水性颜料色浆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及颜料色浆，特别涉及一种中性墨水用的水性颜料色浆及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 中性墨水是1984年由日本樱花公司发明的一种新型书写类墨水，它与油性油墨 及水性墨水最大的不同在于其粘度具有触变性，在流变学上属于假塑性流体，也即在静止 状态时其粘度较高，有着良好的稳定性，而在书写状态时由于受到笔头内球珠滚动产生的 剪切力作用下粘度降低，从而保证顺畅出墨。触变性是中性墨水的一项重要理化指标，在中 性墨水行业触变性的大小往往使用TI值（10倍剪切速率粘度比）来衡量，轻工行业标准 QB/T2625-2011Z中规定中性墨水的TI值需大于等于2.0。为了具有这种触变性，在中性 墨水配方中都会添加一些具有触变性的增稠剂。
[0003] 目前应用于中性墨水的增稠剂主要有天然高分子类增稠剂、丙烯酸类增稠剂、疏 水改性丙烯酸类增稠剂、缔合型聚氨酯类增稠剂四大类。使用天然高分子类增稠剂的中性 墨水体系的触变性大，但粘度不能保持稳定，后增稠效应明显，且在一定程度上易损害颜料 粒子的分散稳定性，不利于中性墨水的长期应用性能；使用丙烯酸类增稠剂的中性墨水体 系触变性较小，但价格便宜，生物稳定性好，常用来取代天然高分子类增稠剂；使用缔合型 聚氨酯类增稠剂的体系粘度稳定性好，但触变性最小，主要用来改善体系的流平性；疏水改 性丙烯酸类增稠剂是在丙烯酸类增稠剂高分子主链上引入疏水性基团，由于其兼具丙烯酸 类增稠剂和缔合型增稠剂的优点，具有增稠效率高，体系稳定等特点而在中性墨水配方中 应用越来越广泛，但缔合型增稠剂的增稠效果受体系内表面活性剂的种类及添加量影响较 大。
[0004] 目前市场上的商业色浆大多是针对涂料、印刷油墨或喷墨体系而开发，往往含有 大量树脂或表面活性剂，会严重损害缔合型增稠剂在中性墨水配方中的增稠效果，无法形 成良好的触变性，且色浆中颜料粒子的粒度较大，不适宜中性墨水笔头的应用需求。同 时为了取得高的粘度稳定性和粒度稳定性，此类商业色浆的粘度往往较高，不适合调配 中性墨水的粘度需求。专利"一种黑色中性墨水专用颜料色浆及其制备方法"（专利号： ZL201310016253)提供了一种用于调制黑色中性墨水的颜料色浆的制备方法，所调制黑色 中性墨水触变性易于调控，稳定性高和润滑性好，但其并未指出触变性调控的具体方法，只 是由于在后期调墨过程中不同类型的助剂的添加或其添加量的改变，特别是保湿剂、增稠 剂添加量的改变而得到不同触变性（TI值）的中性墨水，这种触变性的调控并未有明确的 规律，不具有可操作性。此外该专利将润滑剂制成微乳液添加到色浆配方中，而使用的润滑 剂是一种磷酸酯类表面活性剂，对增稠体系的粘度有非常严重的影响，因而不便于后期调 墨过程中对粘度的调控。同时由于添加润滑剂的需要，在色浆配方中添加了一定量的烷基 酚聚氧乙烯醚类乳化剂，这类乳化剂既不环保，同时也对后期调墨过程中粘度的控制产生 不利影响。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种在低粘度下具有高的粘度稳定性 及粒度稳定性的水性颜料色浆及其制备方法。
[0006] -方面，本发明提供一种水性颜料色浆，其由以下成分组成：
[0007] 色素炭黑 20.0-30.0重量份； 润湿剂 1.6-4.5重量份； 分散剂 3.6-9.0重量份； 消泡剂 0.1-0.2重量份； 助溶剂 8.0-16.0重量份； pH调节剂 1.0-2.0重量份；以及 去离子水 39.2-65.7重量份&
[0008] 在本发明的水性颜料色浆的一个实施方式中，所述色素炭黑为高色素炭黑NIPEX 160IQ〇
[0009] 在本发明的水性颜料色浆的另一个实施方式中，所述润湿剂为改性脂肪醇聚氧乙 烯醚。
[0010] 在本发明的水性颜料色浆的另一个实施方式中，所述分散剂为丙烯酸嵌段共聚 物。
[0011] 在本发明的水性颜料色浆的另一个实施方式中，所述消泡剂为改性硅氧烷消泡 剂。
[0012] 在本发明的水性颜料色浆的另一个实施方式中，所述助溶剂为丙二醇。
[0013] 在本发明的水性颜料色浆的另一个实施方式中，所述pH调节剂为AMP-95 (2-氨 基-2-甲基-1-丙醇）。
[0014] 在本发明的水性颜料色浆的另一个实施方式中，可通过调整所述润湿剂的配比改 变由所述水性颜料色浆制得的中性墨水的触变性。
