水性顏料色漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及顏料色漿，特別涉及一種中性墨水用的水性顏料色漿及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中性墨水是1984年由日本櫻花公司發(fā)明的一種新型書寫類墨水，它與油性油墨 及水性墨水最大的不同在于其粘度具有觸變性，在流變學(xué)上屬于假塑性流體，也即在靜止 狀態(tài)時其粘度較高，有著良好的穩(wěn)定性，而在書寫狀態(tài)時由于受到筆頭內(nèi)球珠滾動產(chǎn)生的 剪切力作用下粘度降低，從而保證順暢出墨。觸變性是中性墨水的一項(xiàng)重要理化指標(biāo)，在中 性墨水行業(yè)觸變性的大小往往使用TI值（10倍剪切速率粘度比）來衡量，輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QB/T2625-2011Z中規(guī)定中性墨水的TI值需大于等于2.0。為了具有這種觸變性，在中性 墨水配方中都會添加一些具有觸變性的增稠劑。
[0003] 目前應(yīng)用于中性墨水的增稠劑主要有天然高分子類增稠劑、丙烯酸類增稠劑、疏 水改性丙烯酸類增稠劑、締合型聚氨酯類增稠劑四大類。使用天然高分子類增稠劑的中性 墨水體系的觸變性大，但粘度不能保持穩(wěn)定，后增稠效應(yīng)明顯，且在一定程度上易損害顏料 粒子的分散穩(wěn)定性，不利于中性墨水的長期應(yīng)用性能；使用丙烯酸類增稠劑的中性墨水體 系觸變性較小，但價格便宜，生物穩(wěn)定性好，常用來取代天然高分子類增稠劑；使用締合型 聚氨酯類增稠劑的體系粘度穩(wěn)定性好，但觸變性最小，主要用來改善體系的流平性；疏水改 性丙烯酸類增稠劑是在丙烯酸類增稠劑高分子主鏈上引入疏水性基團(tuán)，由于其兼具丙烯酸 類增稠劑和締合型增稠劑的優(yōu)點(diǎn)，具有增稠效率高，體系穩(wěn)定等特點(diǎn)而在中性墨水配方中 應(yīng)用越來越廣泛，但締合型增稠劑的增稠效果受體系內(nèi)表面活性劑的種類及添加量影響較 大。
[0004] 目前市場上的商業(yè)色漿大多是針對涂料、印刷油墨或噴墨體系而開發(fā)，往往含有 大量樹脂或表面活性劑，會嚴(yán)重?fù)p害締合型增稠劑在中性墨水配方中的增稠效果，無法形 成良好的觸變性，且色漿中顏料粒子的粒度較大，不適宜中性墨水筆頭的應(yīng)用需求。同 時為了取得高的粘度穩(wěn)定性和粒度穩(wěn)定性，此類商業(yè)色漿的粘度往往較高，不適合調(diào)配 中性墨水的粘度需求。專利"一種黑色中性墨水專用顏料色漿及其制備方法"（專利號： ZL201310016253)提供了一種用于調(diào)制黑色中性墨水的顏料色漿的制備方法，所調(diào)制黑色 中性墨水觸變性易于調(diào)控，穩(wěn)定性高和潤滑性好，但其并未指出觸變性調(diào)控的具體方法，只 是由于在后期調(diào)墨過程中不同類型的助劑的添加或其添加量的改變，特別是保濕劑、增稠 劑添加量的改變而得到不同觸變性（TI值）的中性墨水，這種觸變性的調(diào)控并未有明確的 規(guī)律，不具有可操作性。此外該專利將潤滑劑制成微乳液添加到色漿配方中，而使用的潤滑 劑是一種磷酸酯類表面活性劑，對增稠體系的粘度有非常嚴(yán)重的影響，因而不便于后期調(diào) 墨過程中對粘度的調(diào)控。同時由于添加潤滑劑的需要，在色漿配方中添加了一定量的烷基 酚聚氧乙烯醚類乳化劑，這類乳化劑既不環(huán)保，同時也對后期調(diào)墨過程中粘度的控制產(chǎn)生 不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種在低粘度下具有高的粘度穩(wěn)定性 及粒度穩(wěn)定性的水性顏料色漿及其制備方法。
[0006] -方面，本發(fā)明提供一種水性顏料色漿，其由以下成分組成：
[0007] 色素炭黑 20.0-30.0重量份； 潤濕劑 1.6-4.5重量份； 分散劑 3.6-9.0重量份； 消泡劑 0.1-0.2重量份； 助溶劑 8.0-16.0重量份； pH調(diào)節(jié)劑 1.0-2.0重量份；以及 去離子水 39.2-65.7重量份&
[0008] 在本發(fā)明的水性顏料色漿的一個實(shí)施方式中，所述色素炭黑為高色素炭黑NIPEX 160IQ〇
[0009] 在本發(fā)明的水性顏料色漿的另一個實(shí)施方式中，所述潤濕劑為改性脂肪醇聚氧乙 烯醚。
[0010] 在本發(fā)明的水性顏料色漿的另一個實(shí)施方式中，所述分散劑為丙烯酸嵌段共聚 物。
[0011] 在本發(fā)明的水性顏料色漿的另一個實(shí)施方式中，所述消泡劑為改性硅氧烷消泡 劑。
[0012] 在本發(fā)明的水性顏料色漿的另一個實(shí)施方式中，所述助溶劑為丙二醇。
[0013] 在本發(fā)明的水性顏料色漿的另一個實(shí)施方式中，所述pH調(diào)節(jié)劑為AMP-95 (2-氨 基-2-甲基-1-丙醇）。
[0014] 在本發(fā)明的水性顏料色漿的另一個實(shí)施方式中，可通過調(diào)整所述潤濕劑的配比改 變由所述水性顏料色漿制得的中性墨水的觸變性。
[0015] 在本發(fā)明的水性顏料色漿的另一個實(shí)施方式中，所述觸變性為利用旋轉(zhuǎn)流變儀測 試中性墨水樣品在1. 256s1及12. 56s1剪切速率下的粘度比值。
