本發(fā)明涉及一種納米銀和明膠改性的抗菌墨汁及其制備方法，屬于書畫用具領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在中國的傳統(tǒng)藝術(shù)中，書法占據(jù)十分重要的地位，非常具有中國民族特色。與書法息息相關(guān)的文房四寶之一的墨，使用歷史也非常悠久，可以追溯到數(shù)千年前。作為中國藝術(shù)領(lǐng)域中不可或缺的藝術(shù)表現(xiàn)用品，應(yīng)將墨的性能不斷改進(jìn)，將其完善，進(jìn)而傳承下去，發(fā)揚(yáng)光大。
現(xiàn)今市場上也有很多墨汁在售賣，種類多樣，基本都是采用炭黑、動(dòng)物膠料制成，由于膠料易腐壞，為防止墨產(chǎn)品變質(zhì)，以加入苯酚、二甲酚等有毒物質(zhì)作為防腐劑，來抑制細(xì)菌生長，從而延長墨汁的保存。這類防腐劑的加入，讓墨汁的安全性差且氣味難聞，長期的使用、吸入和用后的排放勢必會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成不良影響。目前技術(shù)發(fā)明領(lǐng)域中，有很多關(guān)于墨類產(chǎn)品的發(fā)明專利，但多數(shù)著重于墨汁的光亮度提高等問題的研究。對(duì)于替代墨汁中苯酚這類防腐劑，從而提高墨汁抗菌安全性的問題未有明顯改進(jìn)。
明膠相對(duì)于骨膠，制備工藝更精細(xì)，有著更好的膠黏作用和分散作用。納米銀對(duì)大腸桿菌、金黃葡萄球菌、沙眼衣原體等數(shù)十種致病微生物都具有顯著的抑制和殺滅作用，廣譜殺菌且無任何的耐藥性，同時(shí)，納米銀對(duì)細(xì)胞的生長無任何毒性反應(yīng)，對(duì)皮膚也無刺激，使其廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)療制造、綠色家電等領(lǐng)域。但是將納米銀和明膠同時(shí)用于墨汁的改性尚未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有墨汁等墨類制品的生物安全性低、氣味大等問題，提供一種納米銀和明膠改性的抗菌墨汁及其制備方法，制備得到的抗菌墨汁抗菌性強(qiáng)、無毒無臭，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種納米銀和明膠改性的抗菌墨汁，包括以下重量份配比的配料：
墨碳粉10，
明膠溶液60-540，
銀鹽0.0025-1.8，
還原劑0.0015-0.9，
乳化劑0.5-10，
潤濕劑0.5-15，
香料0-1。
其中，墨碳粉可以選自現(xiàn)有技術(shù)中各類碳黑。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，明膠溶液的重量份為240-420，更優(yōu)選為300-360，明膠溶液的濃度為1-2wt%。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述明膠是從動(dòng)物的皮、骨、跟腱或鱗等結(jié)締組織中提取出來制備的明膠。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，銀鹽的重量份為0.1-0.7，更優(yōu)選為0.12-0.3，所述銀鹽選自硝酸銀或銀氨中的一種或多種。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，還原劑的重量份為0.05-0.35，更優(yōu)選為0.06-0.15，所述還原劑選自抗壞血酸、硼氫化鈉、水合胺、檸檬酸鈉、葡萄糖或雙氧水，更優(yōu)選為抗壞血酸。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，乳化劑的重量份為4-8，更優(yōu)選為5.5-7.5，所述乳化劑選自土耳其紅油。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，潤濕劑的重量份為1-8，更優(yōu)選為2-4，所述潤濕劑選自甘油、三羥甲基丙烷或1,2,4-丁三醇，更優(yōu)選為甘油。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，香料的重量份為0.05-0.5，更優(yōu)選為0.08-0.1，所述的香料選自樟腦油、龍腦細(xì)粉、樟腦粉中的一種或多種。
