英可奥化工
亚纳米中性墨水简介
英可奥化工定位
“知识经济”型企业，坚持“技术创新”。
致力于水性书写油墨等相关精细化工产品
的研发、生产与销售。
强劲的发展原动力
英可奥化工技术依托于
国家“211重点建设高等院校”
-----“太原理工大学”化学工程与技术学
院
技技
术术
人才优势
依托太原理工大学
硬件环境
德国油墨小试设备
全套油墨与笔具检测设备
借助理工大学仪器与设备
实力雄厚的“英可奥研发中心
”
中性墨水研发与生产现状
中性墨水（Gel Ink）
黏度介于水性墨水与油性油墨之间
并非酸碱意义上的中性（pH=7）
常识
•• 红蓝黑三种基本色红蓝黑三种基本色
•• 密度密度
中性墨水性能要求
稳定、色泽、书写、保湿、快干（渗透）
洇水、润滑、防腐、防霉、固着、耐受
中性墨水与中性笔
•中性笔起源：日本（1984-1988）
•中性笔在我国：上世纪90年代中期
•制笔企业3000多家，从业人员达15万
据统计：02年自来水笔出口亿支，创汇1415万美元，
平均每支仅美元；出口圆珠笔亿支，创汇仅
亿美元，平均每支圆珠笔仅为美元。
国际市场上没有一支中国的制笔品牌
中性墨水与中性笔芯
中性笔芯构成：胶帽、笔头、连接件、墨管、墨
水与尾塞油。
低廉的价格使我国进入制笔大国行列
迈向制笔强国任重而道远
几代人的努力是必须的！
技术创新是迈向制笔强国的唯一途径
靠钱永远买不来最先进的技术！
国内中性墨水存在的 问 题
• 颜料分散易失衡，产品长期存放出现沉淀；颜料分散易失衡，产品长期存放出现沉淀；
• 色泽暗淡，颜色单一；色泽暗淡，颜色单一；
• 部分产品腐蚀笔尖，造成书写不畅；部分产品腐蚀笔尖，造成书写不畅；
• 从业研发实力较弱，多限于制笔行业；从业研发实力较弱，多限于制笔行业；
• 过程开发经费投入不足，且多为短期行为。过程开发经费投入不足，且多为短期行为。
中性墨水来源：
日本、韩国、德国、美国
“英可奥”人 历尽数载
艰辛
“英可奥”
亚纳米中性墨水
问 世
喜 讯
2005, 3
纳米科技正改变着我们的生活
纳米概念纳米概念---- 1m =1000mm---- 1m =1000mm；；1mm =10001mm =1000mm；；11m =1000nmm =1000nm。纳米（。纳米（nmnm））
为为
长度单位。诺贝尔奖获得者理查德长度单位。诺贝尔奖获得者理查德费曼于费曼于19591959年提出。年提出。
纳米科技纳米科技---- ---- 纳米颗粒：纳米颗粒：1-100nm1-100nm
纳米效应：具有宏观材料不具备的性质。纳米效应：具有宏观材料不具备的性质。
神奇的纳米产品神奇的纳米产品
纳米陶瓷纳米陶瓷--------良好的韧性，可弯可折。良好的韧性，可弯可折。
纳米领带纳米领带--------不沾油不沾水。不沾油不沾水。
纳米碳管纳米碳管--------强度优于钢。强度优于钢。
亚亚 纳纳 米米---- 100-1000nm(100-500nm) ---- 100-1000nm(100-500nm)
纳米材料的展色缺陷
许多颜料在纳米尺度无法实现最佳展色
所有金属在纳米尺度均为黑色
误 区：研磨越细越好
优化制备参数，确保墨水耐水、耐光、耐热、耐寒、保
湿、渗透。
体系稳定，长时间保存不霉变、分层与沉淀。
生理安全，不刺激皮肤，无腐蚀性。
粘度、稠度与表面张力的优化配置。
触变性良好，出墨流畅且不泄漏。
润滑与渗透性的兼顾。
保证配方设计的工业可实施性。
中性墨水配方设计 要 点
中性墨水制备过程
颜料、润湿剂、分散剂、联结料、溶剂、
增稠剂、中和剂、消泡剂、润滑剂、缓蚀剂、
防腐剂、流变调节剂、防沉剂、保湿剂等。
中性墨水原料构成
