墨水的知识1.docx
《墨水的知识1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《墨水的知识1.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
墨水的知识1
墨水的知识1
书写墨水是人们每天使用的日用化学品之一，但人们对有关墨水的性能并不十分了解。
为了全面认识现有墨水的性能，为将来开发新型墨水打好基础，我们收集了市场上的20多种书写墨水展开研究。
首先测定了它们的pH值，总结出它们的酸碱性规律；然后由液相色谱分析，对墨水成分进行了比较；最后，进行了190次交叉混合试验，对试验结果进行了必要的分析与讨论。
墨水制造的科学是多种活动的综合，化学在其中起了关键性的作用[1]。
20世纪下半叶，随着材料科学的发展，书写墨水也有了相应的发展，如中性墨水、光敏水解墨水、喷墨打印墨水的出现，它们具有的功能特性和环保理念，使书写墨水进入了一个新阶段。
但是，对传统墨水的研究仍可以为开发新型墨水提供一些有益的参考。
10.1仪器与试剂
10.1.1仪器
pHS—2ST型数显酸度计、YXJ—1电动离心机、Waters液相色谱仪、510型泵、V6K进样器、730型色谱数据处理机、441型检测器，NovapakC18（3.9mm′150mm）柱、检测波长546nm。
10.1.2药品
草酸氢钾（AR），甲醇（AR），离子对试剂（IPRA），盐酸，氢氧化钠，双氧水，蒸馏水等。
10.1.3墨水试样
表10.1墨水试样的品种和生产厂家
编号
品 种
生产厂家
编号
品 种
生产厂家
1
白鹭蓝黑墨水
太原白鹭文具厂
11
博士纯蓝墨水
上海英雄金笔厂有限公司
2
熊猫纯蓝墨水
太原白鹭文具厂
12
博士蓝黑墨水
上海英雄金笔厂有限公司
3
老板蓝黑墨水
天津市天津墨水厂
13
博士黑墨水
上海英雄金笔厂有限公司
4
老板黑墨水
天津市天津墨水厂
14
鸵鸟蓝黑墨水
天津市鸵鸟墨水有限公司
5
英雄纯蓝墨水
上海墨水厂
15
鸵鸟纯蓝墨水
天津市鸵鸟墨水有限公司
6
英雄蓝黑墨水
上海墨水厂
16
鸵鸟碳素墨水
天津市鸵鸟墨水有限公司
7
英雄碳素墨水
上海墨水厂
17
鸵鸟绘图墨水
天津市天津墨水厂
8
奥林丹纯蓝墨水
上海奥林丹文化用品有限公司
18
泸光绘图墨水
上海墨水厂
9
奥林丹蓝黑墨水
上海奥林丹文化用品有限公司
19
上海碳素墨水
上海墨水厂
10
奥林丹碳素墨水
上海奥林丹文化用品有限公司
20
Quink优质书写黑墨水
上海派克笔有限公司
10.2墨水pH的测定与结果分析
10.2.1墨水pH的测定
各种墨水均呈现一定的pH值，不同类型的墨水其pH值各不相同，墨水的酸度愈高（pH值愈小），对纸张纤维素的破坏就愈大，因此墨水的pH值也是衡量墨水质量的指标之一，我们应用pHS—2ST型交直流两用酸度计，使用交流220V电源，在常温下测定了二十种墨水的pH值，结果如表1。
表10.2 各种墨水的pH测定结果
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
PH值
1.84
2.05
1.58
10.38
1.92
1.79
4.04
1.98
1.68
4.97
编号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
PH值
2.12
1.72
9.44
1.78
1.72
8.50
7.82
7.46
4.68
2.94
10.2.2测定结果分析
