CN105925067A - 一种用于制备白板笔墨水的色浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：以质量百分比计，成膜剂：1～15％，着色剂：1～30％，溶剂：60～90％，分散剂：0.1～5％；所述成膜剂包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种；所述分散剂包括丙烯酸嵌段型分散剂、聚酯型分散剂、氨基酸酯共聚物型分散剂中的一种。进一步的，本发明还提供了上述色浆的制备方法。色浆中着色剂与成膜剂、分散剂相互作用，经过特定条件的预分散、研磨工艺后，着色剂颗粒较好地被包裹在成膜剂中，色浆体系稳定性更好、着色剂分散更均匀、粒度较小，可用于制备综合性能良好的白板笔墨水。

Description

一种用于制备白板笔墨水的色浆及其制备方法

技术领域

本发明属于墨水调配技术领域，特别是涉及一种用于制备白板笔墨水的色浆及其制备方法。

背景技术

色浆是一种颜料浓缩浆，通过对颜料进行表面处理、表面包裹等技术，经过严密的加工工艺研制而成。一般而言，色浆是由颜料、分散剂、润湿剂及分散介质-溶剂组成，可广泛应用于涂料、皮革、印刷、造纸、油墨、纺织等行业。色浆主要用于着色，相较于传统的着色方法，色浆具有颜料颗粒较细、颗粒分散均匀、着色力较高等优点。

白板笔墨水是一种能在表面光滑的非吸附性硬质板上书写而又容易擦除的新型墨水，具有书写便利、流畅、干净、环保等优点。白板笔墨水的使用能有效改善长期以来使用传统粉笔带来的教学环境污染、危害师生健康的状况，是近年来流行的各类学校和企事业单位日常教学和培训书写的工具。

白板笔墨水主要由成膜剂、着色剂、溶剂、助剂等组成。目前，发展的主要方向为醇溶型，但用于着色的颜料多为油性，难于在极性较强的成膜树脂和醇类体系中实现良好分散。另外，现有白板笔墨水生产工艺，一般是直接将各组分进行搅拌混合或研磨混合，颜料直接加入到墨水体系中，导致墨水中颜料颗粒较粗，着色力不高，同时树脂未能将颜料颗粒完全包裹，从而影响墨水的书写流畅性、色泽、可擦性等，甚至在擦除时对板面造成污染。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆及其制备方法，该色浆体系中颜料分散均匀、粒度较小，稳定性好，用该色浆制得的白板笔墨水出墨流畅、色泽纯正、可擦性能好，不污染板面，且墨水长期储存质量稳定，不产生沉淀、分层。且色浆制备方法简单，易于工业化。

本发明第一方面提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：以质量百分比计，成膜剂：1～15％，着色剂：1～30％，溶剂：60～90％，分散剂：0.1～5％；所述成膜剂包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种；所述分散剂包括丙烯酸嵌段型分散剂、聚酯型分散剂、氨基酸酯共聚物型分散剂中的一种。

本发明第二方面提供了上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：将成膜剂加入到溶剂中，搅拌至成膜剂溶解，再加入分散剂、着色剂，预分散10～15min使各组分混合均匀，在***压力0.005～0.02Mpa、料温10～40℃的条件下研磨3～5次，出料即得色浆。

本发明的有益效果是：本发明将着色剂制成色浆后再用于制备白板笔墨水，色浆中着色剂与成膜剂、分散剂相互作用，经过特定条件的预分散、研磨工艺后，着色剂颗粒较好地被包裹在成膜剂中，色浆体系稳定性更好、着色剂分散更均匀、粒度较小。将该色浆直接用于后期白板笔墨水调配，解决了颜料在白板笔墨水体系中的分散、颜料残留造成的污板等问题，且出墨流畅、色泽纯正、可擦性能好，不污染板面，墨水长期储存质量稳定，不产生沉淀、分层，同时简化了白板笔墨水的制备工艺。

