一种尼龙纤维笔头及其制备方法
阅读说明：本技术 一种尼龙纤维笔头及其制备方法 (Nylon fiber pen point and preparation method thereof ) 是由 王苏方 王思铭 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本申请涉及制笔领域,尤其是涉及一种尼龙纤维笔头及其制备方法。一种尼龙纤维笔头,其制备方法为：S1.初步定型；S2.浸胶；将尼龙纤维束牵引浸没于带有胶液的胶水槽中,胶液的厚度为30-50mm,浸胶时间为30-40s；S3.最终成型；浸胶采用的胶液的组分为胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂；本申请的制备方法具有以下优点：采用尼龙纤维制得笔头,这种材质弹性更强,收缩性更大,韧性好；且本申请以胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂混合制得的胶液浸润尼龙纤维笔头,一方面可缩短浸胶时间,另一方面还可提高纤维笔头的韧性,并使尼龙纤维笔头不易分散,书写更顺滑。(The application relates to the field of pen making, in particular to a nylon fiber pen point and a preparation method thereof. A nylon fiber pen point is prepared by the following steps: s1, primarily shaping; s2, gum dipping; drawing and immersing a nylon fiber bundle in a glue tank with glue solution, wherein the thickness of the glue solution is 30-50mm, and the glue dipping time is 30-40 s; s3, final forming; the glue solution used for gum dipping comprises an adhesive, a solvent, modified PVC paste resin and a mildew preventive; the preparation method has the following advantages: the pen point is made of nylon fibers, and the material has stronger elasticity, larger contractibility and good toughness; in addition, the glue solution prepared by mixing the adhesive, the solvent, the modified PVC paste resin and the mildew preventive is used for infiltrating the nylon fiber pen point, so that the gum dipping time can be shortened, the toughness of the fiber pen point can be improved, the nylon fiber pen point is not easy to disperse, and the writing is smoother.)
技术领域
本申请涉及制笔的领域，尤其是涉及一种尼龙纤维笔头及其制备方法。
背景技术
现在用于记号笔生产的主要零件是纤维笔头、纤维储水芯和记号笔墨水。而今随着人们生活、工作、学习的质量、要求不断的提高，对记号笔的书写功能提出了更高的要求和完美的追求。人们不仅仅用它来书写文字和在物件上记号，还想用它来绘图、绘画等。
