一种含增稠体系的圆珠笔墨水组合物长期稳定性的快速评估方法技术

本发明专利技术提供一种含增稠体系的圆珠笔墨水组合物长期稳定性的快速评估方法，该圆珠笔墨水组合物包括中性墨水、水包油型(O/W)乳化墨水以及油包水型(W/O)乳化墨水等。根据时温等效原理，本发明专利技术通过高低温循环实验模拟墨水的长期存放过程，加速墨水的老化，使用旋转流变仪测量弹性模量G’的变化，在较短时间内对所涉及的圆珠笔墨水组合物的稳定性进行评估，获得其长期存放稳定性参数。所述方法包括对所述圆珠笔墨水组合物进行高低温循环实验，在恒定应变与频率下测试每个温度循环下的G’，与常温下测得的第一个G’值进行比较，通过评估G’在多次加热循环后的变化来确定墨水的长期稳定性，预测货架期。同时还可通过G’的变化对竞品配方的长期稳定性进行对比分析，从流变学的角度指导现有墨水配方的改善与新配方的研发。

【技术实现步骤摘要】
一种含增稠体系的圆珠笔墨水组合物长期稳定性的快速评估方法
本专利技术涉及一种圆珠笔墨水组合长期物稳定性的快速评估方法，尤其适用于含有增稠体系的圆珠笔墨水组合物，包括现用的中性墨水、水包油型(O/W)乳化墨水以及油包水型(W/O)乳化墨水等。
技术介绍
根据圆珠笔所用的墨水性质，我们可以将其分为油性笔、水性笔、中性笔、中油笔和乳化笔等类别。油性墨水作为一种传统的圆珠笔墨水，具有较好的稳定性。中性墨水在理化性质方面更加偏向于水性，因此也会存在一些短板，如干燥时间较长、稳定性不如油性墨水等。乳化墨水是一种多组分两相乳液体系下的应用于圆珠笔书写的新型墨水，由于水油两相的乳化体系在热力学上是不稳定的，故其稳定性不如油性墨水。书写墨水的长期稳定性对其应用性能以及样品的货架期有着直接的影响，书写墨水长期稳定性的快速评估方法，对现有墨水配方的改进以及新配方的研发具有重要的指导意义。书写墨水长期稳定性的传统考察是在自然环境下长期存放，不同时间节点对其理化、应用性能进行测试，直至其理化指标或应用性能出现异常才能得出书写墨水的稳定周期，该稳定性检测方法周期太长且不利于指导现有墨水配方的改善和新配方的研发。目前常用的墨水长期稳定性快速检测方法有①高温存放：如常用的中性墨水圆珠笔稳定性试验方法QB/T2625-2011《中性墨水圆珠笔和笔芯》中就采用了高温存放一定周期对稳定性进行考察；②高速离心+高温烘烤：刁宏亮、刘守军等在《中性墨水稳定性的快速表征》(中国制笔2007.1)中公开了通过高温离心和高温烘烤从不同角度检测中性墨水稳定性的方法；③理化指标的全方位监测：姚鹤忠、陈义军等在《中性墨水圆珠笔稳定性快速检测方法》(CN103196690A，2013.07.10)中提到以不破坏墨水体系的前提下对墨水的各项指标进行多方位的考察，然后根据相关指标的变化情况对其长期稳定性进行评估。上述墨水长期稳定性的快速检测方法与传统的稳定性考察方法相比具有一定的优势，如通过改变墨水存放环境加速墨水相关指标的变化以及差异性等。但还存在一定的问题，例如测试内容较多，测试时间较长等，不能达到对书写墨水的长期稳定性进行快速、有效的评估预测的目的。同时，也不能对不同配方的圆珠笔墨水组合物的长期稳定性进行快速的对比分析，并指导配方的改进等。
技术实现思路
针对上述圆珠笔墨水组合物在长期稳定性快速考察方面存在的问题，本专利技术提供一种含增稠体系的圆珠笔墨水组合物长期稳定性的快速评估方法。根据聚合物黏弹行为的时温等效原理，较高温度下、较短时间内的黏弹性能等同于较长时间内、较低温度下的黏弹性能。也就是说，升高温度与延长时间对分子运动是等效的。本专利技术正是基于聚合物黏弹行为的时温等效原理来设计的。使用旋转流变仪对圆珠笔墨水组合物进行高低温循环实验来模拟其长期的存放过程。所述高低温循环实验，其特征在于，在恒定应变与频率下，测试每个温度循环下的G’，与第一个G’值进行比较。其中，弹性模量G’代表墨水体系的相结构强度，受热过程中墨水中的增稠体系产生溶胀效果，导致弹性模量G’增加，体系相结构也随之增强，导致产品的长期稳定性变差。通过考察墨水体系弹性模量G’在多次加热循环后重新恢复至初始温度时的变化，对其长期稳定性进行评估，预测货架期长短。为了实现上述对圆珠笔墨水组合物长期稳定性进行快速考察的目的，本专利技术采用了如下技术方案。一种圆珠笔墨水组合物长期稳定性的快速评估方法，其特征在于，所述方法采用高低温循环实验来模拟圆珠笔墨水组合物的长期存放过程，加快墨水的老化速率，测量弹性模量G’的变化参数，通过弹性模量的变化评估墨水样品的长期稳定性。进一步地，所述高低温循环实验需借助流变仪完成。进一步地，所述流变仪为旋转流变仪，所述旋转流变仪对待测样品体系的模量有着准确的反馈，优选在-20～100℃内具有良好的温控调节能力以及较佳的保温系统。进一步地，所述高低温循环实验包括恒定应变步骤、恒定频率步骤以及温度设计步骤。进一步地，所述恒定应变步骤包括采用旋转流变仪对所涉及的圆珠笔墨水组合物进行应变扫描，确定所测样品的线性黏弹区，并在线性黏弹区内选择合适的应变作为高低温循环实验中的恒定应变。