本发明涉及一种铈和明胶改性的抗菌墨汁及其制备方法，属于书画用具领域。
背景技术：
中国的文房四宝分为笔、墨、纸、砚，作为其中之一的墨，虽然颜色单一，却有着多变的创作手法，在中国艺术绘画领域扮演着非常重要的角色，使用历史可以追溯至数千年之前。作为中国艺术的重要代表，应将墨不断改善，继而传承，不断发扬光大。
目前市场上有很多售卖墨汁，多采用炭黑、动物胶料等制备而成，容易腐坏，为防止墨汁的变质，加入苯酚等有毒防腐剂，以延长墨汁的保存时间。而这类防腐剂的加入，不仅导致墨汁的气味难闻而且安全性差，长期的使用和排放势必会对人体和环境造成一定影响。在当今的技术发明领域中，有很多关于墨汁的发明专利，着重于对墨汁的光亮度、牢固性改善等问题的配方研究。对于墨汁的抗菌研究和目前墨汁中有毒防腐剂的替代问题未有明显改进。
明胶相对于骨胶，制备工艺更精细，有着更好的胶黏作用和分散作用。稀土配合物由于具有抗真菌、消炎等作用，并且低毒性、弱积累、不致畸致变、无异味，因此在生物医药等诸多领域的应用取得了良好的成果，前景十分广阔。但是目前将铈和明胶同时用于墨汁的改性尚未见报道。
技术实现要素：
本发明旨在针对现有书画用品中墨汁等墨类制品的抗菌安全性不足、气味大等问题，提供一种铈和明胶改性的抗菌墨汁及其制备方法，制备得到的墨汁抗菌性强、无毒无臭，适合广泛推广应用。
本发明采用如下技术方案：一种铈和明胶改性的抗菌墨汁，包括以下重量份配比的配料：
墨碳粉10，
明胶溶液60-540，
铈盐0.02-9，
乳化剂0.5-6，
润湿剂1.5-15，
香料0.15-1.5。
其中，墨碳粉可以选自现有技术中各类碳黑。
在本发明的优选的实施方案中，明胶溶液的重量份为240-420，更优选为300-360，明胶溶液的浓度为1-2wt%。
在本发明的优选的实施方案中，所述明胶是从动物的皮、骨、跟腱或鳞等结缔组织中提取出来制备的明胶。
在本发明的优选的实施方案中，铈盐的重量份为0.25-3.5，更优选为0.6-1.5，所述铈盐选自硝酸铈或氯化铈中的一种或多种。
在本发明的优选的实施方案中，乳化剂的重量份为2.5-5，更优选为3.5-4.5，所述乳化剂选自土耳其红油。
在本发明的优选的实施方案中，润湿剂的重量份为3-10，更优选为4-6，所述润湿剂选自甘油、三羟甲基丙烷或1,2,4-丁三醇，更优选为甘油。
在本发明的优选的实施方案中，香料的重量份为0.6-1.2，更优选为0.8-1，所述的香料选自樟脑油、龙脑细粉、樟脑粉中的一种或多种。
本发明还保护上述抗菌墨汁的制备方法，包括以下步骤：
1）将明胶溶于水中制备浓度为1-2wt%的明胶水溶液备用；
2）取合适重量份配比的铈盐固体，溶于少量去离子水中，搅拌均匀；
3）取合适重量份配比的明胶溶液，将溶解后的铈盐溶液滴加到明胶溶液中，在30-70℃下搅拌，反应1-6h，得到制备好的明胶铈配合溶液；
4）取墨碳粉，研磨成细碳粉备用；
5）取合适重量份配比的细碳粉慢慢加入到上述反应完毕后的明胶铈溶液中，不断搅拌使其分散均匀；
6）向上述混合物内加入合适重量份配比的香料、乳化剂和润湿剂，再次搅拌使其充分混合后，研磨至细腻均匀，即得到所述明胶铈抗菌墨汁。
在本发明的优选的实施方案中，步骤3）的反应时间为2h。
在本发明的优选的实施方案中，所述的研磨采用球磨或研钵手磨。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