本發(fā)明還保護(hù)上述抗菌墨汁的制備方法，包括以下步驟：
1）將明膠溶于水中制備濃度為1-2wt%的明膠水溶液備用；
2）取合適重量份配比的銀鹽溶于合適重量份配比的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻；
3）取合適重量份配比的抗壞血酸或硼氫化鈉，溶于合適重量份配比的步驟1所述的明膠溶液中，攪拌均勻，調(diào)節(jié)ph=5-11；
4）將攪拌均勻的抗壞血酸溶液慢慢滴加到攪拌均勻的硝酸銀溶液中，30-80℃下攪拌，反應(yīng)0.5-4h，制備得納米銀溶液；
5）取墨碳粉，研磨成細(xì)碳粉備用；
6）取合適重量份配比的細(xì)碳粉慢慢加入到上述反應(yīng)完畢后的納米銀溶液中，不斷攪拌使其分散均勻；
7）向上述混合物內(nèi)加入合適重量份配比的香料、乳化劑和潤濕劑，再次攪拌使其充分混合后，研磨至細(xì)膩均勻，即得到所述的抗菌墨汁。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟3）的ph為9.5。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟4）的反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為1.5h。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的研磨采用球磨或研缽手磨。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
1）本發(fā)明提供的納米銀抗菌墨汁，以明膠為助劑合成納米銀，再制備成墨汁，有效地改善了明膠高營養(yǎng)性而容易受到細(xì)菌侵染的問題，使得制備出的墨汁抗菌性得到大幅提升，且由于納米銀的生物安全性，相對(duì)于傳統(tǒng)墨汁的氣味難聞、有毒性，本發(fā)明制備出的墨汁無毒無臭，使用安全性高。制備過程中采用球磨、研缽手磨工藝，對(duì)墨汁中炭黑顆粒的細(xì)度進(jìn)行了有效控制，且制備過程綠色環(huán)保，制備工藝簡單。在提高墨汁抗菌安全性和改善氣味的同時(shí)，制備出的納米銀墨汁具有墨跡黑亮、層次感強(qiáng)、不易跑墨、書寫順滑的特性。
2）在墨汁的制造中，使用明膠作為膠黏劑和分散劑，在書寫時(shí)，可以使炭黑顆粒滲透進(jìn)紙張上或其他物質(zhì)上時(shí)被更好的固定，有效防止墨的脫落，同時(shí)保證墨能在研磨稀釋成液體后在短期內(nèi)不易沉淀。除此之外，明膠還在墨汁制造中起到潤滑書寫、提高字跡光澤的作用。但是由于明膠的高營養(yǎng)性，使其容易受到細(xì)菌的侵蝕，制備出的墨汁容易腐壞變質(zhì)。
3）制備過程中采用球磨、研缽手磨工藝，對(duì)墨碳粉細(xì)度進(jìn)行了有效控制，使墨汁書寫后的字跡在紙張上附著牢固、不易跑墨。本發(fā)明的墨汁制備工藝簡單，制備過程綠色環(huán)保，在提高傳統(tǒng)墨汁安全性、改善墨汁氣味的同時(shí)，具有墨跡黑度強(qiáng)勁、層次感強(qiáng)、書寫流利順滑、寫后易干、不易跑墨的特性。
現(xiàn)有部分市售墨汁用反射密度計(jì)測試黑度僅為1.35左右，水浸6小時(shí)就會(huì)有跑墨現(xiàn)象，墨汁氣味大，且抗菌測試結(jié)果差。本發(fā)明的抗菌墨汁用反射密度計(jì)測試黑度大于1.47，書寫后的字跡進(jìn)行水浸實(shí)驗(yàn)6小時(shí)甚至12小時(shí)都不跑墨，墨汁無毒無臭，且抗菌測試效果佳。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)qb/t2860-2007中規(guī)定，本發(fā)明可以遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。
