一种环保型美术颜料的制备工艺的制作方法

本发明涉及美术画材，具体为一种环保型美术颜料的制备工艺。

背景技术：

1、人类使用不同的色彩进行绘画的历史已经十分久远，随着时代的进步，人们对绘画所使用的颜料品质要求越来越高，绿色环保作为一项重要的品质指标已经受到人们的广泛关注。环保型美术颜料是一种常用的美术颜料，具有低毒、无气味和健康环保等优点。

2、颜料与水、胶体、填料等物质组成美术颜料，现有技术中，针对每种颜色的颜料已经出现了多种制备工艺与方法，但是不同方法得到的颜料存在不同的缺点。如黑色颜料中一个环保绿色的代表 铜铬黑制备方法有多种，但是高温固相方法得到的颜料晶格被严重破坏、易团聚，产品质量和分散性能差；为解决此问题，中国专利202111351148.6公开的“铜铬黑、其水热合成方法及应用”通过制得形貌均匀、含三价铬和二价铜的复合前驱体进一步制得铜铬黑产品，得到的产品尺寸可控、微观形貌和晶型稳定，分散性好、稳定性高。

3、为实现美术颜料绿色环保的目的，会在其中添加阿拉伯胶和天然色素等天然物质，但是天然色素耐热性差；美术颜料着色干燥后颜色不均匀，增加色料的用量或减少水的用量以提高色彩饱和度，但是颜料变干时会开裂；增加胶或水的含量会导致绘画手感的顺滑性变差或降低色料对画纸的遮盖效果。同时市面上的大部分美术颜料还存在不耐光照和高湿度环境下不稳定的缺点；绘画要求美术颜料需要有较长的干燥时间，这是由于干燥时间过短会使得颜料表面凝结，不仅影响绘画而且浪费颜料。

4、针对以上问题，mjejri, i.; mornet, s.; gaudon, m. from nano-structuredpolycrystalline spheres with zn1−xcoxo composition to core–shell zn1-xcoxo@sio2 as green pigments. j. alloys compd. 2019, 777, 1204–1210.利用基于二氧化硅的外壳材料制造了含有绿色颜料的核壳zn1-xcoxo@sio2纳米粒子，采用多元醇工艺形成掺杂co2+的氧化锌，提高了绿色颜料的化学稳定性；201810594881.2“一种学前儿童用环保美术颜料及其制备方法”，该专利采用壳聚糖改性滑石粉、添加小麦胚芽粉和低聚木糖等手段，使得制备得到的环保美术颜料具有分散性好、耐高温、耐光照、品质细腻和色泽保持持久等优点；中国专利202210045940.7“一种抗开裂水粉颜料及其制备方法”，通过合理调整多种原料的配比，使得水粉颜料具有色彩饱和度高、绘画手感顺滑不粘纸的优点；通过颜料干燥过程中所添加物质的氢键和分子链缠绕形成三维网络状结构、添加特定功能性填料，解决了颜料易开裂的问题。

5、现有发明与研究中，美术颜料仍然存在着干燥后颜色不均匀、分散度差易团聚、颜料变干时间短、颜料易开裂、不耐光照以及耐热性差等问题，如何满足解决上述问题条件的同时又符合安全环保的理念是本发明技术方案的重点。

6、为此，提出了一种环保型美术颜料的制备工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种环保型美术颜料的制备工艺，通过蒸馏水、桃胶、琼脂和李树胶混合之后加入聚乙烯吡咯烷酮、甜菜碱、海藻糖、合成的羧基化rc@sio2、硫酸钡、滑石粉、光屏蔽剂和润滑剂，搅拌混合后降温调节ph，加入安息香酸钠和ph调节剂搅拌，进一步研磨得到环保型美术颜料。所得环保型美术颜料具有稳定性好、分散性好、耐热性好、耐光照、干燥时间长、色彩纯度和饱和度高以及其中的羧基化rc@sio2颜料在水体中溶解度高的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种环保型美术颜料的制备工艺，其特征在于：所述环保型美术颜料的制备工艺包括以下步骤：

4、将蒸馏水、桃胶、琼脂和李树胶混合搅拌得第一混合物；所述第一混合物中依次加入聚乙烯吡咯烷酮、甜菜碱、海藻糖、羧基化rc@sio2、硫酸钡、滑石粉、光屏蔽剂和润滑剂，40-80℃以600-3000rpm转速搅拌10-50min得第二混合物；所述第二混合物迅速降温并调节ph为4-8，加入安息香酸钠和ph调节剂继续搅拌得第三混合物；所述第三混合物研磨即得环保型美术颜料；所述羧基化rc@sio2的制备包括以下步骤：

5、s1）乙醇超声萃取红花、苏木和紫草的混合粉碎物得rc溶液；所述rc溶液经过过筛、浓缩、与麦芽糊精混合和喷雾干燥步骤制得rc；

6、s2）20-100份rc分散至100 ml无水乙醇中制成rc分散液原料；所述rc分散液原料加入4ml氨水和0.4ml纯净水得反应原液；50℃油浴锅中，0-80份硅酸乙酯的醇溶液以6s/滴速率滴入所述反应原液，10%醋酸调节ph值为3-8，转速500-1000rpm搅拌0.5-3h得沉淀物；所述沉淀物经洗涤、干燥得到rc@sio2；

7、s3）0-7.2份表面活性剂和1.9-5.7份羧基乙基硅烷三醇钠盐均匀分散在10 mldmf中，加入所述rc@sio2的水溶液，搅拌5h得到产物；所述产物经洗涤、离心和干燥得红色粉末状羧基化rc@sio2。

