CN110819162A

CN110819162A - 一种易清洁白板笔墨水及其制备方法

Info

Publication number: CN110819162A
Application number: CN201911024419.XA
Authority: CN
Inventors: 余龙; 金斗植
Original assignee: Wenzhou Dabang Ink Technology Co Ltd
Current assignee: Wenzhou Dabang Ink Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-02-21

Abstract

本发明关于书写墨水技术领域，特别是关于一种易清洁白板笔墨水及其制备方法，所述易清洁白板笔墨水以式(1)所示嵌段聚合物为分散剂，

Description

一种易清洁白板笔墨水及其制备方法

技术领域

本发明关于书写墨水技术领域，特别是关于一种易清洁白板笔墨水及其制备方法。

背景技术

白板笔墨水是一种以有机溶剂为墨液，树脂为成膜物质，油性染料为着色剂，其它助剂为辅助成分的彩色墨水。具有无尘、易擦等特性，与专用书写笔配套，具有其他墨水的书写特性，且携带方便、外表美观、色彩丰富，广泛应用于办公和学术交流、会议等场合。白板笔墨水是书写墨水的一种新产品，在某些场合有望代替传统的粉笔。

日本冲电气公司最先研制出此类产品，随后，瑞士、美国一些公司也相继推出白板笔墨水。这种清洁、美观的产品迅速在全世界推行，受到了世界教育界的重视。但是，这类墨水大多存在着刺激性气味，从而被限制了应用范围。因此，改善其气味成了此类产品开发的关键性问题。

目前市场上的可擦除白板笔墨水，具有书写流畅、无尘等优点。这类可擦白板笔墨水主要有两种：一种是以有机溶剂为介质，以有机溶剂为介质的白板笔墨水字迹虽能擦除，但成本高、易挥发、其有机溶剂污染环境。另一种则以水为介质，具有不污染环境的优点，但是各种成分难以充分分散在墨水中，久置容易产生分层、沉淀，书写字迹时间长了也难以擦除。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易清洁白板笔墨水及其制备方法，所述墨水以嵌段聚合物作为分散剂，制成墨水后形成稳定的核(染料或颜料)-壳(聚合物)型结构，书写时溶剂挥发则壳层形成连续的高分子膜，擦除时整个膜连同包裹的颜料能从白板上轻易剥离，从而实现白板笔墨迹的易清洁易擦除，白板笔墨水体系稳定，可实现制备过程的绿色化和健康化。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案具体包括下述<1>～<4>项所列。

<1>一种可用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物，所述嵌段聚合物的结构式如式(1)所示：

式(1)中，R₁可选自C_6-10烷基、C_6-10烷氧基烷基、-C(O)OC_6-10烷基、-C(O)NHC_6-10烷基或C_6-10芳烷基，优选自C_6-10烷基、C_6-10烷氧基烷基、或C_6-10芳烷基，更优选自C_6-10烷基或C_6-10芳烷基；

R₂可选自巯基、氰基、硝基、卤素或氨基，优选自氰基或硝基，更优选自氰基；

m、n具有0.4≤m/m+n≤0.8的限定，优选具有0.5≤m/m+n≤0.6的限定，更优选具有m/m+n＝0.55的限定；

本发明所述嵌段聚合物具有5000～20000g/mol，优选地8000～15000g/mol，更优选地12000g/mol的Mn值，以及14000～30000g/mol，选地20000～30000g/mol，更优选地25000g/mol的Mw值，从而产生1.5～2.8，更优选2～2.5，最优选2.08的多分散度Ww/Wn。

本申请所述如式(1)所述可用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物具有亲油链段甲基丙烯酸-3-三甲基硅丙酯和亲水链段N-异丙基丙烯酰胺，本申请所述嵌段聚合物的亲油链段对亲油性染料或不溶性颜料进行包裹，而嵌段聚合物的亲水链段则在溶剂体系中伸展，从而形成稳定的核(染料或颜料)-壳(聚合物)型结构，从而将染料或颜料包裹在聚合物中，书写时，溶剂挥发而使壳层形成连续的高分子膜，擦除时整个膜连同包裹的颜料就能从白板上轻易剥离，从而实现白板笔墨迹的易清洁易擦除。此外，本发明所制备的嵌段聚合物同时含有亲油链段和亲水链段，以此作为新型高效颜料分散剂，能使颜料或者油溶性染料在醇、水等低毒低刺激性环保溶剂体系中实现良好分散，用于白板笔墨水的制备，不仅使颜料在整个体系中稳定分散，而且可以实现白板笔墨水制备过程的绿色化和健康化。

