一种应用于棉芯式马克笔的水性金属色墨水及其制备方法与流程

本发明属于精细化工的油墨，涉及一种棉芯式马克笔用水性金属色墨水及其制备方法。

背景技术：

1、金属色墨水是指用金属着色剂部分或全部替代传统颜料墨水中的有色颜料，可通过与多种不同有色颜料的搭配获得银色、金色以及具有金属光泽的红色、蓝色、绿色等笔用水性金属色墨水。铝颜料(或称为铝粉颜料)，它具有平滑且极薄的鳞片状结构，形状规则，粒度分布集中，具有优异的光反射能力和金属光泽，是应用最多的金属效应颜料之一。

2、现有技术中关于铝粉颜料的改性比较多。对铝粉颜料的改性主要包括腐蚀抑制剂法和包覆膜法。腐蚀抑制剂法是将有机物或无机物作为腐蚀抑制剂，添加到溶液(酸性或碱性)中，从而进一步来控制铝颜料的化学腐蚀速度。但是这种效果也不是非常好，而且不同的抑制剂想要产生良好的效果，只能在一定条件下才可以。到现在为止，并没有找到一种适用范围广，而且对环境破坏小的铝金属颜料腐蚀抑制剂。包覆膜法通过在铝金属颜料的表面形成一层有机或无机的包覆膜，可以阻止铝金属与电解质、水和氧气等接触而发生化学反应，提高铝金属的抗酸碱能力，同时保持铝金属表面的金属光泽，是一种很有应用前景的方法。包覆法主要的手段有溶胶凝胶法、乳液聚合法、原位聚合法等，例如可以采用含硅化合物、含硅化合物包覆等。

3、cn100465235c公开了一种包覆型铝粉颜料的制备方法，该方法将铝粉颜料和溶剂醇混合；然后加入有机硅氧烷，水、酸性催化剂，水浴加热，反应得到有机硅氧烷初步包覆的铝粉颜料；然后将反应体系升温至65～120℃，加入一种或多种含有可聚合基团的单体、引发剂，反应得到有机硅氧烷和聚合物包覆的铝粉颜料(所述含有可聚合基团的单体包括苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐或降冰片烯二酸酐)；最后经冷却、过滤、洗涤、干燥得包覆型铝粉颜料产品。该方法制备的包覆型铝粉颜料在ph＝5～9的水性涂料体系中，可储存6个月。

4、何宇航在2016年博士学位论文《聚合物刷改性铝颜料的合成及其水性银墨性能研究》中利用溶胶凝胶法制备表面包覆有二氧化硅的铝颜料(sio2@al)，随后在sio2@al的表面通过“grafting from”的接枝手段(主链接枝法)引入三类聚合物刷，分别为聚丙烯酸(paa)、聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚苯乙烯磺酸(pss)，得到新型水性铝颜料。铝颜料的粒径在14-16微米(见第87页)，粘度为12s-16s(涂4#粘度杯粘度，折算成旋转粘度约在53.0-70mpa·s)(见101页)。

5、虽然，对铝颜料的改性研究比较多，但这些方法获得的改性铝颜料多应用在塑料加工、工业防腐、建筑涂料、3c产品、印刷油墨、汽车制造等行业。这些领域所使用的改性铝颜料粒径较大，在水性体系中容易发生分层、团聚或沉降，因此需制成高粘度铝浆使用。若直接将这些改性铝粉颜料制成墨水后应用于制笔领域，尤其是应用于棉芯式马克笔领域时，棉芯吸附量不均一，出墨不畅等技术问题，也很容易发生堵笔或书写干枯等现象，。在水性马克笔种类中，相比较于直液式马克笔来说，棉芯式马克笔利用毛细作用力储墨，可以保证墨水供应稳定性的同时通过毛细作用力将墨水输送到笔头端，实现顺畅书写，具有墨水利用率高的优点，棉芯式马克笔可以让笔身内部的墨水保持在一个相对稳定的状态，不容易泄漏或涌出，保证笔的使用寿命和写字画画效果的质量。亟需研究一种可用于棉芯式马克笔的水性金属色墨水。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可用于棉芯式马克笔，性能稳定，颜色艳丽，可在不同介质上书写的水性金属色墨水，以及水性金属色墨水的制备方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、1.一种棉芯式马克笔用水性金属色墨水，所述水性金属色墨水的组分按重量百分比计，包含金属着色剂2-6％，颜料色浆10-19％，保湿组分4-6％，杀菌剂0.2-0.5％，润湿剂0.2-0.5％，粘合剂20-25％，ph调节剂0.1-0.5％，其余为去离子水。

