[發明專利]一種筆芯、木材替代物、鉛筆及其制備方法

有效

• 申請號: 202110955863.4
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113637360B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 付正廣;王大偉;陳驍;王光
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所;青島中科瑞騰環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: C09D13/00
• 分類號: C09D13/00;B43K19/02;B43K19/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 陳曉敏

本發明公開了一種筆芯、木材替代物、鉛筆及其制備方法，所述筆芯包含至少一種第一聚合物，第一聚合物包括：低級烯烴和高級烯烴的共聚物、苯乙烯類嵌段共聚物、乙烯與不飽和羧酸共聚物、乙烯與不飽和羧酸酯共聚物、乙烯與飽和羧酸乙烯酯共聚物中的一種或幾種；以及，功能性單體接枝物；功能性單體接枝物為不飽和羧酸、不飽和二酸酐、不飽和羧酸烷基酯、不飽和羧酸縮水甘油酯中的一種或幾種。

技術領域

本發明屬于高分子材料改性制備及加工技術領域，具體涉及一種筆芯、木材替代物、鉛筆及其制備方法。

背景技術

這里的陳述僅提供與本發明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

傳統木制鉛筆主要采用優質天然木材作為主要原材料，隨著森林資源的減少和砍伐的限制，導致鉛筆所用木材的價格大幅度提升，直接影響了鉛筆的制作成本。因此，開始嘗試用木材替代物來取代天然木材，實現鉛筆生產成本的降低和產品的綠色環保。

基于此，部分學者提出一種采用發泡聚合物作為木材替代物和聚合物粘合的筆芯共擠出的鉛筆，但是這種鉛筆的劣勢是木材替代物具有較低的彎曲彈性模量，和高于鉛筆筆芯的彈性，結果導致在使用中容易出現鉛筆或鉛芯斷裂現象。同時該鉛筆的木材替代物缺少天然木材的屬性，如卷削時的木質脆感。

因此，開始嘗試使用少許聚合物和大量有機填料作為鉛筆木材替代物的材料，此類鉛筆木材替代物具有和木材更相似的力學強度和木材屬性。但是，使用此類木材替代物和筆芯共擠出的鉛筆中，一般會根據預設的鉛筆性能而選擇合適的聚合物，故往往會發生筆芯和木材替代物所用聚合物相容性較差的問題。當筆芯和木材替代物中所用聚合物相容性較差時，筆芯得不到足夠的木材替代物粘合和保護，出現鉛筆滑芯和書寫時筆芯經常斷裂的現象，為解決上述問題，部分學者在鉛筆筆芯和木材替代材料之間設置一層助粘結層，雖很好的解決了上述問題，但是不利的是助粘結層的增加會同時增加鉛筆的材料成本、設備的投入和降低生產效率。

另外，就木材替代物本身而言，雖然能提供足夠的強度，但由于材料較高的硬度，使得削尖鉛筆時需要更高于天然木材的削尖力矩。就筆芯本身而言，著色是與擦除、韌性相矛盾的，易著色的聚合物不易擦除和脆性大，目前的筆芯材料無法做到著色與擦除、韌性的兼顧，且筆芯顏料在聚合物中的分散和界面結合強度低。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種筆芯、木材替代物、鉛筆及其制備方法，當筆芯和木材替代物為了實現其預設性能而需要包含互不相容的聚合物時，該鉛筆在筆芯和木材替代物之間無需使用粘結劑層，通過相應結構的聚合物保證鉛筆筆芯和木材替代物之間具有良好的界面結合強度，不易滑芯，同時筆芯不易斷裂。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明提供了一種筆芯，所述筆芯包含至少一種第一聚合物，第一聚合物包括：

低級烯烴和高級烯烴的共聚物、苯乙烯類嵌段共聚物、乙烯與不飽和羧酸共聚物、乙烯與不飽和羧酸酯共聚物、乙烯與飽和羧酸乙烯酯共聚物中的一種或幾種；

以及，功能性單體接枝物；

功能性單體接枝物為不飽和羧酸、不飽和二酸酐、不飽和羧酸烷基酯、不飽和羧酸縮水甘油酯中的一種或幾種。

作為進一步的技術方案，其中，低級烯烴為乙烯和/或丙烯，高級烯烴為C₄-C₁₀烯烴中的一種或幾種，也即，高級烯烴采用C₄烯烴、C₅烯烴、C₆烯烴、C₇烯烴、C₈烯烴、C₉烯烴、C₁₀烯烴中的一種或幾種。

作為更進一步的技術方案，所述高級烯烴為1-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-十烯中的一種或幾種。