8、优选的，所述蒸馏水的添加量为105-111份；所述桃胶的添加量为0.25-0.53份；所述琼脂的添加量为0.10-0.70份；所述李树胶的添加量为1.23-2.28份；所述聚乙烯吡咯烷酮的添加量为0-10.1份；所述甜菜碱的添加量为0-7.7份；所述海藻糖的添加量为0-6.82份；所述羧基化rc@sio2的添加量为91份；所述硫酸钡的添加量为4.77-5.10份；所述滑石粉的添加量为7.49-8.38份；所述光屏蔽剂的添加量为0-2.86份；所述润滑剂的添加量为9.9-17.3份；所述安息香酸钠的添加量为0.40-0.48份；所述ph调节剂的添加量为0.9-0.91份。

9、优选的，所述光屏蔽剂为tinuvin292、tinuvin770和二氧化钛中的一种或多种。

10、优选的，所述ph调节剂为醋酸钠和柠檬酸中的一种或多种；所述润滑剂为异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐和甘油中的一种或多种。

11、优选的，所述s1）中喷雾干燥的条件：入口温度120°c，进料速度6 ml/min，空气流量32 m3/h。

12、优选的，所述硅酸乙酯的加入量为40-80份。

13、优选的，所述s2）中ph值为4-7；所述搅拌时间为3h。

14、优选的，所述s3）中表面活性剂的加入量为1.9-7.2份。

15、优选的，所述s3）中表面活性剂为羟甲基纤维素、十六烷基三甲基溴化铵、硅烷偶联剂kh550和硬脂酸中的一种或多种。

16、一种环保型美术颜料，其特征在于：所述环保型美术颜料由蒸馏水、桃胶、琼脂、李树胶、聚乙烯吡咯烷酮、甜菜碱、海藻糖、羧基化rc@sio2、硫酸钡、滑石粉、光屏蔽剂、润滑剂、安息香酸钠和ph调节剂组成；所述羧基化rc@sio2为核壳型结构；所述环保型美术颜料由如上步骤制备得到；通过二氧化硅包覆所述红色天然颜料rc形成纳米rc@sio2颜料，所述颜料纳米直径为166.7-460.2nm，所述颜料100℃避光处理1h后静置0-6h的吸光度差值在0.0305-0.1481范围；使用所述表面活性剂对rc@sio2纳米颜料进行表面改性，之后与羧基偶联得到羧基化rc@sio2，所述羧基化rc@sio2的羧基值为1.08-1.91mmol/g，所述羧基化rc@sio2在水中的溶出度为0.52-1.17mg/g；使用所述光屏蔽剂，使得所述环保型美术颜料经日光照射的δe值在1.02-1.71之间，所述环保型美术颜料经紫外光照的δe值在1.13-1.83之间；所述聚乙烯吡咯烷酮、甜菜碱和海藻糖复配使用，所述环保型美术颜料的表干时间为12-24min，实干时间为6-8h；调整所述桃胶、琼脂和李树胶的添加量、工艺温度、搅拌转速、搅拌时间和ph值，所述环保型美术颜料l*值为34.30-35.85、a*值为23.23-24.78、b*值为11.28-12.35。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、1、通过二氧化硅包覆红色天然颜料形成纳米rc@sio2颜料，sio2在rc表面均匀完整包覆、壳层致密且厚度均匀，通过控制rc的添加量、硅酸乙酯的添加量、ph、转速及反应时间对核壳结构的直径进行了调整，所得颜料纳米直径在166.7-460.2nm范围，稳定性好，分散性好，无须另外添加分散剂；同时提取得到的天然颜料耐高温性能差，高温处理后0-6h的吸光度差值达到0.1719；rc@sio2颜料高温处理后0-6h的吸光度差值在0.0305-0.1481之间，经过包覆提高了环保型美术颜料的耐热性。

19、2、首先对rc@sio2纳米颜料进行表面改性，之后改性后的rc@sio2偶联羧基得到羧基化rc@sio2；羧基化rc@sio2颜料羧基值在1.08-1.91mmol/g，在水体中的溶出度为0.52-1.17mg/g，所得羧基化，环保型美术颜料在水中的溶解度好。

20、3、本发明通过tinuvin292、tinuvin770与纳米二氧化钛复配使用，提高了环保型美术颜料的耐光照性，经过日光照射25t/d、50t/d和70t/d，颜料的δe值色差在1.02-1.71之间；经过紫外光照25t/d、50t/d和70t/d，颜料的δe值色差在1.13-1.83之间，环保型美术颜料耐光照、抗老化性能好。当环保型美术颜料受光辐射时，颜料内部的吸收官能团会吸收能量被激化，产生加速物质老化的自由基，tinuvin292与纳米二氧化钛起到隔离紫外光和日光的作用，同时羧基化rc@sio2的核壳层结构也对天然颜料起到保护作用，达到了耐光照、抗老化的效果。

21、4、通过添加1.98-7.26份聚乙烯吡咯烷酮、2.86-6.38份甜菜碱和1.76-6.82份海藻糖，使得环保型美术颜料具有保湿效果，环保型美术颜料的表干时间为12-24min，实干时间为6-8h；干燥时间长，有效减缓了颜料在使用过程中的快速凝结。

22、5、控制桃胶的添加量在0.25-0.53份、琼脂的添加量在0.22-0.70份、李树胶添加量在1.23-2.28份、工艺温度为40-70℃、搅拌转速600-1000rpm、搅拌时间20-50min和ph值在4-8的范围，所得颜料l*值、a*值和b*值的范围分别为34.30-35.85、23.23-24.78和11.28-12.35；所得环保型美术颜料色彩纯度高，饱和度高。