进一步地，所述恒定频率步骤包括在不破坏墨水体系结构的前提下选择合适的振荡频率，常用的振荡频率为0.5～1.5HZ，优选1HZ(或6.28rad/s)。进一步地，所述温度设计步骤包括在高温T2、低温T1交变循环8～15次，优选10次循环。进一步地，所述温度设计步骤包括，T1-T2阶段升温，T2阶段保温，T2-T1阶段降温，T1阶段保温，各阶段所用时间均为t。进一步地，所述低温T1指的是室温，范围在25±5℃，优选温度为25℃；所述高温T2应至少比1种测试样品的凝胶形成的起点温度TCR高。进一步地，所述TCR可通过模量的温度相关性实验得到，在G’随温度变化曲线中G’的最小值对应的温度即为TCR。进一步地，所述各阶段所用时间t在3～10min之间，优选时间为5min。进一步地，在恒定应变与频率条件下，测试每个温度循环下的G’，与常温下测得的第一个G’值作比，绘制T1保温阶段的弹性模量比率-取点编号图。进一步地，通过评估G’在多次加热循环后恢复至T1时的变化，来对墨水样品的长期稳定性进行评估，预测其货架期的长短。进一步地，该圆珠笔墨水组合物为含增稠体系的圆珠笔墨水组合物，包括中性墨水、水包油型(O/W)乳化墨水以及油包水型(W/O)乳化墨水等。该评估方法通过考察墨水体系弹性模量G’随温度的变化情况，对其长期稳定性进行评估；同时可通过G’随温度的变化情况对不同类型的圆珠笔墨水组合物的长期稳定性进行对比，做竞品分析等；另外，将瓶装墨水与笔芯内的墨水进行对比分析，还可研究灌注工艺对圆珠笔墨水组合物长期稳定性的影响等。附图说明图1是圆珠笔墨水组合物在高温循环实验过程中弹性模量G’随时间的变化曲线示意图。图2是圆珠笔墨水组合物在高温循环实验过程中，测得的每个25℃循环阶段的G’与25℃第一个G’值作比得到的弹性模量比率-取点编号示意图。图3是中性墨水实施例1～5进行高温循环实验，得到的25℃循环阶段的弹性模量比率-取点编号图。图4是乳化墨水实施例6～9进行高温循环实验，得到的25℃循环阶段的弹性模量比率-取点编号图。图5是中性墨水实施例2进行高温循环实验得到的25℃循环阶段的弹性模量比率-取点编号曲线，与经过高温处理不同节点取出后测得的25℃弹性模量比率-取点编号曲线的对比图。具体实施方式下面根据具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。本专利技术的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本专利技术。本专利技术使用HAAKERS6000旋转流变仪对圆珠笔墨水组合物进行高低温循环实验，通过考察墨水体系弹性模量G’随温度的变化情况，达到了对其长期稳定性进行快速评估的目的。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆珠笔墨水组合物长期稳定性的快速评估方法，其特征在于，所述方法采用高低温循环实验来模拟圆珠笔墨水组合物的长期存放过程，测量弹性模量G’的变化参数，通过弹性模量的变化评估墨水样品的长期稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆珠笔墨水组合物长期稳定性的快速评估方法，其特征在于，所述方法采用高低温循环实验来模拟圆珠笔墨水组合物的长期存放过程，测量弹性模量G’的变化参数，通过弹性模量的变化评估墨水样品的长期稳定性。


2.如权利要求1所述的快速评估方法，其特征在于，所述高低温循环实验需借助流变仪完成。


3.如权利要求2所述的快速评估方法，其特征在于，所述流变仪为旋转流变仪，其优选在-20～100℃内具有良好的温控调节能力以及较佳的保温系统。


4.如权利要求1所述的快速评估方法，其特征在于，所述高低温循环实验包括恒定应变步骤、恒定频率步骤以及温度设计步骤。


5.如权利要求4所述的快速评估方法，其特征在于，所述恒定应变步骤包括采用旋转流变仪对所涉及的圆珠笔墨水组合物进行应变扫描，确定所测样品的线性黏弹区，并在线性黏弹区内选择合适的应变作为高低温循环实验中的恒定应变。


6.如权利要求4所述的快速评估方法，其特征在于，所述恒定频率步骤包括在不破坏墨水体系结构的前提下选择合适的振荡频率，常用的振荡频率为0.5～1.5HZ，优选1HZ(或6.28rad/s)。


7.如权利要求4所述的快速评估方法，其特征在于，所述温度设计步骤包括在高温T2、低温T1交变循环8～15次，优选10次循环。


8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐毅，杨光，郭亨长，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，上海晨光文具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31