一种环保板书液及其制备方法 【技术领域】
本发明属于环保教学领域，特别涉及一种可替代教学用粉笔的环保板书液及其制备方法。
背景技术
目前课堂绿板(黑板)板书主要使用粉笔，粉笔的历史已经超过一百年了，粉笔作为教学工具，在带给人们知识的同时，粉笔灰对师生的健康以及课堂环境都带来危害。据统计，全国课堂每年产生的粉笔灰在一万吨以上，而很多细微的粉尘漂浮在空中的时间达到六个小时，粉笔中的多种重金属元素对人体有较大的危害。教师的健康状况很多时候和粉笔灰的危害是离不开的，而大部分人没注意到的是，学生的健康也和粉笔灰有莫大关系。
为建造无尘课堂，甚至有些学校使用白板作为教学板书使用，这白板在教学中的使用有两个问题：(1)白板影响青少年视力健康，容易造成眼睛疲劳，近视甚至雪盲，所以WHO以及国家教委均提倡中小学教学应该使用绿板；(2)市场上大部分白板笔都是含苯溶剂的，而苯类物质在人体内是很难排出的，积累下来有致癌的危险，所以使用白板笔在达到无尘环境的同时，却容易造成溶剂的污染。
【发明内容】
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种无尘，无毒，适于教学应用的环保、易擦的板书液。该板书液无毒无尘，书写方便流畅，清晰易擦，避免了粉尘，有益于教师学生的健康，也可适用于各种平滑面板上书写、绘图及其它用途。
本发明的另一目的在于提供上述板书液的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种环保板书液，该板书液由以下按重量百分比计的组分组成：
醇溶性丙烯酸树脂 0～10％
聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 1～10％
增塑剂 2～20％
表面活性剂 1～30％
颜料 1～30％
添加剂 0～5％
溶剂 25～55％。
该板书液优选由以下按重量百分比计的组分组成：
醇溶性丙烯酸树脂 1～5％
聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 1～5％
增塑剂 5～15％
表面活性剂 5～15％
颜料 4～30％
添加剂 0～1％
溶剂 30～55％。
所述醇溶性丙烯酸树脂的分子量为1000～50000，优选3000～30000。
所述醇溶性丙烯酸树脂为醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物或醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸酯共聚物。
所述的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的特征粘度为1000～500000cps，优选2000～100000cps。
所述增塑剂是柠檬酸酯、一元脂肪酸酯、二元脂肪酸酯、多元醇酯或聚乙二醇。
所述柠檬酸酯包括但不限于柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三乙酯、柠檬酸三正丁酯、乙酰柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三辛酯、柠檬酸三正己酯、乙酰柠檬酸三正己酯或丁酰柠檬酸三正己酯等；所述一元脂肪酸酯包括但不限于硬脂酸丁酯、硬脂酸辛酯、油酸丁酯、油酸辛酯、油酸月桂酯、棕榈酸异辛酯、肉豆蔻酸辛酯、月桂酸硬脂醇酯、脂肪酸甲酯或棕榈酸甲酯；所述二元脂肪酸酯包括但不限于己二酸二辛酯、二酸二正丁酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二仲辛酯、顺丁烯二酸二异辛酯、顺丁烯二酸二丁酯、富马酸二辛酯、富马酸二丁酯、己二酸二丁基二甘酯、己二酸二己酯等；所述多元醇酯包括但不限于三醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、乙二醇二醋酸酯、二乙二醇二醋酸酯、三乙二醇二醋酸酯、季戊四醇戊酸酯、季戊四醇己酸酯、季戊四醇庚酸酯、季戊四醇辛酸酯、季戊四醇壬酸酯、二甘醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、三乙二醇二异辛酸酯、三乙二醇二庚酸酯、四乙二醇二庚酸酯、甘油三油酸酯、三羟甲基丙烷三油酸酯或新戊二醇二辛酸酯等。
所述表面活性剂优选HLB值为7～14的非离子表面活性剂；所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸单甘油脂、蔗糖酯、山梨糖醇脂、脂肪胺聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、大豆磷脂、月桂酸单甘油酯或丙二醇脂肪酸酯。
