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墨水成分研究（正文部分用word写的，存在一些化学分子式，如果不能显示，请下载附件查看） 一直以来饱受金卓下水不畅的折磨，温水浸泡、超声波清洗、洗涤灵去油等各种清洗办法都用尽了，症状丝毫没有好转。 不隐瞒的说，我的确动过调整笔尖总成的念头。可是，对着灯光仔细检查笔尖，金卓的中缝清晰可见，显然没有动手术的必要，看来还是从墨水入手吧。 从大为那里定了４００１墨水，上到金卓里一试——立竿见影啊～！在道林纸的笔记本上连续书写了３个多小时一笔未断！看来墨水的问题很大！于是我有了研究一下墨水成分以及各起什么作用的念头。 立马动身跑到图书馆一查还真有这么一本写墨水的书——中国轻工业出版社出版的《墨水制造工》。书中详述了墨水的成分、特性、化学原理以及制造工艺，不敢独享，用上了４００１的金卓摘抄了一些供大家一同研究。 大家日常上到墨水笔中的墨水主要是鞣酸墨水（蓝黑墨水）、染料墨水或碳素墨水。我主要把精力放在鞣酸墨水和染料墨水上，至于碳素墨水我就不说了，各位有兴趣也可以补充上来。 现在开始说墨水中的主要成分： 一、单宁酸 对于鞣酸墨水（蓝黑墨水），它之所以能够由蓝绿色变成黑色，主要是因为墨水中含有单宁酸（Tannic Acid）。单宁酸的化学分子式file:///C:/temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif，相对分子质量1701.22。 单宁酸是淡黄色至浅褐色的无定形轻质粉末松散有光泽的鳞片状或海绵状固体，味涩无臭，有强烈的收敛性，可燃。裸露在空气中极易被氧化，颜色变深。 单宁酸易溶于水，呈典型胶体溶液。室温下至高温情况下，单宁能不断提高其酸溶液的浓度，即在水中他具有无限溶解性。 单宁的胶体性质：属亲水性的微粒胶体。 单宁酸的化学性质呈酸性，与三价铁盐反应生成蓝绿色至黑色的化合物。因此，单宁酸是强还原剂具有强烈的氧化能力，其氧化物呈现较深的颜色。 单宁酸在墨水中通常与硫酸亚铁反应，生成无色的鞣酸亚铁并溶解于水，久存或与空气接触后逐渐氧化成黑色的鞣酸高铁，与染料共存的蓝黑色字迹增强了墨水字迹的耐久性，因此此种墨水适合用于对文档字迹耐久性要求高的场合。
二、没食子酸（Gallic Acid） 没食子酸又名棓酸、五倍子酸。化学名称：3、4、5—三羟基苯甲酸，含一分子的结晶水。 没食子酸由单宁酸发酵或加酸水解，经提取结晶脱色精制而得。 没食子酸的分子式为file:///C:/temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif，相对分子质量188.14。 没食子酸的外观为白色或者浅黄色针状晶体粉末，遇光照变为棕褐色。没食子酸有绢丝光泽，味酸涩，具有收敛性。加热至100-120℃失去结晶水呈白色粉末。 没食子酸在冷水中溶解度不及单宁，但它易溶于沸水，能溶于甘油、乙醇等有机溶剂。 没食子酸与亚铁盐作用不发生沉淀，但逐渐氧化后能生成不溶性的没食子酸高铁。没食子酸能够与铁、铋等多种金属盐产生有色络合物反应。 在墨水中的作用：没食子酸与亚铁盐作用，放置或逐渐氧化后生成不溶于水的黑色没食子酸高铁，能提高墨水字迹的耐水、耐晒坚牢度。没食子酸与单宁酸两者存在互相增溶作用，所以墨水中往往将两种溶液混合使用，既能放置没食子酸析出，又可增加单宁酸的扩散度。 三、硫酸 硫酸的化学性质就不再赘述，相信凡是初中化学还没忘的朋友都知道。 硫酸在墨水中用作稳定剂。在鞣酸墨水（蓝黑墨水）中用量控制在1.5-2.5ｇ／Ｌ为佳。借以延缓亚铁盐氧化成高铁盐。 鞣酸＋硫酸亚铁file:///C:/temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.gif鞣酸亚铁＋硫酸 此为可逆化学反应。