[01711386]具有优良稳定性的颜料色浆和中性笔墨水制备技术

2010年中国中性笔产量达到280亿支，全世界约80%的中性笔由中国生产。然而中性笔中灌注的中性墨水80%以上依赖进口产品。国产中性笔墨水质量不稳定是制约中国从制笔大国走向制笔强国的根本因素之一。中性墨水是颜料颗粒的水性悬浮分散体系，本质上是一个热力学不稳定体系。中性墨水在书写过程中表现为“凝胶~溶胶一凝胶”之间转换的等温可逆过程。中性墨水的制备就是要通过适当的技术方案达到稳定性和书写等应用性能要求。中性笔墨水是一个由颜料色浆、分散剂、分散介质水、增稠剂、表面活性剂、pH调节剂、保湿剂、润滑剂、防冻剂、防腐剂、防锈剂、消泡剂等配制而成的复杂体系。中性墨水的配制是一个包含色浆与墨水配方的相容性、墨水配方中各种功能助剂的相互作用、墨水与笔头的适配性等影响中性笔稳定性和应用性能的因素的系统工程。中性笔裸笔性能是中性墨水稳定性最直接的体现。该项目所发明的用于色浆制备的分散剂具有与颜料表面结合力强的亲油端和离子化的亲水端的嵌段结构，长链亲油端使得颜料表面存在足够大的空间位阻效应，离子化亲水端在改善颜料的亲水性的同时通过静电效应促进颜料的分散。为强化位阻效应和嫡稳定效应，该项目采用非离子型高分子超分散剂与两亲嵌段阴离子型分散剂的复配物制备分散稳定性优良的水性颜料色浆。该项目色浆技术的另一个特点是针对墨水的配方，添加由低级多元醇的组合物调配而成的助溶剂。助溶剂专利技术不但进一步改善了色浆的稳定性，更重要的是极大地改善了色浆与墨水配方组分的相容性，使色浆在墨水配制时不会发生团聚长大的现象，从根本上保证了中性墨水的稳定性。该项目墨水研制达到了三个基本目的:(1)使热力学上呈亚稳状态的中性墨水的稳定性达到应用要求。(2)调节墨水的流变、润湿、润滑、抗挥发和抗霉变等性能，使其满足书写流利、字迹饱满、间隙时闰长等应用要求。(3)墨水与笔配件的适配性能满足国内中性笔笔头村质多样化的需求。该项目通过增稠剂的复配调节墨水的流变学性能、表面活性剂的复配达到墨水粘度稳定、添加梯度分子量分布的连接料改善墨水体系各组份的相容性、添加络合稳定剂满足笔头材质的多样化要求等达到了以上三个目标。形成了从颜料色浆到中性墨水全流程的专利技术。通过该项目从色浆到墨水全流程专利技术的实施，制备的黑色、蓝色和红色中性墨水的出墨均匀性和长时间裸笔性能明显优于日本进口维可尼墨水，表明该项目中性笔墨水具有优良的稳定性。该项目申请中国发明专利8项，其中2项已获得授权，发表学术论文10篇，在进口墨水长期垄断中国市场的背景下，通过大量的市场推广和技术支持工作，2012年该发明的黑色、蓝色和红色色浆和中性墨水产品销售额达到两千三百余万元，并且近三年年销售额呈现成倍快速增长态势。项目还在中性墨水流变学表征等方面进行了创新性的工作，为中国中性墨水的相关标准的制定提供指导，为国产优质中性墨水替代进口奠定了技术标准的基础。