色素炭黑、酞菁蓝、赫斯特红、永固红等等，传统用于制备中性墨水色浆多数是由这些颜料、分散剂和助剂通过砂磨机、球磨机、胶体磨一种或几种相结合来实现颜料的亚纳米或纳米级分散，用这种工艺制备的色浆存在以下严重的问题：例如粒度不均匀，能耗过高，容易混杂异物，当颜料颗粒被研磨的越细，表面能就越大，颗粒的互相凝聚力越强，容易出现颜料颗粒絮凝沉降，因此配制的成品中性墨水稳定性比较差，容易导致笔头堵塞的质量问题。目前市场上还有一种性能比较稳定的自分散型（self-dispersed）颜料色浆，所谓自分散型颜料色浆，即在无分散剂或者其它助剂的作用下，其自身就能在水介质中稳定分散的颜料，其稳定性通常远远优于普通色浆。自分散型颜料的色浆的制作原理就是通过对颜料颗粒的表面进行改性，降低颜料的界面自由能，使得颜料颗粒粒径达到纳米级别并且在水中呈现稳定的分散性。自分散颜料色浆的制备方法包括：接枝法和化学氧化法，接枝法就是在颜料颗粒的表面上接枝一些水溶性的高分子聚合物，由于水溶性高分子的亲水性，使得颜料在水中呈现稳定的分散性能。例如在合适的单体聚合过程中加入颜料，利用颜料颗粒的表面的活性基团去捕捉聚合物链从而实现接枝；利用聚合物表面的活性官能团和炭黑表面的官能团反应直接将聚合物接枝到炭黑颗粒上，卡伯特的专利CN1400991A还专利技术了用颜料上的第一基团与外加入的第二基团反应生成可以与聚合物反应的第三基团，随后与水溶性聚合物反应达到理想的改性效果，该专利技术使用的改性方法适用于及其广泛的颜料处理，包括：蓝颜料、黑颜料、红颜料、绿颜料以及其他颜色的颜料；化学氧化法包括气相氧化和液相氧化，气相氧化是指通过臭氧、氧化氮、氟等氧化性强的气体对颜料的表面进行氧化处理，液相氧化通常是指用硝酸、次氯酸盐、双氧水、重氮盐等氧化性的液体对颜料表面进行氧化处理。例如专利CN101115808A专利技术的用臭氧、过氧化物、次石盐、过硫酸盐和硝酸对颜料进行氧化改性，获得在水中可以自分散的颜料色浆。这些方法都是通过化学反应来改性颜料，所以获得的颜料色浆在水中的分散性相比传统方法使用分散剂和研磨法制备的色浆更好稳定性，可适用于各种领域，包括油墨、喷墨油墨、涂料的调色剂等，自分散型颜料色浆的使用也简化了墨水的制备工艺，但是由于自分散型色浆的制备成本一般高于研磨法制备的色浆，因此工业上仍然普遍采用最简单、经济、实用的使用研磨分散的方法来获得颜料色浆。另外，在墨水配制程过中容易发生墨水体系组分存在不兼容的情况，导致颜料分散体系稳定性被破坏，最终引起墨水质量问题，因此墨水制备过程组分之间兼容性极为重要性。
技术实现思路
要解决的技术问题：本专利技术的目的在于获得一种采用水基自分散型颜料色浆制备的中性墨水以及其生产工艺，该中性墨水应用于中性笔中，能够避免出现书写性能、储存稳定性和耐干性能差等任何一个缺陷。技术方案：本专利技术的第一方面，公开了一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水，其特征在于，所述的中性墨水包括颜料色浆为自分散型，通过化学方法处理使颜料表面接枝一种或多种亲水性基团（如磺酸盐、磷酸盐、羰酸盐，或者是亲水性高分子链），色浆可以是炭黑色浆、酞青蓝色浆、酞青绿色浆、橙48色浆、颜料橙49色浆、颜料红122色浆、颜料红202色浆、颜料红192色浆、颜料红202色浆、颜料红206色浆、颜料红207色浆、颜料红209色浆、颜料紫19色浆、颜料紫42色浆、品红颜料色浆、杂环黄类颜料色浆、或者其他颜色的颜料色浆；色浆的固含量达到10%~40%，优选10%~20%；颜料的平均粒径＜300nm，优选＜150nm；色浆的表面张力＞50mN/m，优选＞68mN/m；粘度小于100mPa·s，优选小于10mPa·s；pH在5~10之间，优选7~9。进一步提供一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水，由颜料色浆、表面活性剂、增稠剂、pH调节剂、杀菌防霉剂、防锈剂、溶剂和去离子水组成，所述的中性墨水总重为100重量份，组分如下：颜料色浆20-60重量份、表面活性剂0.1-3重量份、增稠剂0.1-5重量份、pH调节剂0.1-3重量份、杀菌防霉剂0.1-2重量份、防锈剂0.1-2重量份、溶剂10-40重量份、去离子水10-40重量份；本专利技术所用的颜料色浆为自分散型，如具体可列举出卡博特（cabot）公司制造商品名CAB-O-JET?