附图说明

图1为本发明提供的用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法的工艺流程图；

图2为实施例1中研磨2次时色浆的显微镜分析图；

图3为实施例1中研磨5次时色浆的显微镜分析图；

图4为实施例2中研磨2次时色浆的显微镜分析图；

图5为实施例2中研磨3次时色浆的显微镜分析图；

图6为实施例3中研磨2次时色浆的显微镜分析图；

图7为实施例3中研磨4次时色浆的显微镜分析图；

图8为实施例4中研磨2次时色浆的显微镜分析图；

图9为实施例4中研磨4次时色浆的显微镜分析图。

具体实施方式

本发明第一方面提供了第一方面提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：以质量百分比计，成膜剂：1～15％，着色剂：1～30％，溶剂：60～90％，分散剂：0.1～5％；所述成膜剂包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种；所述分散剂包括丙烯酸嵌段型分散剂、聚酯型分散剂、氨基酸酯共聚物型分散剂中的一种。

上述使用的成膜剂可溶于醇类等多种有机溶剂，能对着色剂起到良好的包裹作用，实现油性着色剂在极性较强的成膜剂和醇类体系中的良好分散，且粒度较小，体系稳定。所使用的分散剂为聚合物分散剂，这类分散剂同时具有能吸附于着色剂表面的锚式基团和与溶剂极性相对应的溶剂化链。其中，溶剂化链对分散溶剂具有较高的亲和力，可起到降低色浆粘度的作用，同时还具有足够的碳链长度，从而产生有效的空间立体屏障，阻止粒子间的相互吸引。成膜剂的长碳链与吸附于着色剂颗粒表面的分散剂中的溶剂化链相互作用，当溶剂挥发后，树脂成膜从而将着色剂颗粒包裹。使用该色浆制得的白板笔墨水，可实现着色剂在墨水体系中的良好分散，着色剂被包裹在成膜剂体系中，在擦除时通过成膜剂整体成膜而将着色剂带走，从而实现擦除无痕。

优选的，所述分散剂包括超分散剂Solsperse-24000、Solsperse-20000、Solsperse-22000、Solsperse-17000、Solsperse-34750及SN-5027、EFKA-4585中的一种。

优选的，所述着色剂包括黑色着色剂、红色着色剂、蓝色着色剂、绿色着色剂中的一种或几种；所述黑色着色剂包括碳黑TY-6、碳黑P35、碳黑TY-3R、碳黑A100中的一种；所述红色着色剂包括P.R.57:1、P.R.53:1、P.R.170、P.R.112、P.R.254、P.R.177、F2RK中的一种；所述蓝色着色剂包括酞菁蓝P.B.15：3、酞菁蓝P.B.15：2、群青蓝P.B.29、酞菁蓝B中的一种；所述绿色着色剂包括酞菁绿P.G.7、酞菁绿P.G.36、钛钴绿中的一种。着色剂与成膜剂、分散剂相互作用，特定的油性着色剂可更好的在上述极性较强的成膜剂和醇类体系中实现良好分散。

优选的，所述溶剂包括C1-C10的一元醇、C1-C10的多元醇中的一种或几种。

更加优选的，所述溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、正丁醇、异丁醇、丁二醇中的一种或几种。

本发明第二方面提供了上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：将成膜剂加入到溶剂中，搅拌至成膜剂溶解，再加入分散剂、着色剂，预分散10～15min使各组分混合均匀，在***压力0.005～0.02Mpa、料温10～40℃的条件下研磨3～5次，出料即得色浆。该制备方法的流程图如附图1所示。

下面将结合具体实施例对本发明提供的用于制备白板笔墨水的色浆及其制备方法予以进一步说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到。

实施例1

本实施例提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：溶剂60g，其中乙醇40g、正丙醇10g、正丁醇10g；成膜剂3g，所述成膜剂为羧甲基纤维素；着色剂6g，所述着色剂为炭黑；分散剂1g，所述分散剂为超分散剂Solsperse-24000。

上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：常温常压下，向分散桶中依次加入40g乙醇、10g正丙醇、10g正丁醇、3g羧甲基纤维素，低速搅拌20min使羧甲基纤维素完全溶解；再加入6g炭黑、1g超分散剂Solsperse-24000，低速预分散10min；最后送入砂磨机中在***压力0.02Mpa、料温10℃的条件下循环研磨5次，出料后即得色浆。