4、进一步，所述金属着色剂选自铝粉、铜粉、锌粉、铅粉、钛粉和不锈钢粉中的一种或多种。

5、进一步，所述保湿组分选自甘油、戊二醇、丙二醇、1,3-丁二醇中的一种或多种。

6、进一步，所述杀菌剂选自苯氧乙醇、溴硝醇中的一种或多种。

7、进一步，所述粘合剂为丙烯酸乳液，更优选地，所述丙烯酸乳液为joncryl 7256。

8、进一步，所述润湿剂为有机硅氧烷聚醚，更优选地，所述有机硅氧烷聚醚为wet kl 245。

9、2.一种棉芯式马克笔用水性金属色墨水的制备方法，具体的制备步骤包括：

10、(1)将去离子水、ph调节剂和金属着色剂混合均匀后加入到砂磨设备中砂磨得到ph在7-10、粒径为0.5-5μm金属色浆；

11、(2)将得到的金属色浆和颜料色浆一起加入到反应釜中，在室温下搅拌1-2小时；

12、(3)保持搅拌的条件下，依次加入粘合剂、保湿组分、润湿剂和杀菌剂，继续搅拌即可制得水性金属色墨水。

13、进一步，所述步骤(1)中的砂磨是指在室温下将砂磨设备的转速调整为1500-2000rpm砂磨40-60min。

14、进一步，所述步骤(2)中金属色浆和颜料色浆混合后，调节转速为800-1200rpm，搅拌1-2小时；

15、进一步，所述步骤(3)中搅拌条件下加入粘合剂、保湿组分、润湿剂和杀菌剂后继续搅拌1-2小时。

16、进一步，所述步骤(3)中搅拌转速为800-1200rpm。

17、颜料色浆的颜色根据实际需要的颜色进行单配或复配，本配方在于各组分及其含量的搭配。对于颜料色浆的选择没有特别限制，可以选用现有技术中采用的颜料，例如酞菁类、偶氮类、联苯胺类颜料。

18、本发明经过多次实验提供了一种可用于棉芯式马克笔的水性金属色墨水。与现有技术相比，优点和有益效果在于：本发明优选采用丙烯酸树脂包覆处理的铝粉制成金属色浆，并进一步制备成棉芯式马克笔用水性金属色墨水。本发明得到的水性金属色墨水中的铝粉采用丙烯酸树脂作为包覆材料，可与墨水树脂体系兼容，避免了润湿分散剂的使用，制备方便，不易发生团聚现象，具有良好的分散性。经过表面处理后的铝粉表现出反应惰性，不易与水发生反应，能有效防止铝粉的氧化失活，使得该水性金属色墨水的存储稳定性得到提升，也不会影响金属光泽性。常见铝粉颜料的粒径较大，在水性体系中易发生沉降，因此需制成高粘度铝浆，且只能应用于涂料、印刷、喷涂等领域。本发明的水性金属色墨水优选组分比例使得整个体系保持黏度在10mpa·s以下，粒径维持在0.5～5μm，在长时间存放后理化指标稳定，成功将以往多用于印刷、涂料等领域的铝粉颜料应用于棉芯式马克笔领域。墨水制笔后出墨速度快、书写顺畅，在黑色卡纸、白色卡纸等可吸收介质表面和玻璃、铁片、pet薄膜、opp薄膜等非吸收介质表面均可书写，书写线迹颜色鲜艳且有强烈的金属光泽，在非吸收介质表面具有一定的防水性和附着牢度。本发明水性金属色墨水应用于棉芯式马克笔上，不仅在常温(20-25℃)下出水顺畅，书写自然流畅，在高温(50℃)或低温(-10℃)条件下长时间存储后，其墨水理化指标依然稳定，笔仍能流畅的划出金属光泽线迹，不会发生堵笔现象。

19、为获得最佳效果，本发明所提供的水性金属色墨水配方各组分已是较优范围，过多或过少均会影响该水性金属色墨水的性能。以金属着色剂为例说明，如果金属着色剂过少，会显著降低墨水的色彩和金属光泽，如果金属着色剂过多，其他组分则会偏少，墨水的理化性质、书写性能均受到影响。