在上述20种墨水中，有15种是酸性的，有5种是碱性的。
所有纯蓝墨水、蓝黑墨水都是酸性的，pH值在1.5~2.2之间。
大多数蓝黑墨水的pH值要比同一牌子的纯蓝墨水的pH值略小，个别牌子的蓝黑墨水的pH值要比同一牌子纯蓝墨水的pH值略大。
由于它们的酸性较强，对纸张有腐蚀作用，因此，不宜用于书写需要长期保存的档案资料。
黑墨水有的呈碱性，也有的呈酸性。
如老板纯黑墨水的pH为10.38，博士黑墨水的pH为9.44，两者都呈碱性；而派克纯黑墨水的pH为2.94，是酸性的。
碳素墨水既有酸性的、也有碱性的。
酸性碳素墨水的pH值一般在4~5之间，如英雄碳素墨水的pH为4.04，奥林丹碳素墨水的pH为4.97，上海碳素墨水的pH为4.68，它们对纸张的腐蚀程度较小，鸵鸟碳素墨水则是碱性的，pH为8.50，它们都适用于书写需要长期保存的档案资料。
我们收集到的两种绘图墨水都是略偏碱性，鸵鸟绘图墨水的pH为7.82，泸光绘图墨水的pH为7.46，从酸度上看最接近于中性，是理想的书写墨水，因为它们对纸张的腐蚀程度较小。
10.3纯蓝墨水和蓝黑墨水的液相色谱分析
为了了解不同产地、不同牌号蓝黑墨水或纯蓝墨水等在组成上是否相同，对一些样品进行了液相色谱分析[2]。
10.3.1墨水溶液配制与条件选择
分别取墨水样品2滴于5m1试管中，加入2ml0.05%草酸氢钾，混合均匀，制成待测液。
流动相条件选择：
以甲醇百分含量、离子对试剂浓度、流动相流量为三个因素，各选择三个不同水平，按正交表配制流动相实验（实验过程略）。
结果表明，甲醇含量为45.0%（v/v），IPRA为0.005ml/L，流动相流量为1.0ml/min时效果最佳。
流动相的确定：
流动相确定原则是同一种墨水在不同流动相条件下，色谱峰峰数越多条件越优，峰数相同分离度越大越佳，在达到分离度要求情况下，保留时间小者条件为好。
选择1号、2号、3号、4号蓝黑墨水液，分别用9种不同流动相条件实验，结果表明甲醇含量为45.0%（v/v），IPRA为0.005ml/L，流动相流量为1.0ml/min时分析效果最佳。
10.3.2 墨水成分的测定
用选择出流动相条件对10种不同产地和不同牌号蓝黑墨水进行分析，结果见表10.3。
表10.3 10种蓝黑墨水色谱数据
序号
峰数（个）
最强峰（min）
tR（相对峰强）
a 6 6.80
b 6 6.80
c 6 7.20
d 5 6.64
e 6 6.72
f 5 6.64
g 5 6.24
h 6 6.80
i 8 7.12
j 7 1.09
2.46（10.0）、4.24（26.0）、4.64（22.1）、5.44（24.2）、6.08（62.3）、6.80（100）
3.20（28.1）、4.08（48.2）、4.56（42.4）、5.36（36.6）、6.00（88.0）、6.80（100）
3.20（10.5）、4.24（22.4）、4.80（21.0）、5.44（24.4）、6.22（60.2）、7.20（100）
3.28（11.5）、4.56（28.5）、
5.36（42.3）、6.20（88.5）、6.64（100）
3.20（7.9）、4.00（19.7）、4.56（21.0）、5.12（22.7）、6.00（68.0）、6.72（100）
3.04（5.5）、4.56（13.7）、
5.36（3.73）、6.64（100）、10.08（1.8）
2.96（4.9）、4.56（20.4）、
5.04（23.2）、6.68（65.9）、6.24（100）
2.93（17.0）、3.60（17.7）、4.56（27.3）、4.96（26.3）、6.23（61.4）、6.80（100）
