一种用于中性笔和水性笔墨水的红色色浆的制作方法

本发明涉及一种圆珠笔墨水的红色色浆，具体是一种用于中性笔和水性笔墨水配制的红色色浆。
背景技术：
墨水按色料分为颜料型墨水和染料型墨水，染料型墨水所制的笔出墨流畅，但不耐水，不耐光，容易褪色，不能长期保存；而颜料型墨水，由于颜料本身性质，所以它耐水、耐晒，不褪色，书写线迹保存时间长。配制稳定性好的颜料型墨水的关键是良好性能色浆的制备，色浆的制备过程主要是颜料颗粒的分散和稳定，颜料颗粒粒度应细小且分布均匀，才不会造成笔芯出墨不畅，色浆长期放置不会出现分层、沉淀等质量问题。同炭黑相比，红色有机颜料原始粒径大，砂磨的越细，比表面积大大增加，颗粒间的分子作用力变大，容易出现颜料颗粒再次团聚，红色色浆在长时间的砂磨过程中，同装置内壁摩擦引入不少杂质金属离子，而金属离子对色浆和墨水稳定性能产生较大的影响。而目前，色淀类有机红颜料，如pr.48，pr.57等，较易砂磨，但用该色浆调制的墨水热稳定性比较差；其它类有机红颜料的砂磨色浆容易分层、沉淀，尤其是分子末端含有较强的吸电子官能团，如-no2、-conh2、-cor等。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种用于中性笔和水性笔墨水的红色色浆，该红色颜料颗粒粒径能达到d50≤80nm、d100≤250nm，红色色浆体系稳定，不团聚，不沉淀分层，热稳定性好，能够长期储存，适用于中性笔和水性笔墨水的配制。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。一种用于中性笔和水性笔墨水的红色色浆，其特征在于：所述红色色浆的原料组成及其含量按重量百分比如下：有机红颜料20-30%；树脂10-25%；超分散剂2-5%；润湿剂0.2-2%；消泡剂0.05-0.5%；防腐剂0.05-0.5%；ph调节剂1.0-5.0%；水溶性有机溶剂5-15%；去离子水余量。进一步地附加技术特征方案如下。所述有机红色颜料是pr.112、pr.202和pr.254中的一种。所述树脂是丙烯酸树脂、苯乙烯马来酸树脂和酚醛树脂聚氨酯树脂中的一种。所述超分散剂是涂易乐ds-191l、zetasperse3700、tegodispers760w和dispersogen1728中的一种。所述润湿剂是聚醚改性聚硅氧烷、聚氧乙烯烷基酚醚和聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种。所述消泡剂是乳化硅油、改性硅氧烷和炔二醇中的一种。所述防腐剂是苯丙咪唑、苯甲酸钠和山梨酸钾中的一种。所述ph调节剂是氨水、二乙醇胺和n，n-二甲基甲酰胺中的一种。所述水溶性溶剂是甘油、山梨醇和木糖醇中的一种或几种混合。进一步地附加技术特征方案如下，所述红色色浆的制备方法是按下列步骤进行的：（1）先将超分散剂、润湿剂、消泡剂和溶剂溶于去离子水中，加入颜料，使之充分润湿，高速剪切分散半小时；（2）向上述混合物中加入树脂、防腐剂和调节ph剂，搅拌均匀；（3）将上述步骤（2）中的混合物转入砂磨机中进行循环砂磨2-4小时，所述砂磨机是0.3-0.6mm氧化锆珠，70%填充率，2500r/min转速。（4）出料过滤得到红色色浆；（5）性能检测：用粒度仪测红色浆粒径，粘度计测黏度，将红色浆放置于恒温恒湿箱，温度50℃，湿度60%，三个月后测其粒径和黏度，通过变化值来衡量色浆的稳定性。