1）本发明提供的铈和明胶改性的抗菌墨汁，采用稀土铈替代苯酚等有毒防腐剂作为抗菌剂，使其对明胶起到一定的交联作用，提高了明胶溶液的抗菌性，制备出的墨汁抗菌性强、无毒无臭，克服了传统墨汁气味难闻且安全性低的问题。
2）在墨汁的制造中，使用明胶作为胶黏剂和分散剂，在书写时，可以使炭黑颗粒渗透进纸张上或其他物质上时被更好的固定，有效防止墨的脱落，同时保证墨能在研磨稀释成液体后在短期内不易沉淀。除此之外，明胶还在墨汁制造中起到润滑书写、提高字迹光泽的作用。但是由于明胶的高营养性，使其容易受到细菌的侵蚀，制备出的墨汁容易腐坏变质。
3）制备过程中采用球磨、研钵手磨工艺，对墨碳粉细度进行了有效控制，使墨汁书写后的字迹在纸张上附着牢固、不易跑墨。本发明的墨汁制备工艺简单，制备过程绿色环保，在提高传统墨汁安全性、改善墨汁气味的同时，具有墨迹黑度强劲、层次感强、书写流利顺滑、写后易干、不易跑墨的特性。
目前市场上销售的部分墨汁用反射密度计测试黑度仅为1.35左右，水浸6小时就会有跑墨现象，墨汁气味大，且抗菌测试效果不佳。本发明的明胶铈抗菌墨汁用反射密度计测试黑度大于1.45，书写后的字迹进行水浸实验6小时甚至12小时不跑墨，墨汁无毒无臭，且抗菌测试效果优良。根据国家标准qb/t2860-2007中规定，本发明可远优于标准要求。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步说明：
图1为未加铈盐的自制墨汁、市售墨汁以及本发明的铈和明胶改性的抗菌墨汁抑制大肠杆菌的抗菌实验36h后对比图；
其中a为未加铈盐的自制墨汁，b为市售墨汁，c为实施例1的抗菌墨汁。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
实施例1：
1）将明胶溶于水中制备浓度为2wt%的明胶水溶液备用；
2）取重量份配比为1.5的硝酸铈，溶于少量去离子水中，搅拌均匀；
3）取重量份配比为360的明胶溶液，将溶解后的铈盐溶液滴加到其中，在60℃下磁力搅拌，反应2h，得到制备好的明胶铈配合溶液；
4）取重量份配比为10的墨碳粉，研磨成细碳粉备用；
5）取上述细碳粉慢慢加入到反应完毕后的明胶铈溶液中，不断搅拌使其分散均匀；
6）向上述混合物内加入重量份配比为1的龙脑细粉、滴加重量份配比为4的土耳其红油和重量份配比为5的甘油，再次搅拌使其充分混合后，研磨至细腻均匀，即得到所述铈和明胶改性的抗菌墨汁。
用以上方法制备出的墨汁无异味，抗菌效果好；用反射密度计测试黑度为1.60；书写后进行水浸试验12小时不跑墨；可以达到黑度强劲，不易跑墨，写后易干，无毒无臭的效果。
实施例2：
1）将明胶溶于水中制备浓度为2wt%的明胶水溶液备用；
2）取重量份配比为0.8的氯化铈，溶于少量去离子水中，搅拌均匀；
3）取重量份配比为300的明胶溶液，将溶解后的铈盐溶液滴加到其中，在50℃下磁力搅拌，反应3h，得到制备好的明胶铈配合溶液；
4）取重量份配比为10的墨碳粉，研磨成细碳粉备用；
5）取上述细碳粉慢慢加入到反应完毕后的明胶铈溶液中，不断搅拌使其分散均匀；
6）向上述混合物内滴加重量份配比为1的樟脑油、重量份配比为6的土耳其红油和重量份配比为8的甘油，再次搅拌使其充分混合后，研磨至细腻均匀，即得到所述铈和明胶改性的抗菌墨汁。
用以上方法制备出的墨汁无异味，抗菌效果好；用反射密度计测试黑度为1.52；书写后进行水浸试验8小时不跑墨；可以达到黑度强劲，不易跑墨，写后易干，无毒无臭的效果。