[0016] 另一方面，本發(fā)明提供上述水性顏料色漿的制備方法，包括如下步驟：
[0017] 1)將所述助溶劑、消泡劑、潤濕劑、分散劑按順序加入去離子水中，分散均勻后，再 邊攪拌邊添加色素炭黑，使炭黑充分潤濕，均勻分散在上述混合液中，待色素炭黑添加完成 后，使用pH調(diào)節(jié)劑將體系pH值調(diào)節(jié)至9. 0±0. 2,然后繼續(xù)攪拌1. 5-2小時，制得色漿前驅(qū) 體；
[0018] 2)將所述色漿前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至砂磨機(jī)中，開始循環(huán)研磨，研磨過程中控制物料溫 度低于55°C，通過加入所述pH調(diào)節(jié)劑使物料的pH值保持在9. 0±0. 2,直至物料的粒徑 D50彡150nm、D90彡200nm時研磨結(jié)束，出料即得到所述水性顏料色漿。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的水性顏料色漿有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 1、本發(fā)明的水性顏料色漿配方組份簡單，便于工業(yè)化生產(chǎn)；所制備的色漿粘度低， 流動性好，便于后期調(diào)墨過程中的加料；
[0021] 2、通過合理選擇潤濕劑和分散劑及其添加量，所制備的色漿在低粘度的情況下仍 可保持高的粘度穩(wěn)定性及粒度穩(wěn)定性；
[0022] 3、本發(fā)明的水性顏料色漿配方中不額外使用表面活性劑，與中性墨水配方能夠很 好的匹配，形成適宜的觸變性；
[0023] 4、通過調(diào)整水性顏料色漿配方中潤濕劑的配比，可改變由水性顏料色漿制得的中 性墨水的觸變性，獲得具有不同觸變性的中性墨水，便于匹配不同類型的筆頭。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面根據(jù)具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于以下實(shí)施例，列舉這些實(shí)例僅出于示例性目的而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0025] 本發(fā)明的水性顏料色漿，由以下成分組成：色素炭黑20. 0-30. 0重量份；潤濕劑 1. 6-4. 5重量份；分散劑3. 6-9. 0重量份；消泡劑0. 1-0. 2重量份；助溶劑8. 0-16. 0重量 份；pH調(diào)節(jié)劑1. 0-2. 0重量份；以及去離子水39. 2-65. 7重量份。
[0026] 上述色素炭黑為高級色素炭黑NIPEX160IQ(可購自上海畫友化工有限公司）。
[0027] 上述潤濕劑為改性脂肪醇聚氧乙烯醚，例如DISPONILA1080(可購自上海納點(diǎn)貿(mào) 易有限公司）或DISPONILA1580(可購自上海納點(diǎn)貿(mào)易有限公司）。
[0028] 上述分散劑為丙烯酸嵌段共聚物，例如EFKA4585 (可購自上海康和化工有限公 司）、EFKA4575(可購自上海康和化工有限公司）、EFKA4560(可購自上海康和化工有限公 司）或AFC0NA4595 (可購自埃夫科納助劑（江蘇）有限公司）中的一種。
[0029] 上述消泡劑為改性硅氧烷消泡劑，例如EFKA2550 (可購自上?？岛突び邢薰?司）、BYK019 (可購自昆山玳權(quán)精細(xì)化工科技有限公司）或AFC0NA-2503 (可購自埃夫科納 助劑（江蘇）有限公司）中的一種。
[0030] 上述助溶劑可為丙二醇。
[0031] 上述pH調(diào)節(jié)劑為AMP-95 (可購自上海凱茵化工有限公司）。AMP-95的化學(xué)名稱 為2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其結(jié)構(gòu)式為（CH3)2C(NH2)CH20H。
[0032]AMP-95是一種多功能胺助劑，用于調(diào)節(jié)水性體系的pH值，且能保持pH值的穩(wěn)定， 還具有潤濕、分散的作用。
[0033] 本發(fā)明的水性顏料色漿配方中不額外使用表面活性劑，不添加樹脂成分，因而與 中性墨水配方中的其他各種助劑，尤其是締合型增稠劑具有很好的匹配性，不影響后期調(diào) 墨過程中的粘度調(diào)控，所調(diào)配的中性墨水具有很尚的粘度穩(wěn)定性。
[0034] 本發(fā)明的水性顏料色漿特別適用于黑色中性墨水。
[0035] 本發(fā)明還提供水性顏料色漿的制備方法，包括如下步驟：
[0036]1)將助溶劑、消泡劑、潤濕劑、分散劑按順序加入去離子水中，分散均勻后，再邊攪 拌邊添加色素炭黑，使炭黑充分潤濕，均勻分散在上述混合液中，待色素炭黑添加完成后， 使用pH調(diào)節(jié)劑將體系pH值調(diào)節(jié)至9. 0±0. 2,然后繼續(xù)攪拌1. 5-2小時，制得色漿前驅(qū)體；
[0037] 2)將色漿前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至裝填有0. 3_或0. 5_直徑鋯珠的臥式砂磨機(jī)中，開始循 環(huán)研磨，