所得色浆体系稳定性好、着色剂分散均匀、粒度较小，适用于制备综合性能良好的白板笔墨水。

实施例2

本实施例提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：溶剂60g，其中乙醇35g、异丙醇25g；成膜剂5g，所述成膜剂为羧甲基纤维素；着色剂10g，所述着色剂为酞菁蓝P.B.15：3；分散剂1g，所述分散剂为SN-5027。

上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：常温常压下，向分散桶中依次加入35g乙醇、25g异丙醇、5g羧甲基纤维素，低速搅拌25min使羧甲基纤维素完全溶解；再加入10g酞菁蓝P.B.15：3、1g分散剂SN-5027，低速预分散10min；最后送入砂磨机中在***压力0.01Mpa、料温20℃的条件下循环研磨3次，出料后即得色浆。

所得色浆体系稳定性好、着色剂分散均匀、粒度较小，适用于制备综合性能良好的白板笔墨水。

实施例3

本实施例提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：溶剂70g，其中乙醇35g、正丙醇25g、1,2-丙二醇10g；成膜剂6g，所述成膜剂为羧甲基纤维素；着色剂10g，所述着色剂为P.R.112；分散剂2g，所述分散剂为超分散剂Solsperse-20000。

上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：常温常压下，向分散桶中依次加入35g乙醇、25g正丙醇、10g1,2-丙二醇、6g羧甲基纤维素，低速搅拌20min使羧甲基纤维素完全溶解；再加入10g P.R.112、2g超分散剂Solsperse-20000，低速预分散10min；最后送入砂磨机中在***压力0.13Mpa、料温25℃的条件下循环研磨4次，出料后即得色浆。

所得色浆体系稳定性好、着色剂分散均匀、粒度较小，适用于制备综合性能良好的白板笔墨水。

实施例4

本实施例提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：溶剂60g，其中乙醇35g、异丙醇25g；成膜剂5g，所述成膜剂为羧甲基纤维素；着色剂12g，所述着色剂为酞菁蓝P.G.36；分散剂1.5g，所述分散剂为EFKA-4585。

上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：常温常压下，向分散桶中依次加入35g乙醇、25g异丙醇、5g羧甲基纤维素，低速搅拌25min使羧甲基纤维素完全溶解；再加入12g酞菁蓝P.G.36、1.5g分散剂EFKA-4585，低速预分散10min；最后送入砂磨机中在***压力0.02Mpa、料温40℃的条件下循环研磨4次，出料后即得色浆。

所得色浆体系稳定性好、着色剂分散均匀、粒度较小，适用于制备综合性能良好的白板笔墨水。

实施例5

本实施例提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：溶剂60g，其中甲醇35g、正丁醇25g；成膜剂3g，所述成膜剂为聚乙烯醇；着色剂12g，所述着色剂为酞菁绿P.G.7；分散剂3g，所述分散剂为超分散剂Solsperse-17000。

上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：常温常压下，向分散桶中依次加入35g甲醇、25g正丁醇、3g聚乙烯醇，低速搅拌25min使聚乙烯醇完全溶解；再加入12g酞菁绿P.G.7、3g超分散剂Solsperse-17000，低速预分散10min；最后送入砂磨机中在***压力0.18Mpa、料温23℃的条件下循环研磨5次，出料后即得色浆。

所得色浆体系稳定性好、着色剂分散均匀、粒度较小，适用于制备综合性能良好的白板笔墨水。

实施例6

本实施例提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：溶剂60g，其中丙二醇30g、丁二醇30g；成膜剂12g，所述成膜剂为乙基纤维素；着色剂18g，所述着色剂为酞菁绿P.G.7；分散剂4g，所述分散剂为SN-5027。

上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：常温常压下，向分散桶中依次加入30g丙二醇、30g丁二醇、12g乙基纤维素，低速搅拌25min使乙基纤维素完全溶解；再加入18g酞菁绿P.G.7、4g分散剂SN-5027，低速预分散13min；最后送入砂磨机中在***压力0.008Mpa、料温15℃的条件下循环研磨5次，出料后即得色浆。