目前，公开号为CN103754004A的专利公开了一种腈纶纤维笔头的制备方法，包括以下步骤：A：拼条；B：着色、定型；C：上胶；D：预热；E：固化；F：定型；G：裁剪。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：目前的纤维笔头纤维间结合力较差，存在韧性较差的问题，且书写不够顺滑，因此仍有待改进。
发明内容
为了提高笔头的韧性并使笔头的书写更顺滑，本申请提供一种尼龙纤维笔头及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种尼龙纤维笔头的制备方法，采用如下技术方案：
一种尼龙纤维笔头的制备方法，包括以下步骤：
S1.初步定型；将尼龙纤维依次进行并股、定型，得到尼龙纤维束；
S2.浸胶；将尼龙纤维束牵引浸没于带有胶液的胶水槽中，胶液的厚度为30-50mm，浸胶时间为30-40s；
S3.最终成型；在温度为90-110℃下固化8-10min，然后切割成所需长度，最后磨削成型，得到纤维笔头；
浸胶采用的胶液的组分为胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂。
通过采用上述技术方案，以胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂组成的胶液对尼龙纤维笔头进行浸胶处理，可得到粘接强度大、韧性强且书写顺滑的尼龙纤维笔头。
优选的：所述改性PVC糊树脂的制备方法为：取重量份数比为10:7的PVC糊树脂和葡甘聚糖；首先将PVC糊树脂和重量份数为PVC糊树脂的1.5倍的四氢呋喃混合，使体系呈酸性，然后边搅拌边加入葡甘聚糖，在60-70℃条件下反应1-1.2h制得。
通过采用上述技术方案，通过加入葡甘聚糖对PVC糊树脂进行改性，可获得稳定性好、机械强度好的糊状产物，该糊状产物加入到胶液成分中并用于处理尼龙纤维笔头，可得到力学性能优良的笔头，具有较好的韧性且书写顺滑。
优选的：所述胶黏剂包括如下重量份数的原料：
40-50份糠酮树脂；
8-10份支链聚乙烯亚胺；
2-5份聚甘油蓖麻醇酯；
0.2-0.3份三羟甲基丙烷。
通过采用上述技术方案，以糠酮树脂作为胶黏剂的主体，聚甘油蓖麻醇酯中含有柔性链段，在三羟甲基丙烷作用下，使聚甘油蓖麻醇酯和支链型的支链聚乙烯亚胺交联，得到形成体型交联网状结构的乳状产物，且由柔性链段达到增韧作用，使得胶黏剂的力学性能得到提升，从而使经浸胶处理的尼龙纤维笔头具有更高的韧性；经改胶黏剂浸胶后的尼龙纤维笔头粘接力强，不易分散。
优选的：所述支链聚乙烯亚胺和聚甘油蓖麻醇酯的比例为3:1。
通过采用上述技术方案，当支链聚乙烯亚胺和聚甘油蓖麻醇酯的比例为3:1时，得到的产物可较好地渗透于尼龙纤维的毛细管通道内，且支链聚乙烯亚胺具有一定的固化效果，渗透于尼龙纤维的毛细管通道中的乳状产物固化后即可增强尼龙纤维笔头的韧性，并使尼龙纤维之间的结合更牢固，减少笔头分叉的情况，从而在书写时不容易散，书写更顺滑。
优选的：按重量份数计，所述原料还包括0.4-0.5份聚四氟乙烯和1-2份单乙醇胺。
通过采用上述技术方案，通过在胶黏剂组分中添加具有高润滑不粘性的聚四氟乙烯和单乙醇胺的混合物，可提高尼龙纤维笔头的韧性；其原因可能是，聚四氟乙烯和单乙醇胺的反应产物可减缓乳状产物的固化速度，延长乳状产物的流动时间，从而使乳状产物充分渗透于尼龙纤维的毛细管通道以及尼龙纤维之间，继而在固化后较大地提升尼龙纤维笔头的韧性。
优选的：胶黏剂的制备方法为：
首先将聚甘油蓖麻醇酯支链聚乙烯亚胺和三羟甲基丙烷混合，升温至70-80℃，搅拌反应1-1.5h，然后保温并加入糠酮树脂，接着加入聚四氟乙烯和单乙醇胺的混合物，继续搅拌30-40min，得到胶黏剂。
通过采用上述技术方案，采用该方法制备得到具有较高粘接力的胶黏剂，由此处理的笔头具有更高的粘接力，韧性高，不易分散，书写更顺滑。