向右进行，则溶液中有大量鞣酸亚铁，因氧化而迅速变为黑色鞣酸高铁；如果在墨水中加入硫酸，迫使反应逆向进行，则溶液中有较多的游离的鞣酸和硫酸亚铁，墨水变黑的速度也会趋于减小。所以，墨水中pH值愈大，变黑越快，稳定性越差；pH值愈小，变黑俞慢，但稳定性好。根据实践证明，鞣酸铁墨水（蓝黑墨水）pH值在1.90-2.05为宜（酸性好强！） 四、硫酸亚铁（Ferrous Sulfate) 单宁酸铁的色泽不如没食子酸铁的色泽深，但前者耐水坚牢度比后者强，所以单宁酸和没食子酸并用，与硫酸亚铁生成的铁盐，其变黑和耐水性都对墨水质量有利。 书写自己变黑的深度主要取决于墨水中含铁量的多少。含铁量越多，色泽越深，反之越淡。当然，还要有适当的鞣酸物质相配合。根据日本牧锐夫见解：１分子单宁酸，３分子没食子酸，８分子硫酸亚铁之比，即两酸分子量总数对硫酸亚铁分子量总数之比为2264:2224=1.02:1。由于硫酸亚铁分子量比铁分子量大五倍，因此两酸分子量总数对铁分子量总数之比为 ： 2264:445=1.02:0.2=5.1:1 上述比例为比较合适的比例。所以，通常墨水中的鞣酸物质比铁盐稍微过量，对墨水稳定性更好。 下面该说说影响墨水洇纸、易干以及流动性的主要因素了。各位苦于自己的爱笔不出水或者断墨的朋友们可要瞪大眼睛看了。 五、甘油Glycerin 甘油，化学名称1、2、3—丙三醇。分子式file:///C:/temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.gif，相对分子量92.09。 在墨水中，甘油用作润湿剂。它是肥皂工业的副产品，或糖类经发酵制成和以丙烯为原料制得合成甘油。不过合成甘油不适宜制作墨水。 甘油粗制品略呈黄色，气味难闻，含有盐分，常呈酸性或碱性。 墨水制造使用的甘油（精制甘油）要求呈现中性，不含盐分，质量分数95.0%-98.5%。 甘油的性质：它是无色至微黄色透明的粘滞性液体，味甜无臭无毒。相对密度1.2613（20℃/4℃），沸点290℃（分解）。 甘油吸水性很强，能从空气中吸收水分，能以任意比例与谁和乙醇相混溶。稀释时产生少量的热。 甘油水溶液在浓度在70%以下时，含量越大冰点越低，因此甘油水溶液可做防冻剂。甘油不溶于油脂。高纯度甘油在低温下会有结晶产生，遇热即熔融。 甘油在墨水中的作用：甘油在墨水中用作吸湿剂，使墨水在鼻尖上保持湿润，不易干结。但用量过大时候，会造成洇纸或影响书写字迹的干燥速度。 六、乙二醇（Ethylene Glycol) 化学名称甘醇，1、2亚乙基二醇。分子式file:///C:/temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.gif，相对分子量62.06。 与甘油混合用作墨水的湿润剂，也可以用作防冻剂和溶剂。有毒，长期使用乙二醇会引起中枢神经系统和肾脏的损害，对眼睛粘膜有刺激性。 性质：无色透明或微黄色粘稠液体，无机械杂质。粘度低于甘油，相对密度1.1135，沸点197.6℃。能与水、甘油、乙醇等混溶。有甜味，有很大的吸湿性和渗透作用。 乙二醇在墨水中的作用：乙二醇在墨水中用作吸湿剂，是墨水在笔尖上保持湿润，不易干结，但其渗透作用能使书写字迹在纸上即时干燥，防止涂抹。乙二醇在墨水制造中还用作乳化香精的助溶剂。使用时，先用10倍左右的水稀释乙二醇，然后再与其它原料混合，操作时应戴防护用品。 七、表面活性剂及拉开粉BX(Surfactant and Nekal BX) 表面活性剂是一种有双亲性结构的有机化合物，至少有两种极性和亲液性，它迥然不同的基团部分称为亲水基（憎油基）和（亲油基）憎水基，这种双亲极性结构特征，使它即使在浓度很低的溶液中也能选择性定向吸附在液－液，气－液或固－液系统的表面或界面，使表面张力或界面能有显著的改变。 