所得色浆体系稳定性好、着色剂分散均匀、粒度较小，适用于制备综合性能良好的白板笔墨水。

实施例7

本实施例提供了一种用于制备白板笔墨水的色浆，组分包括：溶剂80g，其中乙醇45g、异丙醇35g；成膜剂5g，所述成膜剂为聚乙烯醇缩醛，具体的，为聚乙烯醇缩丁醛；着色剂12g，所述着色剂为酞菁绿P.G.7；分散剂1.5g，所述分散剂为SN-5027。

上述用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：常温常压下，向分散桶中依次加入45g乙醇、35g异丙醇、5g聚乙烯醇缩醛，低速搅拌25min使聚乙烯醇缩醛完全溶解；再加入12g酞菁绿P.G.7、1.5g分散剂SN-5027，低速预分散10min；最后送入砂磨机中在***压力0.02Mpa、料温40℃的条件下循环研磨4次，出料后即得色浆。

所得色浆体系稳定性好、着色剂分散均匀、粒度较小，适用于制备综合性能良好的白板笔墨水。

实施例8

色浆性能测试

本实施例中对实施例1-4所制备得到的色浆进行了性能的测定，同时设置了对比例1、对比例2进行传统色浆与本发明提供的色浆的性能对比试验。

对比例1的色浆按如下方法得到：常温常压下，向分散桶中依次加入35g乙醇、25g异丙醇、10g酞菁蓝P.B.15：3，低速预分散10min后，送入砂磨机中循环研磨3次，出料即得色浆。

对比例2的色浆按如下方法得到：常温常压下，向分散桶中依次加入35g乙醇、25g异丙醇、10g酞菁蓝P.B.15：3、1g分散剂SN-5027，低速预分散10min后，送入砂磨机中循环研磨3次，出料即得色浆。

将实施例1-4、对比例1-2的色浆在相同条件下进行测试，测定色浆的PH值、细度、色浆中颜料的粒径、色浆黏度及储存稳定性，通过光学显微镜观察颜料颗粒在实施例色浆中的分散情况。

色浆的PH值、黏度、储存稳定性及墨水的各项性能按照QB/T 4167-2011进行测试。

色浆细度采用刮板细度计测定，参考GB/T 1724-1979进行测试。

色浆中颜料的粒径采用MALVERN Nano-ZS粒度分析仪测定，参照GB/T11175-2002进行测试。

将色浆室温放置，观察有无沉淀、分层现象，测定墨水的储存稳定性。

颜料颗粒在色浆中的分散情况采用光学显微镜进行分析。将色浆样品稀释一定倍数，取少量置于载玻片上，待溶剂挥发后将载玻片置于载物台上观察，放大倍数为400倍。

按以上测试方法，实施例1-4、对比例1-2的色浆的性能测试结果见表1。色浆的部分光学显微镜分析图如附图2～9所示。

表1色浆的性能参数对比

从表1结果可看出，同时含有特定成膜剂、分散剂制得的色浆，其细度、颜料粒径较只是简单将颜料分散在溶剂中研磨制得的色浆小，储存稳定性更好。由附图2～9可以看出，色浆配方经过一定的研磨工艺，颜料颗粒趋于分散均匀、粒径减小。

实施例9

白板笔墨水性能测试

本实施例将实施例2制得的色浆用于制备白板笔墨水作为试验组，并制备了传统的白板笔墨水作为对照组，对试验组和对照组均进行了白板笔墨水性能测试。

试验组的白板笔墨水按如下方法得到：向实施例2所得色浆中加入0.5g十二醇酯、0.7g十聚甘油单硬脂酸酯、2g液体石蜡、6g邻苯二甲酸二丁酯、5g柠檬酸酯和0.5g OP-10，搅拌1h后出料，即可制得白板笔墨水产品，该产品作为试验组。

对照组1的白板笔墨水按如下方法得到：对照组1与试验组所用原料及用量均相同，不同之处在于，对照组1中直接将所有组合物搅拌混合，混合均匀后出料即得白板笔墨水产品，该产品作为对照组1。