优选的：所述胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂的重量份数比为5：3：1.2：0.4。
通过采用上述技术方案，以胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂的重量份数比为5：3：1.2：0.4的比例混合得到的胶液，可较好地浸润笔头。
优选的：所述防霉剂为氯化三丁基锡；所述溶剂为乙酸乙酯。
通过采用上述技术方案，溶剂为乙酸乙酯提高组分相容性；氯化三丁基锡作为防霉剂添加，可抑制尼龙纤维笔头在使用及存放期间霉菌的滋生，从而延长尼龙纤维笔头的使用寿命。
第二方面，本申请提供一种由尼龙纤维笔头的制备方法制得的尼龙纤维笔头。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.本申请采用尼龙纤维制得笔头，这种材质弹性更强，收缩性更大，韧性好；且本申请以胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂混合制得的胶液浸润尼龙纤维笔头，一方面可缩短浸胶时间，另一方面还可提高纤维笔头的韧性，并使尼龙纤维笔头不易分散，书写更顺滑；
2.本申请中优选通过加入葡甘聚糖对PVC糊树脂进行改性，可获得稳定性好、机械强度好的糊状产物，由此处理得到性能优良的尼龙纤维笔头，具有较好的韧性且书写顺滑；
3.本申请以糠酮树脂作为胶黏剂的主体，聚甘油蓖麻醇酯中含有柔性链段，在三羟甲基丙烷作用下，使聚甘油蓖麻醇酯和支链型的支链聚乙烯亚胺交联，得到形成体型交联网状结构的乳状产物，且由柔性链段达到增韧作用，使得胶黏剂的力学性能得到提升，从而使经浸胶处理的尼龙纤维笔头具有更高的韧性；经改胶黏剂浸胶后的尼龙纤维笔头粘接力强，不易分散；
4.当支链聚乙烯亚胺和聚甘油蓖麻醇酯的比例为3:1时，得到的产物可较好地渗透于尼龙纤维的毛细管通道内，且支链聚乙烯亚胺具有一定的固化效果，渗透于尼龙纤维的毛细管通道中的乳状产物固化后即可增强尼龙纤维笔头的韧性，减少笔头分叉的情况；
5.通过在胶黏剂组分中添加具有高润滑不粘性的聚四氟乙烯和单乙醇胺的混合物，提高尼龙纤维笔头的韧性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中，糠酮树脂购于河北两糠国际贸易有限公司；支链聚乙烯亚胺购于上海北诺生物科技有限公司；聚甘油蓖麻醇酯购于山东滨州金盛新材料科技有限责任公司；聚四氟乙烯购于浙江巨圣氟化学有限公司。
以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
本申请公开了一种尼龙纤维笔头及其制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1.初步定型；将尼龙纤维依次进行并股、定型，得到尼龙纤维束；
S2.浸胶；将尼龙纤维束牵引浸没于带有胶液的胶水槽中，胶液的厚度为30mm，浸胶时间为30s；
胶液的组分为重量份数比为5：3：1.2：0.4的胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂，其中溶剂为乙酸乙酯，防霉剂为氯化三丁基锡；
其中，胶黏剂包括如下原料：糠酮树脂、支链聚乙烯亚胺、聚甘油蓖麻醇酯、三羟甲基丙烷、聚四氟乙烯和单乙醇胺；各组分含量如下表1所示；胶黏剂的制备方法为：
首先将聚甘油蓖麻醇酯支链聚乙烯亚胺和三羟甲基丙烷混合，升温至70℃，搅拌反应1h，然后保温并加入糠酮树脂，接着加入聚四氟乙烯和单乙醇胺的混合物，继续搅拌30min，得到胶黏剂；
其中，改性PVC糊树脂的制备方法为：
取重量份数比为10:7的PVC糊树脂和葡甘聚糖；首先将PVC糊树脂和重量份数为PVC糊树脂的1.5倍的四氢呋喃混合，使体系呈酸性，然后边搅拌边加入葡甘聚糖，在60℃条件下反应1h。
S3.最终成型；在温度为90℃下固化8min，然后切割成所需长度，最后磨削成型，得到纤维笔头。
