一种热可擦微胶囊颗粒及其制备方法和应用、热可擦墨水及其应用

本发明涉及热敏墨水，具体涉及一种热可擦微胶囊颗粒及其制备方法和应用、热可擦墨水及其应用。

背景技术：

1、常规废纸回收历经运输、分选、漂白、抄造等10余道工序，致使打印纸回收率不足50％且持续走低。废纸回收过程释放大量有毒废气、致癌废水及温室气体，对生态环境与人体健康造成极高危害。

2、目前，国内外关于打印纸再利用的分为两类：一是改进纸张，基于带电纳米颗粒涂层的电子打印纸、基于有机配体三联吡啶涂层的复写打印纸，其缺点是纸张改进制造成本高、技术推广难；二是改进墨水，例如基于亚甲蓝、tio2的纳米晶体墨水，字迹消失原理为紫外线照射产生催化反应，其缺点为再生能耗大、兼容程度低。因此，提供一种降本节能、降碳减排的纸张循环利用方式具有重要的意义。

3、热致变色是通过升温或降温来改变体系的颜色。现有的热致变色体系，其颜色的改变大多是可逆的，即升高(或降低)到某一温度体系颜色发生改变，一旦温度下降低于该温度(或上升高于该温度)时体系的颜色会立即恢复，利用该原理对打印纸张进行回收，具有降本节能、降碳减排的优势。

4、例如，cn102430376a公开了一种变色微胶囊的制备工艺，包括以下工艺步骤：(1)将结晶紫内酯、十二醇、双酚a混合均匀，得到混合液a；向混合液a中加入调节剂和蒸馏水；在高剪切混合乳化机中高速匀化，再在高剪切混合乳化机上进行剪切；再调节ph值至3.5～4，得到混合液b；(2)将得到的混合液b在恒温水浴中搅拌，在搅拌过程中滴加醚化蜜胺树脂；再将混合液b升温至62～66℃，保温4～6分钟；(3)用浓度为2～5mol/l的醋酸溶液调节步骤(2)得到的混合液b的ph值至7～8，，所得到的变色微胶囊都呈现球形，胶囊表面不平滑，平均粒径为15.18μm，粒径分布较窄，其变色微胶囊耐溶剂及耐酸碱性较好，耐热性可达198.58℃。然而，上述变色微胶囊墨水的粒径大，用于打印墨水使用时易堵喷头。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热可擦微胶囊颗粒及其制备方法和应用、热可擦墨水及其应用。本发明提供的热可擦微胶囊颗粒粒径小，不会堵塞打印喷头，采用该热可擦微胶囊颗粒的热可擦墨水通过热敏反应与红外加热配合即可实现字迹消色与纸张复原，纸张循环简单且循环利用率高。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种热可擦微胶囊颗粒的制备方法，包括以下步骤：

4、将乙二胺四乙酸、氢氧化钠、甲基乙烯基醚马来酸酐和水第一混合，得到混合水相；

5、将结晶紫内酯、双酚af和4-苄氧基苯基乙基葵酸酯进行液化，得到染料液；

6、将所述染料液与所述混合水相第二混合，调节ph值至4～4.3，乳化，得到染料乳液；

7、将甲醛和尿素溶解于水中，将所得甲醛-尿素溶液的ph值调节至8.2～8.8，进行加成缩合反应，得到脲醛树脂液；

8、将所述染料乳液滴加到所述脲醛树脂液中，进行包覆-吸附，调节ph值至3～3.4，固液分离，将所得固相进行冷冻，得到热可擦微胶囊颗粒；所述热可擦微胶囊颗粒的平均粒径为0.5～0.6μm。

9、优选地，以质量份数计，所述混合水相的制备原料包括：乙二胺四乙酸0.5～1份，氢氧化钠5～8份，甲基乙烯基醚马来酸酐10～30份，水150～250份；

10、所述第一混合的温度为80～110℃。

11、优选地，以质量份数计，所述染料液的制备原料包括：结晶紫内酯2～6份，双酚af5～10份，4-苄氧基苯基乙基葵酸酯40～80份；

12、所述液化的温度为100～150℃。

13、优选地，所述混合水相与染料液的质量比为165.5～289：47～96；

14、所述乳化的温度为75～95℃，所述乳化为高速乳化，所述高速乳化的搅拌速度为2000～3000r/min。

15、优选地，以质量份数计，所述甲醛-尿素溶液的制备原料包括：甲醛10～20份，尿素5～10份，水20～30份；

16、所述加成缩合反应的温度为65～85℃，时间为1～3h。

17、优选地，所述染料乳液中染料液和混合水相的总质量与甲醛-尿素溶液的质量之比为212.5～358：35～60；

18、所述包覆-吸附的温度为65～90℃，时间为4.5～6h；

19、所述冷冻的温度为-30～-20℃。

20、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的热可擦微胶囊颗粒，平均粒径为0.5～0.6μm。