所述表面活性剂优选桂酸单甘油酯、乙酰化单甘油脂肪酸酯、乙酰酒石酸单(双)甘油酯、氢化松香甘油酯、硬脂酸甘油酯、六聚甘油单油酸酯、六聚甘油单硬脂酸酯、改性大豆磷脂、癸酸甘油酯、聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯木糖醇酐单硬脂酸酯、丙二醇脂肪酸酯、山梨醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐单棕榈酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐三硬脂酸酯、乙酸异丁酸蔗糖糖酯、肪酸蔗糖酯、三聚甘油单硬脂酸酯或木糖醇酐单硬脂酸酯等。
根据工艺需要可以选择添加润湿分散剂、流平剂、增稠流变剂或消泡剂；所述润湿分散剂为醇溶性带有羧基或氨基的化合物，优选油酸酰胺或Entron420(广州熵能聚合物技术有限公司)；所述消泡剂优选辛醇、仲丁醇或磷酸三丁酯；所述流平剂为聚醚改性硅氧烷流平剂，优选Entron 350(广州熵能聚合物技术有限公司)；所述增稠流变剂优选膨润土、白炭黑或高岭土。
所述溶剂是异丙醇、醇醚溶剂、二价酸酯或质量百分比浓度为70～100％工业酒精。醇醚溶剂优选乙二醇丁醚、丙二醇乙醚或三甘醇甲醚；二价酸酯优选丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯中的一种以上。
上述环保板书液的制备方法，包括以下操作步骤：将溶剂、醇溶性丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂和表面活性剂依次加入容器中，搅拌10～60分钟，混合均匀后加入颜料和添加剂，在200～500转/分钟的条件下搅拌10～60分钟，研磨1～5次，每次30～90分钟；用刮板细度计测量细度达到3～25μm时，冷却，得到环保板书液。
本发明的原理是：聚乙烯醇缩丁醛，增塑剂与醇溶性丙烯酸树脂构成成膜物质，当溶剂挥发后，呈现橡胶态软膜；而表面活性剂破坏成膜物质的附着力，使其形成没有附着力的膜，极易擦拭除去。
本发明相对现有技术，具有如下的优点及有益效果：本发明以醇溶解溶性丙烯酸酯树脂和PVB为成膜剂制成环保板书液，可用于教学绿板、黑板、白板、玻璃以及其它不吸附表面的板书，与粉笔相比，无粉尘飞扬，不含有毒溶剂，无有毒气味，不含重金属，容易擦拭，不污染板面，书写流畅，字迹清晰，颜色多样，使用方便。使用本发明易擦环保板书液将为课堂，办公室及家庭等场所带来清洁的环境，保护学生，教师，职员以及其他接触人员的健康，并使室内电子设备免于粉尘的侵害，总之对改善环境和使用人员的健康有极大帮助。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将异丙醇25g、醇溶性丙烯酸树脂shinpoly R366树脂10g(广州熵能聚合物技术有限公司，酒精体积百分比含量50％，分子量5万)、聚乙烯醇缩丁醛(特征粘度2000cps)6g、柠檬酸三乙酯10g和月桂酸单甘油酯30g依次加入容器中，搅拌60分钟，混合均匀后加入肽青蓝颜料10g、聚醚改性硅氧烷流平剂(Entron 350，广州熵能聚合物技术有限公司)3g和润湿分散剂Entron 420(广州熵能聚合物技术有限公司)2g，高速搅拌10分钟，沙磨5次，每次30分钟；当刮板细度计达到3～25μm时，冷却，得到环保板书液。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法和重金属分析处理方法，对本实施例所得环保板书液进行重金属含量的测定，测试结果显示本发明板书液中重金属含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法，对本实施例所得环保板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量进行测定，测试结果表明本发明板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量未超过欧盟颁布地2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
实施例2
将体积百分比浓度为90％的工业酒精40g、醋酸乙酯15克、醇溶性丙烯酸树脂BR1155g(三菱丽阳，分子量3万)、聚乙烯醇缩丁醛(特征粘度10000cps)5g、硬脂酸丁酯2g和聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯1g依次加入容器中，搅拌10分钟，混合均匀后加入白色颜料30g、膨润土1g和辛醇1g，高速搅拌60分钟，沙磨1次，每次90分钟；当刮板细度计达到3～25μm时，冷却，得到环保板书液。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法和重金属分析处理方法，对本实施例所得环保板书液进行重金属含量的测定，测试结果显示本发明板书液中重金属含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法，对本实施例所得环保板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量进行测定，测试结果表明本发明板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
