用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物制造技术

一种用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物是由黑色浆、石墨烯、保湿剂、润滑剂、防腐剂、防锈剂、pH调节剂及增稠剂，余量为去离子水构成；其中的黑色浆是炭黑、树脂、润湿分散剂、防腐剂、pH调节剂及去离子水构成；本墨水组合物用于球珠直径为0.5毫米或更小，特别是0.4毫米或更小的细笔头圆珠笔时，具有良好的书写手感、优质的划线质量和长久的书写寿命。

【技术实现步骤摘要】
用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物
本专利技术涉及一种黑色颜料型中性墨水组合物，尤其是用于球珠直径为0.5mm或0.5mm以下极细和超细圆珠笔中的一种抑制笔头磨损的黑色颜料型中性墨水组合物。
技术介绍
圆珠笔作为一种书写工具被越来多的人所喜爱，成为国际主流书写工具之一，但市面上很多圆珠笔特别是细笔头圆珠笔面临书写寿命较短，后期笔头磨损严重，书写手感变差等问题，限制了圆珠笔书写寿命。在用圆珠笔书写时，滚珠因书写而产生旋转，随着滚珠的旋转，金属笔尖的滚珠支承座（夹持器）会被磨损，此问题已被熟知，通过在墨水添加新莫氏硬度为4以上的氧化铝、碳化硅、氧化钛（平均粒径小于0.1微米）超细微粒如专利CN100462411C，虽然在一定程度上抑制了笔头的磨损，但由于这些超细微粒密度比墨水高很多，所以对墨水粘度有较高的要求，否则易导致墨水稳定性变差及离心后沉积在笔头前段而堵塞笔头，导致书写感觉和排墨特性变差而引起书写不良。特别地，当在黑色墨水中使用炭黑作为颜料，球珠直径为0.4mm或0.4mm以下时，笔尖被磨损的更严重，导致书写不良或不能书写的问题，这是因为炭黑导致笔头磨损随着球珠直径变小磨损更严重，公开号为CN1978558A的专利文献中通过混合两种或多种不同色相的颜料调制成黑色的色材，解决炭黑引起笔头磨损的问题，但是由于不同颜料的性质很难相似，导致墨水稳定性变差，且调色困难无法显示出充分的黑色，很难实现工业化大生产。氧化石墨烯特性作为新兴纳米材料，因其具有极高的硬度和较小的密度，同时极薄的厚度也不易堵塞笔头，所以石墨烯是一种抑制圆珠笔磨损的理想材料。专利技术内容针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物，该墨水组合物具有良好的书写手感、优质的划线质量和长久的书写寿命。为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案。一种用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物，其特征在于：所述石墨烯黑色水基中性墨水组合物是用于球珠直径为0.5毫米，或0.5毫米以下的细笔头圆珠笔书写，其原料的组成及其含量按重量百分比如下：黑色浆20-50%；石墨烯；0.0005-0.2%；保湿剂15-30%；润滑剂0.5-2%；防腐剂0.05-0.5%；防锈剂0.05-0.5%；pH调节剂；1.0-3.0%；增稠剂；1.0-4.0%；余量为去离子水；其中，所述黑色浆的组成及其含量按重量百分比如下：炭黑20-30%；树脂10-25%；润湿分散剂1-2%；防腐剂0.05-0.5%；pH调节剂1.0-5.0%；余量为去离子水。进一步地，所述炭黑是无机颜料炭黑；所述树脂是苯乙烯马来酸树脂；所述润湿分散剂是阴离子表面活性剂Dispersogen1728；所述pH调节剂为三乙醇胺。进一步地，所述石墨烯的平均粒径D50≤200nm；所述保湿剂是甘油、山梨醇和木糖醇中的一种或几种混合；所述增稠剂是阿拉伯树胶、黄原胶、或交联型丙烯酸共聚物；所述润滑剂是聚硅氧烷、烷基磷酸酯、或高级脂肪酸；所述防腐剂是苯丙咪唑、苯甲酸钠和异噻唑啉酮中的一种；所述pH调节剂是氨水、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种。进一步地，所述石墨烯的厚度是0.5-4nm，直径是0.5μm以下；进一步地，所述石墨烯黑色水基中性墨水组合物用于球珠直径为0.4毫米的圆珠笔效果更佳。在上述本专利技术的技术方案中，选用厚度为0.5-4nm，直径为0.5μm以下的石墨烯纳米材料，并经分散后，用Topsizer激光粒度仪测得石墨烯的平均粒径D50为180nm，石墨烯的总计含量优选在0.0005-0.2重量%，抑制了球珠旋转引起的安装座的磨损，同时由于所用石墨烯粒径很小而均匀分布在球珠和安装座之间的墨水中，所以球珠自由平滑旋转，并不会产生不良的书写手感，因此通过加入本专利技术所用石墨烯黑色水基墨水组合物，有效的抑制了笔头的磨损，并具有良好的书写手感，优质的划线质量和长久的书写寿命。附图说明图1是本专利技术实施例1至4和比较例1至6的组合的量图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作出进一步的说明。