21、本发明还提供了上述技术方案所述的热可擦微胶囊颗粒在墨水中的应用。

22、本发明还提供了一种热可擦墨水，以质量份数计，制备原料包括：上述技术方案所述的热可擦微胶囊颗粒10～20份，水溶性树脂0～60份，分散剂0～3份，粘度调节剂0～8份，保湿剂0～1份，水50～100份。

23、本发明还提供了上述技术方案所述的热可擦墨水在打印中的应用。

24、本发明制备的热可擦微胶囊颗粒的平均粒径为0.5～0.6μm，粒径小，应用于打印时不会堵塞喷头。本发明制备的热可擦微胶囊颗粒以结晶紫内酯为颜料，以双酚af为显色剂；同时，为提高墨水温变敏感度，到达指定温度后迅速变色，以4-苄氧基苯基乙基葵酸酯为敏化剂，具有高温(60～70℃)无色，低温(至-10℃以下)蓝色的特点，提高了墨水温变敏感度，到达指定温度后迅速变色。而且，本发明以脲醛树脂为壁材形成微胶囊，营造稳定热敏反应环境，使得本发明提供的热可擦微胶囊颗粒能够用于制备热敏墨水。

25、本发明提供的热可擦墨水中热可擦微胶囊颗粒的平均粒径为0.5～0.6μm，粒径小，使其适配喷墨打印机的打印过程与喷头口径，有效解决传统热可擦墨水粒径过大、易堵喷头的问题。本发明以水为溶剂，绿色环保。本发明提供的热可擦墨水主要原理为热敏反应与红外加热，二者配合实现字迹消色与纸张复原，纸张循环简单且循环利用率高。本发明创造性融合热敏墨水与家用打印机，缩短传统纸张再生流程，在日常打印中实现纸张即时循环利用，且循环过程无温室气体与有毒物质排放。且本发明提供的热可擦墨水具有打印字迹清晰、颜色鲜艳、污染小的特点，应用于办公、学习、家庭等日常打印场景，有效解决了打印纸再利用困难、纸张资源浪费严重的问题，实现了降本节能、降碳减排。

26、本发明通过添加分散剂，能够提高热可擦墨水中的色料分散度以及调节热可擦墨水的黏度。本发明通过添加保湿剂，延长了热可擦墨水的保存时效。本发明通过添加分散剂，能够更好的分散难于溶解于水的成分，同时能够防止颗粒的沉降和凝聚。本发明通过添加粘度调节剂，能够调整墨水黏度，使其黏度位于喷墨打印机工作范围内。本发明提供的热可擦墨水的溶剂为水，与油性热可擦墨水相比更环保。

技术特征：

1.一种热可擦微胶囊颗粒的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量份数计，所述混合水相的制备原料包括：乙二胺四乙酸0.5～1份，氢氧化钠5～8份，甲基乙烯基醚马来酸酐10～30份，水150～250份；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量份数计，所述染料液的制备原料包括：结晶紫内酯2～6份，双酚af 5～10份，4-苄氧基苯基乙基葵酸酯40～80份；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合水相与染料液的质量比为165.5～289：47～96；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量份数计，所述甲醛-尿素溶液的制备原料包括：甲醛10～20份，尿素5～10份，水20～30份；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述染料乳液中染料液和混合水相的总质量与甲醛-尿素溶液的质量之比为212.5～358：35～60；

7.权利要求1～6任一项所述制备方法制得的热可擦微胶囊颗粒，平均粒径为0.5～0.6μm。

8.权利要求7所述的热可擦微胶囊颗粒在墨水中的应用。

9.一种热可擦墨水，以质量份数计，制备原料包括：权利要求7所述的热可擦微胶囊颗粒10～20份，水溶性树脂0～60份，分散剂0～3份，粘度调节剂0～8份，保湿剂0～1份，水50～100份。

10.权利要求9所述的热可擦墨水在打印中的应用。

技术总结
本发明提供了一种热可擦微胶囊颗粒及其制备方法和应用、热可擦墨水及其应用，涉及热敏墨水技术领域。本发明制备的热可擦微胶囊颗粒的粒径小，有效解决传统热可擦墨水易堵喷头的问题。采用该热可擦微胶囊颗粒的热可擦墨通过热敏反应与红外加热配合实现字迹消色与纸张复原，缩短传统纸张再生流程，在日常打印中实现纸张即时循环利用，且循环过程无温室气体与有毒物质排放。且本发明提供的热可擦墨水具有打印字迹清晰、颜色鲜艳、污染小的特点，应用于办公、学习、家庭等日常打印场景，有效解决了打印纸再利用困难、纸张资源浪费严重的问题，实现了降本节能、降碳减排，具有实际应用价值。

技术研发人员：陈湘萍,郭林龄,丁兰若,卞郁彤,郭林海
受保护的技术使用者：湖南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5