CN105038405A - 一种w/o型乳液型环保圆珠笔油墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水及其制备方法。该W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水的主要特征在于用溶剂水取代了当前圆珠笔中油墨水中的部分有机溶剂，降低了传统中油墨水中有机溶剂的用量，实现降低成本与环保的目标。本发明所涉及的W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水的含水量可控制在5%~30%，该W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水的粘度很小但具有优良的书写性能、抗冒油性、稳定性和触变性。

Description

一种W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水及其制备方法。

背景技术

我国是制笔业的生产大国和出口大国，其中圆珠笔的产量已跃居世界第一位。传统的圆珠笔墨水主要是油性墨水，它是一类由颜料(包括有色颜料和填充料)、矿物油、助剂等物质组成的均匀混合物，具有一定颜色与流动度的浆状胶连体。书写质量较好的圆珠笔墨水，其基本的物理化学性质如粘度、润滑性和表面张力等都有一定的特异性。油性墨水粘度过高会导致出墨量过少，使书写间断、不流畅；而粘度太低则又会导致出墨量过大，甚至出现冒水、起笔和顿笔有超墨现象。传统的油性墨水粘度一般在11000~21000mPa·s，中油墨水则在1500~6500mPa·s，其流动阻力都比较大。但由于它们的润滑性较好、摩擦系数较小进而改善了书写质量。此外，根据我国轻工行业标准QB/T1964-2007《圆珠笔用油墨》规定，墨水的表面张力应介于33~48mN/m，过高的表面张力不利于墨水在球珠表面的润湿和铺展而影响书写的质量，而过低的表面张力使油墨过度润湿和铺展则容易导致油墨的渗漏。

需要指出的是油性墨水在生产过程中使用了大量石油系矿物油如苯环、芳烃等，使油墨中包含大量有毒性挥发物VOC(VolatileOrganicChemical)，无论对生产工人的健康、产品使用者的健康、自然环境等都有严重的隐患。近年来，随着人们在健康、环境保护等方面意识的增强，更加环保、清洁的水性和中油墨水逐步取代油性墨水，在国内外高端制笔行业中已普遍使用。另一方面，如何对传统的油性墨水进行改性，减少油墨生产过程中的有机溶剂的用量也是实现环保的一种重要手段，对提升我国传统的油性墨水的品质具有重要意义和价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水及其制备方法。其主要特征在于该圆珠笔油墨水用溶剂水取代了中油墨水中的部分有机溶剂，降低了传统中油墨水中有机溶剂的用量，降低了成本并达到了环保的目的。

该W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水的制备方法分为两步。第一步，首先配制两种不同组分的混合物1和混合物2，其中：

混合物1：将染料和乳化剂a溶解在有机溶剂A中，加热搅拌溶解，得到混合物1；

混合物2：将增稠高分子、乳化剂b、部分助剂同有机溶剂B和水混合，加热搅拌，形成油包水的乳状液，得到混合物2；其中乳化剂a与乳化剂b可以相同或不同；

第二步，将第一步所配制的混合物1和混合物2合并并且混合均匀，然后再加入剩余部分助剂和触变剂后搅拌分散，得到本发明的W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水。

根据本发明的一种优选实施方案，乳化剂a和乳化剂b分别为Span20、Span40、Span60、Span80、Tween20、Tween30、Tween60和Tween85中的一种或任意两种或多种的混合物。有机溶剂A可以选自碳原子数为4至12、优选5至10的醇类和醚类，优选为苯甲醇、乙二醇苯醚、苯甲氧基乙醇和二甘醇单乙醚中的一种或任意两种或多种的混合物。有机溶剂B可以选自碳原子数为3至10、优选3至8的醇类和醚类，优选为丙二醇、乙二醇苯醚、二乙二醇乙醚和苯甲醇中的一种或任意两种或多种的混合物。增稠高分子可以为对圆珠笔油墨水具有增稠作用的任何天然或合成高分子，优选为酚醛树脂、聚酮树脂、聚乙烯吡咯烷酮、水性丙烯酸酯、水性环氧树脂、羧甲基纤维素钠、黄原胶中的一种或任意两种或多种的混合物。助剂可以为润滑剂，例如硬脂酸甘油酯、油酸、油溶性磷酸酯、辛醇、癸醇、十二醇、十四醇和十六醇等中的一种或任意两种或多种的混合物。触变剂可以为有机膨润土和气相二氧化硅中的一种或混合物。

根据本发明的一种优选实施方案，在制备混合物1和混合物2的过程中，加热温度控制在40℃~90℃。

根据本发明的一种优选实施方案，在根据本发明的W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水的制备方法中，各组分的质量百分比组成如下：