上述本发明所提供的一种用于中性笔和水性笔墨水的红色色浆的技术方案，与现有技术相比，本红色色浆采用超分散剂，一端在颜料颗粒表面通过离子键、共价键、氢键及范德华力的相互作用形成多点锚固，另一端溶剂化链通过空间位阻效应起到稳定作用，从而在固体颗粒的表面形成吸附层，其锚固基团有-r2n、-r3n+、-cooh、-coo-、-so3h、-so2-、多元胺、多元醇及聚醚等，其中-r2n、多元胺、多元醇及聚醚是比较强的供电子基团，易于同有机红颜料表面的吸电子基团发生相互作用紧紧吸附在表面，介质主要是水，溶剂化链适合使用中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链等和强极性的聚醚链，链能够伸展，在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层。本红色颜料颗粒粒径高达d50≤80nm、d100≤250nm，红色色浆体系稳定，不团聚，不沉淀分层，热稳定性好，能够长期储存，适用于中性笔和水性笔墨水的配制。附图说明图1是本发明实施例1-3和对比例1-3的具体配方。图2是本发明实施例1-3和对比例1-3的检测结果。图3是本发明实施例4-6的配方和性能检测结果。图4是本发明实施例7-9的配方和性能检测结果。具体实施方式下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。实施一种适用于中性笔和水性笔墨水配制的红色色浆，包括以下重量百分含量的组分：有机红颜料20-30%；树脂10-25%；超分散剂2-5%；润湿剂0.2-2%；消泡剂0.05-0.5%；防腐剂0.05-0.5%；ph调节剂1.0-5.0%；水溶性有机溶剂5-15%；去离子水余量在上述实施方案中，其有机红色颜料可选用偶氮类、喹吖啶酮类、dpp类，具体可使用pr.112、pr.122、pr.146、pr.170、pr.202、pr.209及pr.254中的一种。在上述实施方案中，其树脂为丙烯酸树脂、苯乙烯马来酸树脂、苯乙烯丙烯酸树脂及酚醛树脂聚氨酯树脂；树脂在砂磨中起到润滑作用，降低色浆粘度，提高色彩光泽度和耐磨性。在上述实施方案中，其分散剂为超分散剂，一端在颜料颗粒表面通过离子键、共价键、氢键及范德华力的相互作用形成多点锚固，另一端溶剂化链通过空间位阻效应起到稳定作用，从而在固体颗粒的表面形成吸附层；常见的锚固基团有-r2n、-r3n+、-cooh、-coo-、-so3h、-so2-、多元胺、多元醇及聚醚等，其中-r2n、多元胺、多元醇及聚醚是比较强的供电子基团，易于同有机红颜料表面的吸电子基团发生相互作用紧紧吸附在表面；介质主要是水，溶剂化链适合使用中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链等和强极性的聚醚链，链能够伸展，在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层；可使用涂易乐ds-191l、ds-193l，zetasperse3700、3100，tegodispers760w、750w，winsperse4040、4060，dispersogensnw及dispersogen1728中的至少一种。在上述实施方案中，其润湿剂为非离子表面活性剂，聚醚改性聚硅氧烷、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚及炔二醇乙氧基类表面活性剂中的至少一种。在上述实施方案中，其消泡剂为乳化硅油、改性硅氧烷、炔二醇及聚醚中的一种。在上述实施方案中，其防腐剂为苯丙咪唑、苯甲酸钠、苯丙噻唑啉酮及山梨酸钾中的一种，防止细菌滋生，色浆变质，影响色浆的存储时间。在上述实施方案中，其ph调节剂为氨水、氢氧化钠、二乙醇胺、三乙醇胺及n，n-二甲基甲酰胺中的一种。在上述实施方案中，其所述水溶性溶剂为甘油、丙二醇、山梨醇、异丙醇、聚乙二醇、二甘醇及木糖醇中的一种或几种混合。本发明还提供了上述适用于中性笔和水性笔墨水配制的红色色浆的制备方法，包括以下步骤：（1）先将超分散剂、润湿剂、消泡剂、溶剂溶于去离子水中，加入颜料，使之充分润湿，高速剪切分散半小时。