实施例3
将体积百分比浓度为70％的酒精40g、二乙二醇丁醚4克、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物1g(分子量为9000)、聚乙烯醇缩丁醛(特征粘度40000cps)10g、己二酸二辛酯20g和乙酸异丁酸蔗糖糖酯15g依次加入容器中，搅拌30分钟，混合均匀后加入绿色颜料8g、白炭黑0.5g和乙二醇丁醚0.5g，高速搅拌40分钟，沙磨3次，每次60分钟；当刮板细度计达到3～25μm时，冷却，得到环保板书液。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法和重金属分析处理方法，对本实施例所得环保板书液进行重金属含量的测定，测试结果显示本发明板书液中重金属含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法，对本实施例所得环保板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量进行测定，测试结果表明本发明板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
实施例4
将95％工业酒精30克丁二酸二甲酯5g、醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸酯共聚物2g(分子量为3千)、聚乙烯醇缩丁醛(特征粘度68000cps)8g、三醋酸甘油酯15g和木糖醇酐单硬脂酸酯15g依次加入容器中，搅拌40分钟，混合均匀后加入白色颜料20g、高岭土2g、油酸酰胺2和仲丁醇1g，高速搅拌50分钟，沙磨2次，每次70分钟；当刮板细度计达g到3～25μm时，冷却，得到环保板书液。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法和重金属分析处理方法，对本实施例所得环保板书液进行重金属含量的测定，测试结果显示本发明板书液中重金属含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法，对本实施例所得环保板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量进行测定，测试结果表明本发明板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
实施例5
将99％工业酒精50g和己二酸二甲5g、醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸酯共聚物8g(分子量为15万)、聚乙烯醇缩丁醛(特征粘度89000cps)3g、聚乙二醇10g和癸酸甘油酯20g依次加入容器中，搅拌20分钟，混合均匀后加入黑色颜料3g、磷酸三丁酯0.5g和丙二醇乙醚0.5g，高速搅拌20分钟，沙磨4次，每次40分钟；当刮板细度计达到3～25μm时，冷却，得到环保板书液。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法和重金属分析处理方法，对本实施例所得环保板书液进行重金属含量的测定，测试结果显示本发明板书液中重金属含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法，对本实施例所得环保板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量进行测定，测试结果表明本发明板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
实施例6
将体积百分比浓度为95％的工业酒精55g、聚乙烯醇缩丁醛(特征粘度100000cps)10g、乙酰柠檬酸三乙酯4g和氢化松香甘油酯18g依次加入容器中，搅拌50分钟，混合均匀后加入黄色颜料13g，高速搅拌30分钟，沙磨3次，每次40分钟；当刮板细度计达到3～25μm时，冷却，得到环保板书液。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法和重金属分析处理方法，对本实施例所得环保板书液进行重金属含量的测定，测试结果显示本发明板书液中重金属含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
参照美国环境保护委员会(EPA)方法，对本实施例所得环保板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量进行测定，测试结果表明本发明板书液中的多溴联苯、多溴联苯醚的含量未超过欧盟颁布的2002/95/EC(RoHS)的补充文件2005/618/EC规定的限值，符合规定。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。