本发明如式(1)所述可用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物可使用先前本领域中所述的技术来制备，因此本领域技术人员将理解如何制备此类化合物，例如可以通过但不限于原子转移自由基聚合、阴离子聚合、可逆加成-断裂链转移活性自由基聚合或聚合物偶合等方法制备得到。在此不对制备方法进行限制。

<2>项<1>所述嵌段聚合物在白板笔墨水中的应用，其特征在于所述嵌段聚合物在所述白板笔墨水中起到分散剂的作用。

<3>一种易清洁白板笔墨水，其按重量份计包括：10～20份水或醇类溶剂、0.5～1.0份表面活性剂、0.001～5.0份项<1>所述用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物、0.2～0.4份润湿剂、0.1～10份树脂、0.01～10.0份亲油性染料或不溶性颜料和0～2.0份填料。

优选地，所述水或醇类溶剂可选自软水、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、乙酸丁酯或丁醇的至少一种。

优选地，所述表面活性剂可选自聚氧乙烯基烷基醚、山梨糖醇脂肪酸酯或脂肪醇聚氧乙烯醚的至少一种。

优选地，所述润湿剂可选自聚氧乙烯烷基酚醚或聚氧乙烯脂肪醇醚的至少一种。

优选地，所述树脂可选自羟丙基甲基纤维素、改性醋酸纤维素、聚乙烯醇类树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂或丙烯酸树脂的至少一种。

优选地，所述填料可选自石英砂、滑石粉、高岭土、硅藻土、碳酸钙或钛白粉的至少一种。

本申请的基于作为白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物复配得到的白板笔墨水中，所述嵌段聚合物可以作为白板笔墨水分散剂而产生连接作用，嵌段聚合物的亲油链段对亲油性染料或不溶性颜料进行包裹，而亲水链段则在溶剂体系中伸展，从而形成稳定的核(染料或颜料)-壳(聚合物)型结构，使弱极性颜料或者油溶性染料稳定分散在极性溶剂中，从而实现墨水的稳定性，上述核(染料或颜料)-壳(聚合物)型结构将染料或颜料包裹在树脂体系内，书写时，溶剂挥发而使壳层形成连续的高分子膜，而擦除时，整个膜连同包裹的颜料就能从白板上轻易剥离，从而实现白板笔墨迹的易清洁易擦除。嵌段聚合物能使颜料或者油溶性染料在醇、水等低毒低刺激性环保溶剂体系中实现良好分散，用于白板笔墨水的制备，不仅使颜料在整个体系中稳定分散，而且可以实现白板笔墨水制备过程的绿色化和健康化。

<4>含有项<1>所述嵌段聚合物的易清洁白板笔墨水或项<3>所述白板笔墨水的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1)项<1>所述嵌段聚合物溶解于有机溶剂中，然后加入亲油性染料或不溶性颜料，分散均匀；

2)去除步骤1)混合物中的有机溶剂，加入水或醇类溶剂和润湿剂，分散均匀得A墨；

3)树脂溶于水或醇类溶剂，加入表面活性剂，分散均匀得B液；

4)搅拌下将B液缓慢加入A墨中，加入填料，分散均匀即得。

优选地，所述有机溶剂可选自氯仿、四氢呋喃或乙腈的至少一种。

优选地，所述填料可选自：石英砂、滑石粉、高岭土、硅藻土、碳酸钙或钛白粉的至少一种。

依据本申请的方法制备得到的白板笔墨水可应用多种亲油性染料或不溶性颜料例如但不限于酞菁蓝、酞菁绿、立索尔大红或炭黑等，而且墨水可以长期贮存，不沉淀，不分层，稳定性好，该墨水灌笔后，书写流畅、色彩纯正、成膜性好、涂膜均匀、颜色鲜艳，本白板笔墨水应用范围广，可用于教学、油墨、化妆、装演、裁缝、刺绣、防伪、暗室显影，用于教学时可以既能防止教师职业病，又能保护学生的视力，提高教学效果，清洁环保，白板笔墨水无毒、无害、无粉尘、无刺激性，遇水即分解为无色的物质而被清洁。