各组分含量如下表1所示。
实施例2
本申请公开了一种尼龙纤维笔头及其制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1.初步定型；将尼龙纤维依次进行并股、定型，得到尼龙纤维束；
S2.浸胶；将尼龙纤维束牵引浸没于带有胶液的胶水槽中，胶液的厚度为50mm，浸胶时间为40s；
胶液的组分为重量份数比为5：3：1.2：0.4的胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂，其中溶剂为乙酸乙酯，防霉剂为氯化三丁基锡；
其中，胶黏剂包括如下原料：糠酮树脂、支链聚乙烯亚胺、聚甘油蓖麻醇酯、三羟甲基丙烷、聚四氟乙烯和单乙醇胺；各组分含量如下表1所示；胶黏剂的制备方法为：
首先将聚甘油蓖麻醇酯支链聚乙烯亚胺和三羟甲基丙烷混合，升温至80℃，搅拌反应1.5h，然后保温并加入糠酮树脂，接着加入聚四氟乙烯和单乙醇胺的混合物，继续搅拌40min，得到胶黏剂；
其中，改性PVC糊树脂的制备方法为：
取重量份数比为10:7的PVC糊树脂和葡甘聚糖；首先将PVC糊树脂和重量份数为PVC糊树脂的1.5倍的四氢呋喃混合，使体系呈酸性，然后边搅拌边加入葡甘聚糖，在70℃条件下反应1.2h。
S3.最终成型；在温度为110℃下固化10min，然后切割成所需长度，最后磨削成型，得到纤维笔头。
实施例3
本申请公开了一种尼龙纤维笔头及其制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1.初步定型；将尼龙纤维依次进行并股、定型，得到尼龙纤维束；
S2.浸胶；将尼龙纤维束牵引浸没于带有胶液的胶水槽中，胶液的厚度为40mm，浸胶时间为35s；
胶液的组分为重量份数比为5：3：1.2：0.4的胶黏剂、溶剂、改性PVC糊树脂和防霉剂，其中溶剂为乙酸乙酯，防霉剂为氯化三丁基锡；
其中，胶黏剂包括如下原料：糠酮树脂、支链聚乙烯亚胺、聚甘油蓖麻醇酯、三羟甲基丙烷、聚四氟乙烯和单乙醇胺；各组分含量如下表1所示；胶黏剂的制备方法为：
首先将聚甘油蓖麻醇酯支链聚乙烯亚胺和三羟甲基丙烷混合，升温至75℃，搅拌反应1.2h，然后保温并加入糠酮树脂，接着加入聚四氟乙烯和单乙醇胺的混合物，继续搅拌35min，得到胶黏剂；
其中，改性PVC糊树脂的制备方法为：
取重量份数比为10:7的PVC糊树脂和葡甘聚糖；首先将PVC糊树脂和重量份数为PVC糊树脂的1.5倍的四氢呋喃混合，使体系呈酸性，然后边搅拌边加入葡甘聚糖，在65℃条件下反应1.1h。
S3.最终成型；在温度为100℃下固化9min，然后切割成所需长度，最后磨削成型，得到纤维笔头。
实施例4
与实施例1的区别在于，胶黏剂的原料包括糠酮树脂、支链聚乙烯亚胺、聚甘油蓖麻醇酯和三羟甲基丙烷，各组分含量如下表1所示。
胶黏剂的制备方法为：首先将聚甘油蓖麻醇酯支链聚乙烯亚胺和三羟甲基丙烷混合，升温至70℃，搅拌反应1h，然后保温并加入糠酮树脂，继续搅拌30min，得到胶黏剂。
实施例5
与实施例4的区别在于，胶黏剂的原料中，支链聚乙烯亚胺和聚甘油蓖麻醇酯的比例为3:1，胶黏剂的各组分含量如下表1所示。
实施例6
与实施例1的区别在于，胶液的组分为胶黏剂、溶剂和防霉剂；胶黏剂包括如下原料：糠酮树脂、支链聚乙烯亚胺、聚甘油蓖麻醇酯和三羟甲基丙烷，各组分含量如下表2所示。
实施例7
与实施例6的区别在于，将支链聚乙烯亚胺替换为1-烯丙基胺，各组分含量如下表2所示。
实施例8
与实施例6的区别在于，将聚甘油蓖麻醇酯替换为甘油酯，各组分含量如下表2所示。
实施例9
与实施例1的区别在于，胶液的组分为胶黏剂、溶剂和防霉剂；胶黏剂包括如下原料：糠酮树脂、聚四氟乙烯和单乙醇胺，各组分含量如下表2所示。
实施例10
与实施例9的区别在于，将聚四氟乙烯替换为苯乙烯，各组分含量如下表2所示。
实施例11
与实施例9的区别在于，将单乙醇胺替换为乙二醇，各组分含量如下表2所示。
实施例12
与实施例4的区别在于，胶液的组分不包括改性PVC糊树脂。