附圖說明
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
圖1為自制明膠墨汁、市售墨汁以及本發(fā)明的納米銀和明膠改性的抗菌墨汁抑制大腸桿菌的抗菌實(shí)驗(yàn)36h后對(duì)比圖；
其中a為自制明膠墨汁，b為市售墨汁，c為實(shí)施例1的抗菌墨汁。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1：
1）將明膠溶于水中制備濃度為2wt%的明膠水溶液備用；
2）取重量份配比為0.3的硝酸銀溶于重量份配比為180的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻；
3）取重量份配比為0.15的抗壞血酸溶于重量份配比為180的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻，調(diào)節(jié)ph=9.5；
4）將攪拌均勻的抗壞血酸溶液慢慢滴加到攪拌均勻的硝酸銀溶液中，60℃下磁力攪拌，反應(yīng)1.5h，制備得納米銀溶液；
5）取重量份配比為10的墨碳粉，研磨成細(xì)碳粉備用；
6）取上述細(xì)碳粉慢慢加入到反應(yīng)完畢后的納米銀溶液中，不斷攪拌使其分散均勻；
7）向上述混合物內(nèi)加入重量份配比為0.1的龍腦細(xì)粉、重量份配比為6的土耳其紅油和重量份配比為4的甘油，再次攪拌使其充分混合后，研磨至細(xì)膩均勻，即得到所述抗菌墨汁。
用以上方法制備出的墨汁無異味，抗菌效果好；用反射密度計(jì)測試黑度為1.61；書寫后進(jìn)行水浸試驗(yàn)12小時(shí)不跑墨；可以達(dá)到黑度強(qiáng)勁，不易跑墨，寫后易干，無毒無臭的效果。
實(shí)施例2：
1）將明膠溶于水中制備濃度為2wt%的明膠水溶液備用；
2）取重量份配比為1.35的硝酸銀溶于重量份配比為270的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻；
3）取重量份配比為0.7的抗壞血酸溶于重量份配比為270的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻，調(diào)節(jié)ph=10；
4）將攪拌均勻的抗壞血酸溶液慢慢滴加到攪拌均勻的硝酸銀溶液中，70℃下磁力攪拌，反應(yīng)1h，制備得納米銀溶液；
5）取重量份配比為10的墨碳粉，研磨成細(xì)碳粉備用；
6）取上述細(xì)碳粉慢慢加入到反應(yīng)完畢后的納米銀溶液中，不斷攪拌使其分散均勻；
7）向上述混合物內(nèi)加入重量份配比為0.05的樟腦油、重量份配比為3的土耳其紅油和重量份配比為8的甘油，再次攪拌使其充分混合后，研磨至細(xì)膩均勻，即得到所述抗菌墨汁。
用以上方法制備出的墨汁無異味，抗菌效果很好；用反射密度計(jì)測試黑度為1.54；書寫后進(jìn)行水浸試驗(yàn)12小時(shí)不跑墨；可以達(dá)到黑度強(qiáng)勁，不易跑墨，寫后易干，無毒無臭的效果。
實(shí)施例3：
1）將明膠溶于水中制備濃度為2wt%的明膠水溶液備用；
2）取重量份配比為0.005的硝酸銀溶于重量份配比為60的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻；
3）取重量份配比為0.0025的抗壞血酸溶于重量份配比為60的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻，調(diào)節(jié)ph=9；
4）將攪拌均勻的抗壞血酸溶液慢慢滴加到攪拌均勻的硝酸銀溶液中，50℃下磁力攪拌，反應(yīng)2h，制備得納米銀溶液；
5）取重量份配比為10的墨碳粉，研磨成細(xì)碳粉備用；