本发明的有益效果为：

本申请所述可用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物具有亲油链段和亲水链段，所述亲油链段对亲油性染料或不溶性颜料进行包裹，而亲水链段则在溶剂体系中伸展，从而形成稳定的核(染料或颜料)-壳(聚合物)型结构，从而将染料或颜料包裹在聚合物中，书写时，溶剂挥发而使壳层形成连续的高分子膜，擦除时整个膜连同包裹的颜料就能从白板上轻易剥离，从而实现白板笔墨迹的易清洁易擦除；此外，本发明所制备的嵌段聚合物同时含有亲油链段和亲水链段，以此作为新型高效颜料分散剂，能使颜料或者油溶性染料在醇、水等低毒低刺激性环保溶剂体系中实现良好分散，用于白板笔墨水的制备，不仅使颜料在整个体系中稳定分散，而且可以实现白板笔墨水制备过程的绿色化和健康化；依据本申请的方法制备得到的白板笔墨水可应用多种亲油性染料或不溶性颜料例如但不限于酞菁蓝、酞菁绿、立索尔大红或炭黑等，而且墨水可以长期贮存，不沉淀，不分层，稳定性好，该墨水灌笔后，书写流畅、色彩纯正、成膜性好、涂膜均匀、颜色鲜艳，本白板笔墨水应用范围广，可用于教学、油墨、化妆、装演、裁缝、刺绣、防伪、暗室显影，用于教学时可以既能防止教师职业病，又能保护学生的视力，提高教学效果，清洁环保，白板笔墨水无毒、无害、无粉尘、无刺激性，遇水即分解为无色的物质而被清洁。

本发明采用了上述技术方案提供范文，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明使用本文中所描述的方法和材料；但本领域中已知的其他合适的方法和材料也可以被使用。本文中所描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等，其整体被并入本文中作为参考。若有冲突，以本说明书包括定义为准。

实施例1：白板笔墨水配方1：

本实施例具体包括以下各项并最终提供一种白板笔墨水配方及其制备方法。

<1>一种可用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物，所述嵌段聚合物的结构式如式(1A)所示：

式(1a)中，m＝55，n＝45，分子量是15490。

<2>项<1>式(1a)所述嵌段聚合物在白板笔墨水中的应用，其特征在于所述嵌段聚合物在所述白板笔墨水中起到分散剂的作用。

<3>一种易清洁白板笔墨水，其按重量份计包括：15份醇类溶剂、0.8份表面活性剂、1.0份项<1>式(1a)所述用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物、0.3份润湿剂、5份树脂、0.05份炭黑和1.5份填料。

本项所述易清洁白板笔墨水包括下述1)～5)所列之限制因素：

1)所述醇类溶剂是乙醇；

2)所述表面活性剂是山梨糖醇脂肪酸酯；

3)所述润湿剂是聚氧乙烯脂肪醇醚；

4)所述树脂是改性醋酸纤维素；

5)所述填料是钛白粉。

4)搅拌下将B液缓慢加入A墨中，加入填料，分散均匀即得。

本项所述方法包括下述a)～f)所列之限制因素：

a)所述有机溶剂是四氢呋喃；

b)所述醇类溶剂是乙醇；

c)所述表面活性剂是山梨糖醇脂肪酸酯；

d)所述润湿剂是聚氧乙烯脂肪醇醚；

e)所述树脂是改性醋酸纤维素；

f)所述填料是钛白粉。

实施例2～11：白板笔墨水配方2～11：

实施例2～11分别提供一种白板笔墨水配方，其配方与制备方法均与实施例1基本相同，不同之处在于配方2～11中分别以通式如式(1)但具体结构不同的嵌段聚合物代替实施例1中的式(1a)所示聚合物作为分散剂，具体如表1所列。

表1、实施例2～11中的白板笔墨水配方中的分散剂

对比例D1：白板笔墨水配方D1：

对比例D1提供一种白板笔墨水配方D1，该配方及其制备方法与实施例1的配方及制备方法基本类似，不同之处在于以木质素磺酸钠代替实施例1中的式(1a)所示聚合物作为分散剂。

对比例D2：白板笔墨水配方D2：

对比例D2提供一种白板笔墨水配方D2，该配方及其制备方法与实施例1的配方及制备方法基本类似，不同之处在于墨水配方中未添加分散剂。

实验例：

分别将实施例1～11和对比例D1、D2中的各配方白板笔墨水灌笔后检验其墨水的性能，具体操作及分级如下：

Ⅰ流畅性：观察墨水灌笔后书写时笔尖下水的快慢及其笔迹的均匀性、连贯性；流畅性优记为A；流畅性好记为B；流畅性一般记为C；流畅性差记为D；

Ⅱ颜色：采用评定变色用灰色样卡，将墨水灌笔书写的颜色和德国“STABILO”牌白板笔书写的颜色对照观察，5级记为A⁺；4.5级记为A；4级记为A^-；3.5级为B⁺；3级记为B；2.5级记为B^-；2级及2级以下记为C；