[0015] 在本发明的水性颜料色浆的另一个实施方式中，所述触变性为利用旋转流变仪测 试中性墨水样品在1. 256s1及12. 56s1剪切速率下的粘度比值。
[0016] 另一方面，本发明提供上述水性颜料色浆的制备方法，包括如下步骤：
[0017] 1)将所述助溶剂、消泡剂、润湿剂、分散剂按顺序加入去离子水中，分散均匀后，再 边搅拌边添加色素炭黑，使炭黑充分润湿，均匀分散在上述混合液中，待色素炭黑添加完成 后，使用pH调节剂将体系pH值调节至9. 0±0. 2,然后继续搅拌1. 5-2小时，制得色浆前驱 体；
[0018] 2)将所述色浆前驱体转移至砂磨机中，开始循环研磨，研磨过程中控制物料温 度低于55°C，通过加入所述pH调节剂使物料的pH值保持在9. 0±0. 2,直至物料的粒径 D50彡150nm、D90彡200nm时研磨结束，出料即得到所述水性颜料色浆。
[0019]与现有技术相比，本发明的水性颜料色浆有如下优点：
[0020] 1、本发明的水性颜料色浆配方组份简单，便于工业化生产；所制备的色浆粘度低， 流动性好，便于后期调墨过程中的加料；
[0021] 2、通过合理选择润湿剂和分散剂及其添加量，所制备的色浆在低粘度的情况下仍 可保持高的粘度稳定性及粒度稳定性；
[0022] 3、本发明的水性颜料色浆配方中不额外使用表面活性剂，与中性墨水配方能够很 好的匹配，形成适宜的触变性；
[0023] 4、通过调整水性颜料色浆配方中润湿剂的配比，可改变由水性颜料色浆制得的中 性墨水的触变性，获得具有不同触变性的中性墨水，便于匹配不同类型的笔头。
【具体实施方式】
[0024] 下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限 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发明。
[0025] 本发明的水性颜料色浆，由以下成分组成：色素炭黑20. 0-30. 0重量份；润湿剂 1. 6-4. 5重量份；分散剂3. 6-9. 0重量份；消泡剂0. 1-0. 2重量份；助溶剂8. 0-16. 0重量 份；pH调节剂1. 0-2. 0重量份；以及去离子水39. 2-65. 7重量份。
[0026] 上述色素炭黑为高级色素炭黑NIPEX160IQ(可购自上海画友化工有限公司）。
[0027] 上述润湿剂为改性脂肪醇聚氧乙烯醚，例如DISPONILA1080(可购自上海纳点贸 易有限公司）或DISPONILA1580(可购自上海纳点贸易有限公司）。
[0028] 上述分散剂为丙烯酸嵌段共聚物，例如EFKA4585 (可购自上海康和化工有限公 司）、EFKA4575(可购自上海康和化工有限公司）、EFKA4560(可购自上海康和化工有限公 司）或AFC0NA4595 (可购自埃夫科纳助剂（江苏）有限公司）中的一种。
[0029] 上述消泡剂为改性硅氧烷消泡剂，例如EFKA2550 (可购自上海康和化工有限公 司）、BYK019 (可购自昆山玳权精细化工科技有限公司）或AFC0NA-2503 (可购自埃夫科纳 助剂（江苏）有限公司）中的一种。
[0030] 上述助溶剂可为丙二醇。
[0031] 上述pH调节剂为AMP-95 (可购自上海凯茵化工有限公司）。AMP-95的化学名称 为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其结构式为（CH3)2C(NH2)CH20H。
[0032]AMP-95是一种多功能胺助剂，用于调节水性体系的pH值，且能保持pH值的稳定， 还具有润湿、分散的作用。
[0033] 本发明的水性颜料色浆配方中不额外使用表面活性剂，不添加树脂成分，因而与 中性墨水配方中的其他各种助剂，尤其是缔合型增稠剂具有很好的匹配性，不影响后期调 墨过程中的粘度调控，所调配的中性墨水具有很尚的粘度稳定性。
[0034] 本发明的水性颜料色浆特别适用于黑色中性墨水。
[0035] 本发明还提供水性颜料色浆的制备方法，包括如下步骤：
[0036]1)将助溶剂、消泡剂、润湿剂、分散剂按顺序加入去离子水中，分散均匀后，再边搅 拌边添加色素炭黑，使炭黑充分润湿，均匀分散在上述混合液中，待色素炭黑添加完成后， 使用pH调节剂将体系pH值调节至9. 0±0. 2,然后继续搅拌1. 5-2小时，制得色浆前驱体；
[0037] 2)将色浆前驱体转移至装填有0. 3_或0. 5_直径锆珠的卧式砂磨机中，开始循 环研磨，