中性墨水配方设计及性能评价

发布时间：2020-11-04 04:20

　　 在全球中性笔市场中,我国中性笔的产量与销售量稳居于世界首位。然而,国内对中性墨水的生产主要集中于中低端产品,在高端产品领域多年来仍难以有大的突破,导致市场对国外优质墨水的依赖性过于严重,高品质中性墨水制备技术欠缺,从而使我国中性笔在全球市场的销售产量逐年下降。因此,加强自主研发、技术创新对我国向制笔强国转变具有重要的意义。本文首先对中性墨水的体系构成、研发现状、制备工艺以及技术背景等进行论述,从整体上分析并提出了中性墨水的研发重点:为保证中性笔良好的间歇书写,中性墨水必须具备优异的保湿性能;书写出墨流畅性和书写润滑性是人们对手感舒适度的具体要求;长期存储的稳定性是一切墨水技术可行性的基础。中性墨水制备过程中所添加组分的种类较多且作用针对性强。其中,水溶性醇作为最主要的保湿溶剂,直接影响着中性墨水的保湿性能,也决定着中性笔间歇书写性能的好坏。考察了单一醇类溶剂分别在去离子水和中性墨水中保湿能力的强弱,并在此基础上研究了复配溶剂对中性墨水保湿性能的影响。结果表明:当固定溶剂的添加量为30 wt.%时,聚乙二醇300与丙二醇比例为5:1、甘油与乙二醇或丙二醇比例为2:1所制备的中性墨水均具有良好的保湿性能。中性墨水的流变性能贯穿于中性笔整个书写过程中,对书写流畅性有着重要影响。通过对不同增稠剂进行不同比例的复配,研究了复配增稠剂对中性墨水流变参数(粘度、触变指数、触变环面积)和书写流畅性的影响,并分析了二者的相关性。发现当增稠剂的添加量为1.5 wt.%时,DR-72和TT-935、TT-615和TT-935比例为1:1所调配的中性墨水均具有较好的流变性和书写流畅性。中性墨水的润滑性能是高档墨水研发中一个至关重要的性能指标,流动的墨水在笔芯中起着类似于润滑剂的作用。本实验从中性墨水的成膜性能和流变性能两个角度出发,借助书写润滑度检测仪,考查了影响书写润滑度的主要因素,并对其进行了关联与优化。结果表明:当颜基比为7:1、色浆研磨时间为60 min和色浆含量为30%时所制备的中性墨水润滑性能可以达到最佳。中性墨水稳定性包括颜料色浆和成品墨水的稳定。通过研究实验对比,一方面考察了研磨时间对色浆稳定性的影响,另一方面研究了颜料固含量、增稠剂添加量以及pH值对成品墨水稳定性的影响。结果表明:红、蓝、黑颜料色浆最佳研磨时间分别为2 h、1.5 h、1 h;红、蓝、黑中性墨水最佳颜料固含量分别为8.0 wt.%、7.0 wt.%、6.0 wt.%;红、蓝、黑中性墨水最佳增稠剂添加量分别为3.0 wt.%、1.5 wt.%、1.0 wt.%;红、蓝、黑中性墨水体系最佳pH值均为8.0~9.0.通过本文对中性墨水体系构建及性能优化的研究,所制备出的一款中性墨水的综合性能可达到国外高端墨水水平,如日本米库尼墨水。其中,中性墨水的润滑性能尤为突出。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS951.23
【部分图文】：

图 1-2 势能与胶体粒子间距离的关系曲线lationship between potential energy and distance of colloidal p胶体粒子内部存在的微粒核通常带有负电荷，从而在粒子内核的外部，电性吸引的作用下会形成一个层的描述从 1879 年亥姆霍兹首次提出双电层理论每种理论都是对前一种的修正与发展[39]。变学特征有关的材料（如：血液、石油等）的微观颗粒或分一些理论已不能对其进行充分的解释与说明，因此要是从时间、温度、应变和应力等方面来研究物体[41]。

太原理工大学硕士研究生学位论文。曲线 b 为假塑性流体，剪切速率增大时，剪切应力急剧增度会大幅度下降，这种剪切变稀的特性即为“假塑性”。曲率增大时，剪切应力与黏度均经历由缓慢至急剧增大的过程 d 为宾汉流体，从图中可以看出其流动曲线与假塑性流体相在零剪切速率时存在一定的剪切应力，此处的剪切应力为屈值时流体才能表现出一定的流动性。

种作用于墨槽中墨水的剪切应力，在自身触变性的作用时由于墨水对纸张的润湿性大于对球珠的润湿性，因此到纸面上，进而形成字迹[49]。而形成字迹的墨水由于剪使得墨水字迹收敛、清晰。擦学原理表明[50]，相互接触的界面必然存在着摩擦，因时，所产生的摩擦主要来源于球珠与书写介质以及球珠头的内部结构层次分明且相互关联，任一结构的磨损或中性笔用于书写时，中性墨水在笔头内部结构之间流动有效地减轻球珠和球座体的摩擦和磨损。提升中性墨水一方面是引入润滑剂类的表面活性剂；另一方面是颜料其中不同润滑剂对中性墨水的影响已有不少的研究，本膜性质对中性墨水的润滑性能进行研究。
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本文编号：2869602