对照组2的白板笔墨水按如下方法得到：常温常压下，向分散桶中依次加入35g乙醇、25g异丙醇、10g酞菁蓝P.B.15：3，低速预分散10min后，送入砂磨机中循环研磨3次，出料得色浆。向色浆中加入0.5g十二醇酯、0.7g十聚甘油单硬脂酸酯、2g液体石蜡、6g邻苯二甲酸二丁酯、5g柠檬酸酯和0.5g OP-10，搅拌1h后出料，即可制得白板笔墨水产品，该产品作为对照组2。

对照组3的白板笔墨水按如下方法得到：常温常压下，向分散桶中依次加入35g乙醇、25g异丙醇、10g酞菁蓝P.B.15：3、1g分散剂SN-5027，低速预分散10min后，送入砂磨机中循环研磨3次，出料得色浆。向色浆中加入0.5g十二醇酯、0.7g十聚甘油单硬脂酸酯、2g液体石蜡、6g邻苯二甲酸二丁酯、5g柠檬酸酯和0.5g OP-10，搅拌1h后出料，即可制得白板笔墨水产品，该产品作为对照组3。

对照组4的白板笔墨水按如下方法得到：对照组4与试验组所用原料及用量均相同，不同之处在于，对照组4中直接将所有组合物进行研磨，研磨3次后出料即得白板笔墨水产品，该产品作为对照组4。

将试验组、对照组1-4的白板笔墨水产品在相同条件下进行性能测试，测定墨水的出墨流畅性、色泽、字迹均匀性、储存稳定性及擦除后的污板情况。

将墨水室温放置，观察有无沉淀、分层现象，来测定墨水的储存稳定性。

试验组、对照组1-4的白板笔墨水的性能测试结果如表2所示。

表2白板笔墨水的性能参数对比

从表2结果可见，由本发明提供的色浆制备出的白板笔墨水，其出墨流畅性、字迹均匀性、色泽等性能均好于对照组中的墨水，试验组制得的墨水存稳定性很好，长期放置不产生沉淀、分层。同时，试验组制备出的白板笔墨水还具有成膜性好、干燥时间短、可擦性好等优点，且墨水具有一定的保湿性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于制备白板笔墨水的色浆，其特征在于：组分包括，以质量百分比计，成膜剂：1～15％，着色剂：1～30％，溶剂：60～90％，分散剂：0.1～5％；所述成膜剂包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种；所述分散剂包括丙烯酸嵌段型分散剂、聚酯型分散剂、氨基酸酯共聚物型分散剂中的一种。

2.如权利要求1所述的用于制备白板笔墨水的色浆，其特征在于：所述分散剂包括超分散剂Solsperse-24000、Solsperse-20000、Solsperse-22000、Solsperse-17000、Solsperse-34750及SN-5027、EFKA-4585中的一种。

3.如权利要求1所述的用于制备白板笔墨水的色浆，其特征在于：所述着色剂包括黑色着色剂、红色着色剂、蓝色着色剂、绿色着色剂中的一种或几种；所述黑色着色剂包括碳黑TY-6、碳黑P35、碳黑TY-3R、碳黑A100中的一种；所述红色着色剂包括P.R.57:1、P.R.53:1、P.R.170、P.R.112、P.R.254、P.R.177、F2RK中的一种；所述蓝色着色剂包括酞菁蓝P.B.15：3、酞菁蓝P.B.15：2、群青蓝P.B.29、酞菁蓝B中的一种；所述绿色着色剂包括酞菁绿P.G.7、酞菁绿P.G.36、钛钴绿中的一种。

4.如权利要求1所述的用于制备白板笔墨水的色浆，其特征在于：所述溶剂包括C1-C10的一元醇、C1-C10的多元醇中的一种或几种。

5.如权利要求4所述的用于制备白板笔墨水的色浆，其特征在于：所述溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、正丁醇、异丁醇、丁二醇中的一种或几种。

6.权利要求1至5任一项权利要求所述的用于制备白板笔墨水的色浆的制备方法，步骤包括：将成膜剂加入到溶剂中，搅拌至成膜剂溶解，再加入分散剂、着色剂，预分散10～15min使各组分混合均匀，在***压力0.005～0.02Mpa、料温10～40℃的条件下研磨3～5次，出料即得色浆。