染料20%~30%

水5%~30%

有机溶剂A+有机溶剂B32.5%~57.5%

乳化剂a+乳化剂b1%~2%

增稠高分子11%~16%

触变剂0.4%~0.7%

助剂1.2%~2.5%。

其中有机溶剂A占有机溶剂总量的20%~80%，优选40%~60%；有机溶剂B占有机溶剂总量的80%~20%，优选60%~40%。

其中乳化剂a占乳化剂总量的20%~80%，优选40%~60%；乳化剂b占乳化剂总量的80%~20%，优选60%~40%。

其中在第一步中加入的助剂占助剂总用量的20%~80%，优选40%~60%；在第二步中加入的助剂占助剂总用量的80%~20%，优选60%~40%。

各组分的进一步优选的质量百分比组成如下：

染料25%~30%

水10%~20%

有机溶剂A+有机溶剂B37.5%~45%

乳化剂a+乳化剂b1.2%~1.5%

增稠高分子12%~14%

触变剂0.4%~0.5%

助剂2.0%~2.5%。

其中有机溶剂A占有机溶剂总量的20%~80%，优选40%~60%；有机溶剂B占有机溶剂总量的80%~20%，优选60%~40%。

其中乳化剂a占乳化剂总量的20%~80%，优选40%~60%；乳化剂b占乳化剂总量的80%~20%，优选60%~40%。

其中在第一步中加入的助剂占助剂总用量的20%~80%，优选40%~60%；在第二步中加入的助剂占助剂总用量的80%~20%，优选60%~40%。

本发明还涉及通过本发明的上述方法制得的W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水。

本发明涉及的W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水用溶剂水取代当前圆珠笔中油墨水中的部分有机溶剂，该产品具有良好的书写性能、抗冒油性和稳定性。该W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水粘度小，但具有很好的触变性（附图1）。

该W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水不仅有助于环保和提升产品质量而且能降低生产成本，有助于提升制笔行业的核心竞争力。

附图说明

附图1为含水量为20%的W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水的粘度及触变性结果。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步的说明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

混合物1的配制：将150g酞菁蓝PB15-4、3gTween20和2gspan20加入到50g乙二醇苯醚、30g苯甲氧基乙醇和52.5g苯甲醇的混合溶剂中，在50℃搅拌分散直至形成均一的混合物。

混合物2的配制：将50g聚酮树脂TP、50g乙二醇苯醚和50g二乙二醇乙醚混合体系加热至50℃，搅拌分散直至形成均一的混合物。然后依次加入2.5gTween60、5g脂肪醇磷酸酯、5g硬脂酸甘油酯、10g水性丙烯酸酯和10g聚乙烯吡咯烷酮K30，搅拌分散直至形成均一混合物。最后加入25g水，搅拌直至形成稳定的乳白色的W/O乳状液。

将混合物1加入到混合物2中以后，再往体系中加入2.5g有机膨润土、1g癸醇和1.5g十四醇，搅拌分散，最终得到水量为5%的圆珠笔中油墨水。该W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水具有良好的书写性能、抗冒油性和稳定性。

实施例2

混合物1的配制：将150g红色颜料PR48-2、3.5gTween80和1.5gspan20加入到125g二甘醇单乙醚溶剂中，在50℃搅拌分散直至形成均一的混合物。

混合物2的配制：将50g酚醛树脂PF、50g乙二醇苯醚和50g苯甲醇混合体系加热至60℃，搅拌分散直至形成均一的混合物。然后依次加入2.5gTween85、10g脂肪醇磷酸酯、10g黄原胶、10g水性环氧树脂和10g聚乙烯吡咯烷酮K60，搅拌分散直至形成均一混合物。最后加入55g水，搅拌直至形成稳定的乳白色的W/O乳状液。

将混合物1加入到混合物2中以后，再往体系中加入1.5g气相二氧化硅、1g有机膨润土、2.5g十二醇，搅拌分散，最终得到水量为10%的圆珠笔中油墨水。该W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水具有良好的书写性能、抗冒油性和稳定性。

实施例3

混合物1的配制：将150g染料黑328和5gTween85加入到75g乙二醇苯醚和50g苯甲醇的混合溶剂中，在50℃搅拌分散直至形成均一的混合物。

混合物2的配制：将50g聚酮树脂TP、50g二乙二醇乙醚和50g苯甲醇混合体系加热至80℃，搅拌分散直至形成均一的混合物。然后依次加入2.5gTween85、10g脂肪醇磷酸酯、10g羧甲基纤维素钠和10g聚乙烯吡咯烷酮K90，搅拌分散直至形成均一混合物。最后加入115g水，搅拌直至形成稳定的乳白色的W/O乳状液。

将混合物1加入到混合物2中以后，再往体系中加入2.5g气相二氧化硅和2.5g十六醇，搅拌分散，最终得到水量为20%的W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水。该W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水具有良好的书写性能、抗冒油性和稳定性。