3.20（22.0）、4.24（39.6）、4.56（25.4）、6.08（47.4）、7.12（100）、8.4（6.7）、10.48（1.7）、11.60（1.3）
2.00（4.0）、4.16（18.4）、4.56（19.0）、5.36（18.7）、5.92（47.6）、17.09（100）、8.08（5.8）
结果表明，这些墨水中普遍含有两种或两种以上的染料，不同产地和不同牌号的墨水染料组成上有所不同。
即使同为蓝黑墨水，产地不同时液相色谱测得的峰数、峰值也各不相同。
蓝黑墨水的峰数一般为5~8个，最强峰分别出现在6.24、6.64、6.72、6.80、7.12、7.20/min等处。
10.3.3 结果分析
蓝黑墨水、蓝墨水中的染料一般为酸性染料与直接染料，含有羧基和磺酸基等易解离基团，在非极性液相柱上无保留。
加入离子对试剂可以和染料离子形成非极性分子，可以反相色谱法测定。
由于染料解离的离子不同，形成的非极性分子互不相同，其色谱峰值、峰数、峰形各不相同。
10.4墨水的交叉混合试验
通常认为不同颜色、不同厂家的墨水不能混合使用。
如需另换墨水，要撤掉剩余的墨水，再将自来水笔用温水洗净，方可吸入所需的墨水。
否则，不同的墨水会发生化学反应，产生沉淀物，阻塞通道，影响钢笔出水。
为了弄清楚各种墨水究竟能否混用，我们对二十种墨水进行了190次交叉混合试验[3]。
10.4.1试验方法
分别取2ml墨水试样放入二十支25ml的比色管中，加水稀释至刻度线，配成稀溶液，目的是为了便于观察。
各取稀溶液2ml于190支洁净的离心管中，两两交叉混合、摇匀后放置2小时，然后放入离心机离心五分钟，静置观察。
10.4.2结果分析
实验结果显示，纯蓝墨水与纯蓝墨水、纯蓝墨水与蓝黑墨水、蓝黑墨水与蓝黑墨水混合后既无沉淀产生，也无褪色现象，所以，纯蓝墨水与蓝黑墨水之间都可以混合使用。
这是因为纯蓝墨水与纯蓝墨水的成分基本一致，性能相似，且都为酸性；蓝黑墨水中含有纯蓝墨水的主要成分，都为酸性，他们之间也可混合使用。
通常人们认为的“不同墨水不可以混用”的看法并不是完全正确.
黑墨水与其它墨水混合大部分有沉淀，但由于它的浓度和颜色的影响，使得个别实验无法断定究竟是否有沉淀。
这是因为黑墨水主要成分是高级黑色有机染料，属于染料型墨水。
由于黑墨水既有酸性的也有碱性的，显然所含的黑色有机染料不相同，化学环境也不同。
由于介质的酸碱变化会引起分子结构变化，从而产生颜色变化或沉淀，因此不仅黑墨水与其它墨水不能混合，而且不同品牌的黑墨水之间混合也可能产生沉淀。
而碳素墨水和绘图墨水绝对不可以与其它任何墨水混用，如7号英雄碳素墨水、16号鸵鸟碳素墨水、17号鸵鸟绘图墨水、18号泸光绘图墨水、19号上海碳素墨水，凡与之混合的墨水均有沉淀产生。
同是碳素墨水或同是绘图墨水也可能出现沉淀。
这是因为碳素墨水和绘图墨水都属于颜料性墨水，主要着色颜料是炭黑[3]，有时也添加一些直接黑染料。
炭黑是一种不亲水的黑色粉末，即使将炭黑磨的很细，加水后也不能制成墨水，必须经过特殊处理或添加具有特殊功能的助剂才能制成墨水。
这些墨水具有胶体的性质，添加电解质或改变酸碱性都有可能引起胶体的破坏。
试验表明，碳素墨水既有酸性的也有碱性的，我们收集到的绘图墨水略显碱性，由于所加的稳定剂差异很大，形成的胶粒带有不同的电荷，因此，碳素墨水、绘图墨水不仅不能与其它墨水混合，而且不同品牌的碳素墨水、绘图墨水之间混合也会产生沉淀。
将上述190个交叉结果放置一星期继续观察。
现象基本一致。
升级会员 