系列色浆，颜料红CAB-O-JET?200（表面连接SO3Na基团）、炭黑CAB-O-JET?300（表面连接CO2Na基团），酞菁蓝CAB-O-JET?400，颜料黄CAB-O-JET?400等；国产苏州中徽纳米科技有限公司生产自分散型色浆系列等。颜料色浆是墨水中主要的着色物质，决定了墨水的外观色泽。另外颜料色浆粒径大小和自身的稳定性很大程度上影响着墨水的书写性能和稳定性能。本专利技术所述的表面活性剂是烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、氟碳表面活性剂FSO、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚NP-10、聚氧乙烯甘油醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、苯乙烯-马来酸共聚物质（SMA）、吡咯烷酮羧酸钠（PCA-Na）中的一种或两种以上复配物。表面活性剂能改善墨水对笔头的浸润性，又起到使墨水从笔头滚珠上剥离下来的作用；表面活性剂对于减小滚珠在流动过程的摩擦阻力起着极为重要的作用，可以使墨水书写手感顺滑；表面活性剂对笔头起到很好保湿作用。本专利技术所述的增稠剂选用能形成水凝胶的天然高分子化合物如瓜尔胶、魔芋葡甘聚糖(KGM)、黄原胶、角叉胶、文莱胶、羟乙基纤维素、海藻酸盐中的一种或几种，还可以选用如合成高分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水，其特征在于，所述的中性墨水包括颜料色浆，所述的颜料色浆为自分散型，色浆的固含量达到10%~40%，颜料的平均粒径＜300 nm，色浆的表面张力＞50 mN/m，粘度小于100 mPa·s，pH在5~10之间。

【技术特征摘要】
1.一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水，其特征在于，所述的中性墨水包括颜料
色浆，所述的颜料色浆为自分散型，色浆的固含量达到10%~40%，颜料的平均粒径＜300nm，
色浆的表面张力＞50mN/m，粘度小于100mPa·s，pH在5~10之间。
2.根据权利要求1所述的一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水，其特征在于，所述
的中性墨水总重为100重量份，组分如下：
颜料色浆20-60重量份、
表面活性剂0.1-3重量份、
增稠剂0.1-5重量份、
pH调节剂0.1-3重量份、
杀菌防霉剂0.1-2重量份、
防锈剂0.1-2重量份、
溶剂10-40重量份、
余量为去离子水；
所述的颜料色浆为自分散型，自分散型颜料包括红色颜料色浆、黑色颜料色浆、黄色颜
料色浆、紫色颜料色浆、蓝色颜料色浆、橙色颜料色或其他颜色的颜料色浆。
3.根据权利要求2所述的一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水，其特征在于，所述
的表面活性剂是烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、氟碳表面活性剂FSO、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、
十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚NP-10、聚氧乙烯甘油醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、苯
乙烯-马来酸共聚物质、吡咯烷酮羧酸钠中的一种或两种以上复配物。
4.根据权利要求2所述的一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水，其特征在于，所述
的增稠剂为瓜尔胶、魔芋葡甘聚糖、黄原胶、角叉胶、文莱胶、羟乙基纤维素、海藻酸盐、改性
聚多糖中的一种或几种；或聚丙烯酸及其衍生物、聚丙烯酰胺及其衍生物、聚乙烯醇、改性
聚氨酯、聚肽中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的一种用自分散型颜料色浆制备的中性墨水，其特征在于，所述

【专利技术属性】
技术研发人员：俞绍玫，黄学英，徐炜政，
申请(专利权)人：苏州中徽纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32