实施本专利技术上述所提供的一种用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物，是用于球珠直径为0.5毫米或更小，特别是0.4毫米或更小的细笔头圆珠笔时，具有良好的耐磨性，优异的划线质量和长久的书写寿命。本专利技术的技术方案是一种用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物，主要由炭黑色浆、石墨烯、保湿剂、润滑剂、增稠剂、防腐剂、防锈剂、pH调节剂和去离子水调配而成，其原料的组成及其含量按重量百分比为：黑色浆20-50%，石墨烯0.0005-0.2%，保湿剂15-30%，润滑剂0.5-2%，防腐剂0.05-0.5%，防锈剂0.05-0.5%，pH调节剂1.0-3.0%，增稠剂1.0-4.0%，余量为去离子水。其中的墨水组合物中发热黑色浆的原料的组成及其含量按重量百分比为：炭黑20-30%，树脂10-25%，润湿分散剂1-2%，防腐剂0.05-0.5%，pH调节剂1.0-5.0%，余量为去离子水。如上实施方案中的炭黑为无机颜料炭黑，树脂为苯乙烯马来酸树脂，润湿分散剂为阴离子表面活性剂Dispersogen1728（科莱恩化工有限公司），pH调节剂为三乙醇胺。如上实施方案中的石墨烯的平均粒径D50不大于200nm；保湿剂选自甘油、丙二醇、乙二醇、山梨醇、异丙醇、聚乙二醇、二甘醇、木糖醇中的一种或几种混合；增稠剂为阿拉伯树胶、黄原胶、交联型丙烯酸共聚物及其盐、非交联型丙烯酸共聚物及其盐；润滑剂为聚硅氧烷或环氧乙烷、改性脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基磷酸酯、高级脂肪酸及其盐；防腐剂为苯丙咪唑、苯甲酸钠、苯丙噻唑啉酮、异噻唑啉酮的一种；pH调节剂为氨水、氢氧化钠、二乙醇胺、三乙醇胺。如上实施方案中的石墨烯纳米材料，优选厚度为0.5-4nm，直径为0.5μm以下，可用中国科学院成都有机化学有限公司生产的石墨烯，上述石墨烯可以使用经过与上述颜料同样的分散步骤而分散的分散体，用Topsizer激光粒度仪，珠海欧美克仪器仪器有限公司，测得石墨烯的平均粒径D50为180nm；石墨烯的总计含量优选在0.0005-0.2重量%，当石墨烯含量不足0.0005重量%时，不能得到充分的耐磨效果，如果含量超过0.2%时，笔的书写手感变差。对于多选石墨烯抑制笔头磨损的原理尚不太清楚，可能是因为在细笔头中，书写时随着球珠的旋转将石墨烯包埋入球珠安装座中，而提高了安装座表面的硬度，从而抑制了球珠旋转引起的安装座的磨损，同时由于所用石墨烯粒径很小而均匀分布在球珠和安装座之间的墨水中，所以球珠可以自由平滑的旋转，并不会产生不良的书写手感，因此通过加入本专利技术所用石墨烯黑色水基墨水组合物，有效的抑制了笔头的磨损，并有良好的书写手感。下面通过具体实施例对本专利技术的具体实施方式作出进一步的说明。实施例1至4和比较例1至6按照附表图1所示的组合的量（重量%），通过搅拌混合得到的黑色中性墨水组合物，其中所使用色浆粒径D90≤200nm。用美国Brookfield公司的R/S+Rheometer旋转流变仪测得墨水在25℃下4s-1剪切速率下的粘度。在笔管（内径为5.5mm的PP制成的笔管）和聚丙烯制成的连接构件中安装各种球珠直径的premec圆珠笔尖，加入K本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物，其特征在于：所述石墨烯黑色水基中性墨水组合物是用于球珠直径为0.5毫米，或0.5毫米以下的细笔头圆珠笔书写，其原料的组成及其含量按重量百分比如下：黑色浆20‑50%；石墨烯；0.0005‑0.2%；保湿剂15‑30%；润滑剂0.5‑2%；防腐剂0.05‑0.5%；防锈剂0.05‑0.5%；pH调节剂；1.0‑3.0%；增稠剂；1.0‑4.0%；余量为去离子水；其中，所述黑色浆的组成及其含量按重量百分比如下：炭黑20‑30%；树脂10‑25%；润湿分散剂1‑2%；防腐剂0.05‑0.5%；pH调节剂1.0‑5.0%；余量为去离子水。

【技术特征摘要】
1.一种用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物，其特征在于：所述石墨烯黑色水基中性墨水组合物是用于球珠直径为0.5毫米，或0.5毫米以下的细笔头圆珠笔书写，其原料的组成及其含量按重量百分比如下：黑色浆20-50%；石墨烯；0.0005-0.2%；保湿剂15-30%；润滑剂0.5-2%；防腐剂0.05-0.5%；防锈剂0.05-0.5%；pH调节剂；1.0-3.0%；增稠剂；1.0-4.0%；余量为去离子水；其中，所述黑色浆的组成及其含量按重量百分比如下：炭黑20-30%；树脂10-25%；润湿分散剂1-2%；防腐剂0.05-0.5%；pH调节剂1.0-5.0%；余量为去离子水。2.如权利要求1所述的用于细头圆珠笔的石墨烯黑色水基中性墨水组合物，其特征在于：所述炭黑是无机颜料炭黑；所述树脂是苯乙烯马来酸树脂；所述润湿分散剂是阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘守军，耿文博，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14