实施例4

混合物1的配制：将150g染料黑328、3gTween85和3gTween60加入到95g乙二醇苯醚和30g苯甲醇的混合溶剂中，在50℃搅拌分散直至形成均一的混合物。

混合物2的配制：将20g酚醛树脂PF、35g聚酮树脂TP和100g二乙二醇乙醚混合体系加热至90℃，搅拌分散直至形成均一的混合物。然后依次加入2gTween85、2gTween80、7.5g脂肪醇磷酸酯、12.5g羧甲基纤维素钠和7.5g聚乙烯吡咯烷酮K30，搅拌分散直至形成均一混合物。最后加入200g水，搅拌直至形成稳定的乳白色的W/O乳状液。

将混合物1加入到混合物2中以后，再往体系中加入3.5g气相二氧化硅和1.5g十六醇，搅拌分散，最终得到水量为30%的W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水。该W/O型乳液环保圆珠笔中油墨水具有良好的书写性能、抗冒油性和稳定性。

Claims (10)

1.W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水的制备方法，该方法包括如下步骤：

第一步：配制两种不同组分的混合物1和混合物2，其中：

将染料和乳化剂a溶解在有机溶剂A中，加热搅拌溶解，得到混合物1；

将增稠高分子、乳化剂b、部分助剂同有机溶剂B和水混合，加热搅拌，形成油包水的乳状液，得到混合物2；

第二步：将第一步所配制的混合物1和混合物2合并并且混合均匀，然后再加入剩余部分助剂和触变剂后搅拌分散，得到W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述乳化剂a和乳化剂b分别为Span20、Span40、Span60、Span80、Tween20、Tween30、Tween60和Tween85中的一种或任意两种或多种的混合物。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述有机溶剂A选自碳原子数为4至12、优选5至10的醇类和醚类，优选为苯甲醇、乙二醇苯醚、苯甲氧基乙醇和二甘醇单乙醚中的一种或任意两种或多种的混合物；所述有机溶剂B选自碳原子数为3至10、优选3至8的醇类和醚类，优选为丙二醇、乙二醇苯醚、二乙二醇乙醚和苯甲醇中的一种或任意两种或多种的混合物。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述增稠高分子选自酚醛树脂、聚酮树脂、聚乙烯吡咯烷酮、水性丙烯酸酯、水性环氧树脂、羧甲基纤维素钠、黄原胶中的一种或任意两种或多种的混合物。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述助剂为润滑剂，优选为硬脂酸甘油酯、油酸、油溶性磷酸酯、辛醇、癸醇、十二醇、十四醇和十六醇中的一种或任意两种或多种的混合物。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述触变剂为有机膨润土和气相二氧化硅中的一种或混合物。

7.根据权利要求1至6中任意一项的方法，其特征在于，在制备混合物1和混合物2的过程中，加热温度控制在40℃~90℃。

8.根据权利要求1至6中任意一项的方法，其特征在于，各组分的质量百分比组成如下：

染料20%~30%

水5%~30%

有机溶剂A+有机溶剂B32.5%~57.5%

乳化剂a+乳化剂b1%~2%

增稠高分子11%~16%

触变剂0.4%~0.7%

助剂1.2%~2.5%

其中有机溶剂A占有机溶剂总量的20%~80%，优选40%~60%；有机溶剂B占有机溶剂总量的80%~20%，优选60%~40%；

其中乳化剂a占乳化剂总量的20%~80%，优选40%~60%；乳化剂b占乳化剂总量的80%~20%，优选60%~40%；

其中在第一步中加入的助剂占助剂总用量的20%~80%，优选40%~60%；在第二步中加入的助剂占助剂总用量的80%~20%，优选60%~40%。

9.根据权利要求1至6中任意一项的方法，其特征在于，各组分的质量百分比组成如下：

染料25%~30%

水10%~20%

有机溶剂A+有机溶剂B37.5%~45%

乳化剂a+乳化剂b1.2%~1.5%

增稠高分子12%~14%

触变剂0.4%~0.5%

助剂2.0%~2.5%

其中有机溶剂A占有机溶剂总量的20%~80%，优选40%~60%；有机溶剂B占有机溶剂总量的80%~20%，优选60%~40%；

其中乳化剂a占乳化剂总量的20%~80%，优选40%~60%；乳化剂b占乳化剂总量的80%~20%，优选60%~40%；

其中在第一步中加入的助剂占助剂总用量的20%~80%，优选40%~60%；在第二步中加入的助剂占助剂总用量的80%~20%，优选60%~40%。

10.根据权利要求1至9任意一项的方法制得的W/O型乳液型环保圆珠笔油墨水。