6）取上述細(xì)碳粉慢慢加入到反應(yīng)完畢后的納米銀溶液中，不斷攪拌使其分散均勻；
7）向上述混合物內(nèi)加入重量份配比為0.5的樟腦粉、重量份配比為4的土耳其紅油和重量份配比為0.5的1,2,4-丁三醇，再次攪拌使其充分混合后，研磨至細(xì)膩均勻，即得到所述抗菌墨汁。
用以上方法制備出的墨汁無異味，抗菌效果很好；用反射密度計(jì)測試黑度為1.48；書寫后進(jìn)行水浸試驗(yàn)10小時(shí)不跑墨；可以達(dá)到黑度強(qiáng)勁，不易跑墨，寫后易干，無毒無臭的效果。
實(shí)施例4：
1）將明膠溶于水中制備濃度為1.5wt%的明膠水溶液備用；
2）取重量份配比為0.3的硝酸銀溶于重量份配比為150的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻；
3）取重量份配比為0.075的硼氫化鈉溶于重量份配比為150的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻，調(diào)節(jié)ph=8.5；
4）將攪拌均勻的抗壞血酸溶液慢慢滴加到攪拌均勻的硝酸銀溶液中，50℃下磁力攪拌，反應(yīng)2h，制備得納米銀溶液；
5）取重量份配比為10的墨碳粉，研磨成細(xì)碳粉備用；
6）取上述細(xì)碳粉慢慢加入到反應(yīng)完畢后的納米銀溶液中，不斷攪拌使其分散均勻；
7）向上述混合物內(nèi)加入重量份配比為0.08的樟腦油、重量份配比為6的乳化劑和重量份配比為3的潤濕劑，再次攪拌使其充分混合后，研磨至細(xì)膩均勻，即得到所述抗菌墨汁。
用以上方法制備出的墨汁無異味，抗菌效果很好；用反射密度計(jì)測試黑度為1.47；書寫后進(jìn)行水浸試驗(yàn)8小時(shí)不跑墨；可以達(dá)到黑度強(qiáng)勁，不易跑墨，寫后易干，無毒無臭的效果。
實(shí)施例5：
1）將明膠溶于水中制備濃度為2wt%的明膠水溶液備用；
2）取重量份配比為0.15的硝酸銀溶于重量份配比為180的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻；
3）取重量份配比為0.04的硼氫化鈉溶于重量份配比為180的步驟1）所述的明膠溶液中，攪拌均勻，調(diào)節(jié)ph=9；
4）將攪拌均勻的抗壞血酸溶液慢慢滴加到攪拌均勻的硝酸銀溶液中，65℃下磁力攪拌，反應(yīng)1h，制備得納米銀溶液；
5）取重量份配比為10的墨碳粉，研磨成細(xì)碳粉備用；
6）取上述細(xì)碳粉慢慢加入到反應(yīng)完畢后的納米銀溶液中，不斷攪拌使其分散均勻；
7）向上述混合物內(nèi)加入重量份配比為0.1的龍腦細(xì)粉、重量份配比為8的乳化劑和重量份配比為6的潤濕劑，再次攪拌使其充分混合后，研磨至細(xì)膩均勻，即得到所述抗菌墨汁。
用以上方法制備出的墨汁無異味，抗菌效果很好；用反射密度計(jì)測試黑度為1.47；書寫后進(jìn)行水浸試驗(yàn)6小時(shí)不跑墨；可以達(dá)到黑度強(qiáng)勁，不易跑墨，寫后易干，無毒無臭的效果。
圖1為自制明膠墨汁、市售墨汁以及本發(fā)明的納米銀和明膠改性的抗菌墨汁抑制大腸桿菌的抗菌實(shí)驗(yàn)36h后對(duì)比圖，從菌落生長狀況可以說明，未加銀鹽的自制墨汁無抗菌性且菌落生長較多，市售墨汁較未加銀鹽的自制墨汁的菌落生長緩慢，但仍有菌落生長，抗菌效果不佳，本發(fā)明的納米銀和明膠改性的抗菌墨汁未觀察到明顯菌落生長，抗菌效果好。
實(shí)施例1-5制備出的墨汁均無異味，抗菌效果非常好；用反射密度計(jì)測試黑度大于1.47；書寫后進(jìn)行水浸試驗(yàn)6小時(shí)甚至12小時(shí)不跑墨；可以達(dá)到黑度強(qiáng)勁，不易跑墨，寫后易干，無毒無臭的效果。而市售墨汁用反射密度計(jì)測試黑度僅為1.35左右，水浸6小時(shí)就有跑墨現(xiàn)象，墨汁氣味大，且抗菌測試效果不佳。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。