实施例3：
1）将明胶溶于水中制备浓度为1wt%的明胶水溶液备用；
2）取重量份配比为1.4的氯化铈，溶于少量去离子水中，搅拌均匀；
3）取重量份配比为420的明胶溶液，将溶解后的铈盐溶液滴加到其中，在60℃下磁力搅拌，反应4h，得到制备好的明胶铈配合溶液；
4）取重量份配比为10的墨碳粉，研磨成细碳粉备用；
5）取上述细碳粉慢慢加入到反应完毕后的明胶铈溶液中，不断搅拌使其分散均匀；
6）向上述混合物内加入重量份配比为1.2的樟脑粉、重量份配比为5的土耳其红油和重量份配比为12的甘油，再次搅拌使其充分混合后，研磨至细腻均匀，即得到所述铈和明胶改性的抗菌墨汁。
用以上方法制备出的墨汁无异味，抗菌效果好；用反射密度计测试黑度为1.55；书写后进行水浸试验8小时不跑墨；可以达到黑度强劲，不易跑墨，写后易干，无毒无臭的效果。
实施例4：
1）将明胶溶于水中制备浓度为2wt%的明胶水溶液备用；
2）取重量份配比为0.5的硝酸铈，溶于少量去离子水中，搅拌均匀；
3）取重量份配比为120的明胶溶液，将溶解后的铈盐溶液滴加到其中，在50℃下磁力搅拌，反应2h，得到制备好的明胶铈配合溶液；
4）取重量份配比为10的墨碳粉，研磨成细碳粉备用；
5）取上述细碳粉慢慢加入到反应完毕后的明胶铈溶液中，不断搅拌使其分散均匀；
6）向上述混合物内加入重量份配比为0.3的龙脑细粉、重量份配比为1的土耳其红油和重量份配比为1.5的甘油，再次搅拌使其充分混合后，研磨至细腻均匀，即得到所述铈和明胶改性的抗菌墨汁。
用以上方法制备出的墨汁无异味，抗菌效果好；用反射密度计测试黑度为1.50；书写后进行水浸试验8小时不跑墨；可以达到黑度强劲，不易跑墨，写后易干，无毒无臭的效果。
实施例5：
1）将明胶溶于水中制备浓度为2wt%的明胶水溶液备用；
2）取重量份配比为3的硝酸铈，溶于少量去离子水中，搅拌均匀；
3）取重量份配比为360的明胶溶液，将溶解后的铈盐溶液滴加到其中，在70℃下磁力搅拌，反应1h，得到制备好的明胶铈配合溶液；
4）取重量份配比为10的墨碳粉，研磨成细碳粉备用；
5）取上述细碳粉慢慢加入到反应完毕后的明胶铈溶液中，不断搅拌使其分散均匀；
6）向上述混合物内加入重量份配比为0.15的樟脑粉、重量份配比为4的土耳其红油和重量份配比为6的甘油，再次搅拌使其充分混合后，研磨至细腻均匀，即得到所述铈和明胶改性的抗菌墨汁。
用以上方法制备出的墨汁无异味，抗菌效果好；用反射密度计测试黑度为1.45；书写后进行水浸试验6小时不跑墨；可以达到黑度强劲，不易跑墨，写后易干，无毒无臭的效果。
图1为实施例1制备得到的墨汁与未加铈盐的自制墨汁、市售墨汁的抗菌实验对比图，从菌落生长状况可以说明，未加铈盐的自制墨汁无抗菌性且菌落生长较多，市售墨汁较未加铈盐的自制墨汁的菌落生长缓慢，但仍有菌落生长，抗菌效果不佳，本发明的铈和明胶改性的抗菌墨汁未观察到明显菌落生长，抗菌效果好。
实施例1-5制备出的墨汁均无异味，抗菌效果非常好；用反射密度计测试黑度大于1.45；书写后进行水浸试验6小时甚至12小时不跑墨；可以达到黑度强劲，不易跑墨，写后易干，无毒无臭的效果。而市售墨汁用反射密度计测试黑度仅为1.35左右，水浸6小时就有跑墨现象，墨汁气味大，且抗菌测试效果不佳。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。