中性墨水:
颜料型与染料型
颜料型中性墨水体系
颜料体
分散介质
非稳态悬浮体系非稳态悬浮体系
暂时的介稳平衡暂时的介稳平衡
特点特点: : 色泽艳丽色泽艳丽, , 耐酸耐酸\\碱碱\\水水\\晒晒, , 可作档案记录可作档案记录,,永久保存永久保存
颗粒尺寸颗粒尺寸:(:(不透明不透明))
> >μmμm
染料型中性墨水体系
稳态溶液稳态溶液
平衡体平衡体系系
颗粒尺寸颗粒尺寸:(:(透明透明))
< <μmμm
中性墨水制备过程中性墨水制备过程
中性墨水粘度形成
并非简单增稠，既要求一定稠度和粘度，
保护分散的颜料颗粒具有独特的稳定结构；
又要求具有触变性和较强的假缩性。
Go on
理想中性墨水的流变性质
低剪切呈现高的结构黏度，以维持颜料的
介稳平衡，避免沉淀。
剪切时黏度下降，便于书写。
书写后黏度升高，重新恢复网架结构，黏
度升高，以保持字迹清晰。
控墨自如 出墨流畅
中性墨水稳定性的保证
颜料选择：颜色适宜、颗粒松驰、聚合度小、易于分散。
分散研磨：分散与研磨融合，利用树脂将分散研磨到一定细
度的颜料微粒进一步吸附加以保护。
中性墨水制备过程中性墨水制备过程
颜料在墨水体系中存在：
分散 聚集
矛与盾
动态平衡动态平衡
颜料颗粒的相互作用形式
短程作用
发生在<2nm处，玻尔斥力（电子云排斥），键合力。
长程作用（表面力）
发生在5-100nm处，范德华吸引力，双电层交叠静电作
用，吸附层位阻效应，水化膜作用。
引引
进进
德德
国国
中性中性
墨水墨水
生产生产
设备设备
颜 料
活 化
耦合剂
超分散剂
混 料
展 色
分散、乳化
研 磨
调 制
包 装
产 品
多点锚定
官能团接枝 独独
创创
的的
英可奥英可奥
中性中性
墨水墨水
生产生产
工艺工艺
英可奥工艺流程
颜料的分散
颜 料：原始粒子--二次粒子
分散剂作用：1）润湿与渗透作用--渗入原始粒子间隙--表
面定向吸附--表面改性；2）表面荷电--双电层。
分散剂选择：1）可润湿颜料，2）可吸附于粒子表面，降低
表面能。多为分子量几千、表面活化能小的低聚物。如聚丙
烯酸盐、马来酸钠和烯烃的共聚物，磺基琥珀酸、聚氧乙烯
醚等。可分为无机电解质、表面活性剂与有机高聚物。
关键操作
分散体系的稳定化
稳定保护剂----常用聚丙烯酸、苯丙乳酸、聚乙
烯醇等树脂。
关键----树脂与颜料、增稠剂的均衡稳定。
关键操作
水性树脂的种类和性能
树脂
项目
马来酸
树脂
氨基甲
酸乙酯
水性氨
基树脂
羧甲基
纤维素
水溶性
丙烯酸
颜料分散性 中 中 良 良 优
印刷适应性 中 中 中 良 优
耐湿摩擦性 中 中 良 中 优
耐干摩擦性 差 中 差 中 优
油墨稳定性 中 良 中 中 优
耐热性 差 差 中 中 极优
耐水性 差 差 中 差 优
着色性 中 中 差 中 良
光 泽 差 差 中 差 良
国内尚找不到中性墨水专用的
优秀水性树脂
2002年英可奥拥有自主知识产权的中性墨水制备技术拥有自主知识产权的中性墨水制备技术
国家发明专利
技术主体：
建立了水性颜料体系的分散建立了水性颜料体系的分散--悬浮体系悬浮体系
优化了中性墨水体系中颜料的最佳粒径范围优化了中性墨水体系中颜料的最佳粒径范围
阐明了中性墨水的洇水机理阐明了中性墨水的洇水机理
发明了发明了 “ “英可奥英可奥””无树脂中性墨水制备工艺无树脂中性墨水制备工艺
“英可奥”人
对中性墨水制备技术国产化的贡献
贡献1
确定了中性墨水体系中颜料分散稳定及展色确定了中性墨水体系中颜料分散稳定及展色
的的““亚纳米亚纳米””最佳粒径。最佳粒径。
误 区：颜料粉碎得越细，越易分散
超微粒子存在严重的表面价键不平衡与表面
原子缺失, 表面能较高.