实施例13
与实施例4的区别在于，将改性PVC糊树脂替换为PVC糊树脂。
实施例14
与实施例4的区别在于，将葡甘聚糖替换为聚硅氧烷。
对比例
对比例1
选用公开号为CN111361330A的中国专利的实施例1作为对比例1。
对比例2
与实施例1的区别在于，胶黏剂选用丙烯酸粘合剂。
对比例3
与实施例1的区别在于，将改性PVC糊树脂替换为PVC糊树脂。
表1 实施例1-5的组分含量表
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
糠酮树脂
40
50
45
40
40
支链聚乙烯亚胺
8
10
9
8
9
聚甘油蓖麻醇酯
2
5
4
2
3
三羟甲基丙烷
0.2
0.3
0.3
0.2
0.2
聚四氟乙烯
0.4
0.5
0.4
/
/
单乙醇胺
1
2
2
/
/
表2 实施例6-11的组分含量表
实施例6
实施例7
实施例8
实施例9
实施例10
实施例11
糠酮树脂
40
40
40
40
40
40
支链聚乙烯亚胺/ 1-烯丙基胺
8
8
8
/
8
8
聚甘油蓖麻醇酯/甘油酯
2
2
2
/
2
2
三羟甲基丙烷
0.2
0.2
0.2
/
0.2
0.2
聚四氟乙烯/苯乙烯
/
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
单乙醇胺/乙二醇
/
1
1
1
1
1
性能检测试验
选用长2cm，直径为5mm的尼龙纤维束作为试样，采用各实施例和对比例的工艺进行处理，得到试样。
（1）拉伸强度测试；以拉力试验机通过将试样拉伸至断裂测得拉伸强度，试验机驱动夹持器的移动速度为500mm/min；拉伸强度越大，则韧性越好。
（2）剥离强度测试；以德墨西亚型屈挠龟裂试验机测试剥离强度，拉伸速度为200mm/min；剥离强度越大，则粘接力越强。
测试结果如下表3所示。
表3 各实施例和对比例的性能测试结果表
拉伸强度/MPa
剥离强度/(N/25mm)
实施例1
17
211
实施例2
22
217
实施例3
19
213
实施例4
12
206
实施例5
14
208
实施例6
10
204
实施例7
7
201
实施例8
8
202
实施例9
5
197
实施例10
3
194
实施例11
3
193
实施例12
9
202
实施例13
10
203
实施例14
11
203
对比例1
9
203
对比例2
12
208
对比例3
10
202
综上所述，可以得出以下结论：
1.根据实施例1和实施例4-5并结合表3可以看出，当支链聚乙烯亚胺和聚甘油蓖麻醇酯的比例为3:1时，可在一定程度上提升尼龙纤维笔头的拉伸强度和剥离强度，即提高尼龙纤维笔头的韧性和粘接力，使笔头不易分散，书写更顺滑。
2.根据实施例1和实施例6-8并结合表3可以看出，在不添加改性PVC树脂的情况下，证明了支链聚乙烯亚胺和聚甘油蓖麻醇酯的共同添加对提高尼龙纤维笔头的韧性和粘接力具有协同作用。
3.根据实施例1和实施例9-11并结合表3可以看出，在不添加改性PVC树脂的情况下，证明了聚四氟乙烯和单乙醇胺的共同添加可提高尼龙纤维笔头的韧性和粘接力具有协同作用。
4.根据实施例1和实施例12-14并结合表3可以看出，改性PVC糊树脂的添加可提升尼龙纤维笔头的韧性和粘接力，且利用葡甘聚糖对PVC糊树脂进行改性对此具有更好的提升作用。
5.根据实施例1和对比例1并结合表3可以看出，由本申请的制备方法制得的尼龙纤维笔头具有更高的韧性和较好的粘接力，笔头不易分散，书写更顺滑。
6.根据实施例1和对比例2-3并结合表3可以看出，采用本申请的胶黏剂以及改性PVC糊树脂，均可有效提升尼龙纤维笔头的韧性和粘接力，使笔头不易分散，书写更顺滑。
本具体实施方式仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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