我国中性墨水技术发展及建议

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1、万方数据上海化工ShanghaiChemicalIndustryV01．38No．12Dec．2013何扣宝蒋美芬胡结上海华谊(集团)公司(上海200025)上海市化工科学技术情报研究所(上海200030)摘要从中性墨水行业发展现状、制备工艺、性能及技术要求、技术难点和研发思路四个方面对我国制笔行业和中性墨水技术发展进行了介绍，并提出了两点发展建议。关键词中性墨水制备工艺性能及技术要求技术难点研发思路中图分类号鸭951．230概述我国制笔行业发展至今已有80多年的历史，期间经过调整、改组和专业分工，取得了突飞猛进的发展。2010年我国制笔行业的工业产值为

2、236．63亿元，2011年达到259．07亿元，同比增长9．48％，圆珠笔、自来水笔、木杆铅笔等产量均居世界首位，已成为世界制笔大国。我国的笔类产品不仅满足了国内消费市场，还远销世界100多个国家和地区，每年出口欧美市场的笔类合计40亿～50亿支，出口前三位的是圆珠笔、记号笔和铅笔，其中铅笔和记号笔出口增长最稳定，年平均增速分别为5．12％和1．76％。然而，我国却不是制笔强国，笔的关键技术，特别是墨水与笔头的核心技术尚未掌握，还需从国外进口。中性墨水笔自90年代由Et本率先开始投放市场以来，由于其具有书写流畅、墨迹收敛坚牢、可永久保存等特点，近年来产

3、量快速增加，已占我国圆珠笔产量的50％以上，且60％以上出口，我国已成为中性墨水笔的生产和销售大国，但中性墨水笔的关键部分中性墨水却长期从日本、韩国等国家进口[11。据称，我国一年进口中性墨水4000。5000t，花费高达5—6亿元。目前，国内中性墨水的研发力量较弱，投入资金相对较少，国产中性墨水性能无法与日本或韩国进口的墨水相媲美，高端中性墨水完全依靠进口。1中性墨水的制备工艺中性墨水系颜料微粒的水性体系悬浮液，其生产过程类似一般水性油墨的生产，由颜料分散、颜料研磨和后期调制等三个主要过程组成。中性墨水的研发包括两个阶段，分别为配方试验的小试阶段和工艺

4、实验的中试阶段，由于两个阶段墨水制备规模有较大差距(百克级和百千克级)，因此其在制备工艺上有一定差别f2】。1．1小试小试阶段试样的制备量一般为300。500g，颜料分散和颜料研磨合并为一个过程，即首先将去离子水、颜料、分散剂、助溶剂、树脂和其他功能助剂混合均匀置于实验研磨机一定时间，然后静置除泡后加入助溶剂、流变助剂和其它功能助剂，搅拌一定时间即可。1．2中试100～200kg级的中试放大生产工艺，包括颜料分散、墨水调制和辅助过程。1．2．1颜料分散中性墨水生产过程中的颜料分散泛指颜料以固体状态稳定、均匀地分散于特定介质中，主要分为四个步骤：颜料表面的

5、润湿、预研磨、预分散以及稳定分散体系的建立。(1)颜料表面的润湿颜料表面的润湿由两个独立的过程组成。首先由分散介质(溶剂或水)取代空气分布于颜料粉体表面，然后在润湿剂的作用下软化颜料的聚集体，该过程在工艺上以捏合的方式实现。(2)预研磨借助分散设备在一定程度上打开颜料的聚集体，在工艺上称其为预研磨。这一阶段完成后，颜料以一定粒度聚集体的状态得以均匀分散在一定量的介质中。颜料解聚过程的成功与否主要取决于分散设备对颜料的剪切、碰撞和摩擦能否达到最佳的分第一作者简介：何扣宝男1959年生教授级高级工程师上海华谊(集团)公司副总工程师、科技部总经理上海市科技进步

6、奖评审专家上海市科委科技发展重点领域预见专家万方数据第12期何扣宝等：我国中性墨水技术发展及建议散状态和效能，正确选择分散设备(由分散介质的化学属

7、生和黏度决定)至关紧要。(3)预分散由于预研磨要求物料有一定的黏度，这就决定了要使颜料均匀分布于体系中必须存在一个颜料浆的稀释与分散过程，即颜料粒子在墨水体系中的均匀分布，称其为预分散。预分散效果的好坏直接影响到下一步高速研磨分散的质量，进而影响到墨水的稳定性。(4)稳定分散体系的建立研究发现，颜料粒子处于亚纳米粒径(100～500nm)时，其在水性体系中的分散最为稳定，既不会因为颗粒过小、表面能太大而絮凝，

8、又不会因为颗粒过大而易沉淀。实现上述目标主要采用高速分散研磨，使颜料聚集体进一步破碎，直至亚纳米粒径，同时实现颜料微粒的高度分散，并通过分散剂和水溶性高分子形成的双电层和空间位阻等作用，使颜料稳定分散。1．2．2墨水调制中性墨水区别于其他墨水的显著特征就是其独特的流变特性所带来的优良的书写性能。墨水的流变性不仅和分散体系有关，同时也受到增稠调制过程的影响。所以墨水的调制是生产过程中十分关键的一步。墨水调制过程包括黏度、pH值和表面张力的调整，主要通过加入不同的功能助剂在搅拌条件下实现助剂与体系的充分融合。1．2．3辅助过程中性墨水生产的辅助过程包括脱泡和

9、过滤。脱泡是为了消除生产过程中产生的大量泡沫，过滤是为了滤除生产中带人的杂质，并