布郎运动增加了颜料碰撞机会, 加剧聚集.
颜料最佳展色粒径
墨水稳定源于分散体系的合理设计
“电荷效应, 极性水化, 空间位阻”三重保
护
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电荷效应电荷效应
极性水化极性水化
空间位阻空间位阻
亲水端基亲水端基
亲油端基亲油端基
吸附层吸附层
贡献2
借助复杂的热力学计算及大量的实验研究，借助复杂的热力学计算及大量的实验研究，
建立了中性墨水热力学熵恒介稳操作点，解决了建立了中性墨水热力学熵恒介稳操作点，解决了
中性墨水长期稳定性较差这一技术难题；中性墨水长期稳定性较差这一技术难题；
热力学平衡：稳定平衡、不稳定平衡、介稳平衡
理论熵恒介稳操作点
热力学平衡过程的形象描述
稳定平衡 不稳定平衡 介稳平衡
自然界过程的方向性
•自发过程均为熵增过程，熵增至最大
（熵恒），过程即达到平衡
-----热力学第二定律
+
热水 冷水 温水
自发
贡献3
利用超分散剂中弱极性基团对颜料表面实施利用超分散剂中弱极性基团对颜料表面实施
多点锚固化学键接改性，实现了颜料粒子的熵多点锚固化学键接改性，实现了颜料粒子的熵
（空间位阻）保护。（空间位阻）保护。
超分散剂：分子量1000-10000
锚固基团---离子对、氢键、范德华力与颜料紧密结合
亲水聚合物链—伸展于分散介质中，形成空间障碍
贡献4
建立了良好的流体触变性能建立了良好的流体触变性能
流变助剂流变助剂
低剪切：高结构粘度，网架结构低剪切：高结构粘度，网架结构
高剪切：网架结构消失、粘度下降高剪切：网架结构消失、粘度下降
贡献5
强化了颜料粒子的双电层效应，使超微颜强化了颜料粒子的双电层效应，使超微颜
料粒子斥力加强，呈现优秀的悬浮性能。料粒子斥力加强，呈现优秀的悬浮性能。
利用同电荷斥力，增加颜料粒子的抗聚集能力。利用同电荷斥力，增加颜料粒子的抗聚集能力。
贡献6
阐明了中性墨水洇水的机理阐明了中性墨水洇水的机理
通过浸润剂、分散剂、溶剂、联结料及体系通过浸润剂、分散剂、溶剂、联结料及体系
环境与中性墨水洇水程度的关联研究，从根本环境与中性墨水洇水程度的关联研究，从根本
上解决了墨水洇水这一技术难题。上解决了墨水洇水这一技术难题。
贡献7
首创了独特的首创了独特的““英可奥英可奥””无树脂中性墨无树脂中性墨
水制备工艺水制备工艺
树脂树脂——不稳定不稳定((聚合聚合)—)—黏度增加黏度增加——出墨不畅出墨不畅
THANK YOU
谢 谢