（2）向上述混合物中加入树脂、防腐剂，调节ph剂，搅拌均匀。（3）将上述步骤（2）中的混合物转入砂磨机中进行循环砂磨2-4小时（0.3-0.6mm氧化锆珠，70%填充率，2500r/min转速）。（4）出料过滤得到红色色浆。（5）性能检测：用粒度仪测红色浆粒径，粘度计测黏度，将红色浆放置于恒温恒湿箱（温度50℃、湿度60%）三个月后测其粒径和黏度，通过变化值来衡量色浆的稳定性。下面通过具体实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。实施例中运用的主要测试仪器如下：1、粒径仪欧美克topsizer；2、粘度计：brookfieldviscomter；3、恒温恒湿箱lhs-150hc；4、ph计雷兹phs-3e；实施例1实施一种适用于中性笔和水性笔墨水配制的红色色浆的制备方法，依次包括以下步骤：（1）先将超分散剂3%、润湿剂0.5%、消泡剂0.5%、溶剂溶于去离子水中，加入颜料pr.17020%，使之充分润湿，高速剪切分散半小时。（2）向上述混合物中加入树脂16%、防腐剂0.2%，调节ph剂1%，搅拌均匀。（3）将上述步骤（2）中的混合物转入砂磨机中进行循环砂磨3小时（0.3-0.6mm氧化锆珠，70%填充率，2500r/min转速）。（4）出料过滤得到红色色浆。（5）将制得的红色浆进行性能检测：红色色浆粒径d5066nm、d100190nm，黏度83cps；恒温恒湿箱放置3个月后粒径径d5083nm、d100230nm，黏度90cps，稳定性好。以和实施例1相同的制备方法、不同的配方制备得到纳米级颜料红色浆，即实施例2-3和对比例1-3，具体配方如附表图1所示。由附表图2中结果可知，本发明能够获得粒径小、分散均匀、稳定的红色色浆，并且适用于不同种类的红色颜料（实施例1-3）；从对比例1中发现，颜料含量增加，色浆稳定性降低；对比例2可发现，超分散剂在色浆稳定性方面发挥很大的作用；从对比例3中可以发现，需要树脂和超分散剂的协同作用。为了进一步说明适用于中性笔和水性笔墨水配制的红色色浆的稳定性，将稳定性好的实施例1-3制备的色浆分别用于中性笔墨水（实施例4-6）和水性笔墨水（实施例7-9），并检测最终的稳定性能；性能的检测依据以下标准：（1）墨水稳定性离心实验：圆珠笔装墨后用离心机离心（800g,10min），来评价其书写特性：优：墨水没有分层，开始书写没有任何问题；良：未分层，开始书写轻微断线，之后恢复；中：轻微分层，画5圈后可以画出线；差：墨水分层，不能画不出线。（2）笔长期烘烤的书写特性：将所述笔笔尖向下在50℃60%rh条件下保持两周，然后根据下面的标准通过画圆及其圈数来评价烘烤笔的书写特性：优：开始就可以书写没有任何问题；良：开始时观察到轻微断线，但是在画5圈内恢复；中：当画圈在5-20圈是仍观察到断线或无法书写；差：当画圈超过20圈以上时仍断线或无法书写。实施例4-6的组分配方和性能检测如附表图3，实施例7-8的组分配方和性能检测如附表图4。从附表图3和附表表4依据本设计所制得的红色色浆，在后续中性笔和水性笔墨水配制中，与其它组分相溶性好，能够有效保证整个墨水体系的稳定性。表中：溶剂：丙二醇（陶氏化学（中国）有限公司）；保湿剂：聚醇200（陶氏化学（中国）有限公司）；增稠剂：疏水改性碱溶胀增稠剂tt-615（美国罗门哈斯公司）；润湿剂：hostaphatmdah（科莱恩化工（中国）有限公司）；超分散剂：涂易乐ds-193；润滑剂：磷酸酯（丹东黎虹化工）；防腐剂：苯丙咪唑（济宁市旭力化工有限公司）；防锈剂：苯并三唑（广东顺德长昊贸易有限公司）；消泡剂：tego910；树脂：joncryl8078；ph调节剂：三乙醇胺。当前第1页12