Ⅲ稳定性：采用评定变色用灰色样卡，将灌笔后在白板上书写的颜色和笔放置30d后重新书写的颜色进行对照观察，5级记为A⁺；4.5级记为A；4级记为A^-；3.5级为B⁺；3级记为B；2.5级记为B^-；2级及2级以下记为C；

Ⅳ可擦性：将灌制的白板笔在白板上划5个连贯的直径为Φ20～30mm的圆圈，在常温下放置30d后，在线迹上用配套的海绵擦按正常用力擦拭，耐擦次数1-2次记为A，3～5次记为B，6～9次记为C，10次及以上记为D。

分别统计实施例1～11和对比例D1、D2中的各配方白板笔墨水检测结果，统计结果如表2所示。由表2可以看出，对比使用以木质素磺酸钠作为分散剂的对比例D1和未添加任何分散剂的对比例D2，本申请的实施例1～11中的各白板笔墨水均表现出较为优异的流畅性、颜色及稳定性以及可擦性，是一种较易清洁、书写流畅、色彩纯正的白板笔墨水。

表2、白板笔墨水各项性能检测结果统计

实施例/对比例

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

D1

D2

流畅性

A

B

A

B

A

C

D

颜色

A+

A

A+

A

A+

B-

C

稳定性

A+

A

A+

A

A+

A-

A+

B-

C

可擦性

A

B

A

B

A

C

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

虽然上述具体实施方式已经显示、描述并指出应用于各种实施方案的新颖特征，但应理解，在不脱离本公开内容的精神的前提下，可对所说明的装置或方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。另外，上述各种特征和方法可彼此独立地使用，或可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落在本公开内容的范围内。上述许多实施方案包括类似的组分，并且因此，这些类似的组分在不同的实施方案中可互换。虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明可超出具体公开的实施方案延伸至其它的替代实施方案和/或应用以及其明显的修改和等同物。因此，本发明不旨在受本文优选实施方案的具体公开内容限制。

Claims

1.一种可用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物，其特征在于所述嵌段聚合物的结构式如式(1)所示：

式(1)中，R₁可选自C_6-10烷基、C_6-10烷氧基烷基、-C(O)OC_6-10烷基、-C(O)NHC_6-10烷基或C_6-10芳烷基；

R₂可选自巯基、氰基、硝基、卤素或氨基；

m、n具有0.4≤m/m+n≤0.8的限定。

2.根据权利要求1所述的嵌段聚合物，其特征在于：所述嵌段聚合物具有

5000～20000g/mol的Mn值，以及

14000～30000g/mol的Mw值。

3.根据权利要求1或2所述的嵌段聚合物，其特征在于：所述嵌段聚合物具有1.5～2.8的多分散度Ww/Wn。

4.权利要求1～3任一项所述嵌段聚合物在白板笔墨水中的应用，其特征在于所述嵌段聚合物在所述白板笔墨水中起到分散剂的作用。

5.一种易清洁白板笔墨水，其特征在于按重量份计包括：10～20份水或醇类溶剂、0.5～1.0份表面活性剂、0.001～5.0份权利要求1～3任一项所述用作白板笔墨水分散剂的嵌段聚合物、0.2～0.4份润湿剂、0.1～10份树脂、0.01～10.0份亲油性染料或不溶性颜料和0～2.0份填料。

6.根据权利要求5所述的白板笔墨水，其特征在于：所述水或醇类溶剂可选自软水、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、乙酸丁酯或丁醇的至少一种。

7.根据权利要求5所述的白板笔墨水，其特征在于：所述润湿剂可选自聚氧乙烯烷基酚醚或聚氧乙烯脂肪醇醚的至少一种。

8.一种易清洁白板笔墨水的制备方法，其特征在于所述白板笔墨水含有权利要求1～3任一项所述嵌段聚合物或所述白板笔墨水为权利要求5～7任一项所述之白板笔墨水，而且

所述制备方法包括下述步骤：

1)嵌段聚合物溶解于有机溶剂中，然后加入亲油性染料或不溶性颜料，分散均匀；

4)搅拌下将B液缓慢加入A墨中，加入填料，分散均匀即得。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂可选自氯仿、四氢呋喃或乙腈的至少一种。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述树脂可选自羟丙基甲基纤维素、改性醋酸纤维素、聚乙烯醇类树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂或丙烯酸树脂的至少一种。