表面活性剂往往有润湿、渗透、乳化、分散、助溶、去污、发泡等多种作用。 目前，表面活性剂有2500多种，按亲水基在水中电离情况的不同分为四类： 阴离子表面活性剂。分子的水溶液亲水基活性部分带有负电荷； 阳离子表面活性剂。分子的水溶性亲水基带有正电荷； 非离子表面活性剂。亲水基在水中不电力，往往由一定数量含氧基团构成； 两性表面活性剂：分子中即有碱性基又有酸性基，它的水溶性基团是带负电荷亲水基和带正电荷亲水基共同存在的。 表面活性剂的亲水基一般都是羟酸基、磺酸基、硫酸基、聚氧乙烯基、季铵盐和磷酸脂盐等。亲油基通常是file:///C:/temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif的烃基含有苯、酯、酣、胺、酰胺等基团以及双键烷基。 表面活性剂是墨水中最常见的添加剂，虽然加入少量，但能显著降低墨水的表面张力，使墨水书写流利性和稳定性都得到改善。由于墨水中染料和单宁酸等胶体分子都带有负电性，为防止沉淀，墨水制造工艺中多选用阴离子型或非离子型表面活性剂。如拉开粉ＢＸ等。 拉开粉ＢＸ，又称为渗透剂ＢＸ，化学名称丁基萘磺酸纳，属于烷基芳萘磺酸盐型的表面阴离子表面活性剂。它是一种常用的拉开粉。 主要成分1,２－正二丁基萘－６－磺酸钠或1、4－二正丁基萘－６－磺酸钠，由缩合磺化时得到的异构体不同，其化学结构式也不尽相同，有正丁基萘磺酸钠、异丁基萘磺酸钠和双正丁基萘磺酸钠等。分子式file:///C:/temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.gif，相对分子量342.43。 性质：BX，呈米白色或淡黄色粉末。有效物含量在60％－65％，pH7-8.5。极易吸潮，易溶于水。在硬水、盐水、酸性及弱碱性液体中很稳定。除具有很好渗透性外，还兼具乳化、扩散和起泡的功能。 在墨水制造中，拉开粉用作润湿剂和渗透剂。降低墨水表面张力，提高书写流利性和润滑手感。拉开粉溶于墨水中，其亲水基一端趋向极性溶液墨水内部；憎水基一端聚集于墨水表面，形成规则的定向排列，起到一种表面封缄作用，防止墨水氧化沉淀，增强墨水的稳定性。可以与其他阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂，或直接与染料、酸性染料混用。 八、分散剂（DisperserN) 即扩散剂NNO。能使物质分散于水等介质中而成为胶体溶液，降低微粒或微滴之间的缔合作用而防止絮凝。常用于染料、油墨、水不溶性染料的湿研磨。也用作乳化剂和稳定剂。具备优良的分散性能，且不产生泡沫。分散剂N，是萘磺酸与甲醛混合后用火碱中和而成的。 九、石碳酸（Phenol) 化学名苯酚，用作防霉剂，能抑制和杀死大部分细菌的繁殖体。但毒性较大，已逐步被替代。苯酚在水中用量在0.1％左右。 也可用二硫氰基甲烷0.03％，防霉效果显著。 用法，先用乙醇完全溶解，最后投入配制容器中，有一定毒性，操作时要带口罩及手套。 另外，苯甲酸、水杨酸、备防多file:///C:/temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.gif等代用品也可以试验。 十、各种着色剂 不再详述，读者如有兴趣可参考《墨水制造工》（中国轻工业出版社）Ｐ１６页以后的部分。 累死我了！在图书馆摘抄了不少，现在又码字码了3700，希望对于各位朋友选择墨水，DIY墨水提供些参考！
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发表于 2013-4-14 20:54
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