技术领域
本发明属于美术颜料技术领域，具体涉及一种学前儿童用环保美术颜料及其制备方法。
背景技术
近年来，学前儿童的早教越来越受到家长的重视，早教的重要内容之一就是绘画，绘画既能培养儿童的动手能力，还能培养儿童的创造能力，因此受到众多家长的青睐。但是由于绘画者为学前儿童，这就对颜料的要求更为严格，既要求颜料具备一般颜料所具有的高品质，最重要的是要求颜料环保。
相对而言，水彩颜料是一种更为环保的颜料，和传统颜料相比，它具有低毒、无气味的优点，更符合健康环保的理念，因此成为颜料发展的一种趋势。但是现有的大多数水彩颜料在使用过程中，颜料容易沉淀，从而限制了其广泛应用。此外，儿童用的水彩颜料中的色素多采用天然色素，天然色素虽然具有无毒无害、对皮肤无过敏性和致癌性，生物可降解性和环境相容性好的优点，但存在染色牢固度低，不耐光照、耐温性差等缺点，涂鸦在纸张之后，遇光照久晒易脱落，不耐蒸汽和潮湿等。
因此，很有必要开发出一种新的学前儿童用环保美术颜料，以解决上述弊端。
发明内容
本发明提供了一种学前儿童用环保美术颜料，解决了现有技术中学前儿童用环保美术颜料在使用过程中颜料容易沉淀，涂鸦在纸张之后，遇光照久晒易脱落，不耐蒸汽和潮湿的问题。
本发明的第一个目的是提供一种学前儿童用环保美术颜料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：天然色素10-20份、壳聚糖改性滑石粉20-35份、阿拉伯树胶5-10份、甘油5-10份、茶皂素3-5份、低聚木糖1-2份、小麦胚芽粉1-2份、水30-50份。
优选的，所述学前儿童用环保美术颜料的制备原料由以下重量份数的组分组成：天然色素15份、壳聚糖改性滑石粉30份、阿拉伯树胶5份、甘油5份、茶皂素3份、低聚木糖2份、小麦胚芽粉1份、水40份。
优选的，所述天然色素为栀子黄、红花黄、姜黄、β-胡萝卜素、核黄素、紫胶红、胭脂树橙、胭脂虫红、红米红、辣椒红、高粱红、萝卜红、葡萄皮红、红曲红、叶绿素铜、叶绿素铜钠盐、叶绿素铜钾盐、栀子蓝、焦糖色、可可壳色、植物炭黑中的一种或多种。
本发明的第二个目的是提供一种学前儿童用环保美术颜料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份称取天然色素10-20份、壳聚糖改性滑石粉20-35份、阿拉伯树胶5-10份、甘油5-10份、茶皂素3-5份、低聚木糖1-2份、小麦胚芽粉1-2份、水30-50份，备用；
步骤2，将步骤1中称取的阿拉伯树胶、低聚木糖溶于步骤1称取的水中，得到胶体溶液；
步骤3，将步骤1中称取的天然色素溶于步骤1称取的甘油中，得到色素溶液；
步骤4，将步骤1中称取的茶皂素、步骤2中得到的胶体溶液以及步骤3中得到的色素溶液混合均匀，得到混合液体原料；
步骤5，将步骤4中得到的混合液体原料、步骤1中称取的壳聚糖改性滑石粉和小麦胚芽粉混合均匀后置于入球磨机中，球磨至颗粒粒径≤5μm，出磨后烘干、粉碎，即得到所述学前儿童用环保美术颜料。
优选的，所述壳聚糖改性滑石粉的制备方法如下：
将壳聚糖与体积分数为2％的柠檬酸水溶液按照1g：50ml的比例混合均匀，得到壳聚糖溶液；
往滑石粉中加入壳聚糖溶液，且边加壳聚糖溶液边用玻璃棒搅拌，使其成糊状，将糊状物置于60℃下活化2h后于100℃下烘干，然后再将其置于马弗炉中，于600℃下烧制30min，在炉内自然冷却后即得到所述壳聚糖改性滑石粉。
优选的，所述滑石粉的粒径≤10μm。
优选的，所述步骤5中干燥温度为80℃，干燥时间为10h。
优选的，所述步骤5中得到的学前儿童用环保美术颜料的粒径为80-100目
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明的美术颜料中添加有壳聚糖改性滑石粉，滑石粉经壳聚糖改性后，其内部形成众多微小的空间网状结构，一方面使滑石粉的密度得以降低，能够长久地悬浮于水中不易沉降，另一方面，天然色素容易结合在网状空间结构中，从而使色素在体系中分散得更为均匀。
2)本发明的美术颜料中添加有小麦胚芽粉，小麦胚芽酶中的谷胱甘肽过氧化酶是效果极好的天然抗氧化剂，可防止天然色素受光氧化作用而褪色，对色素的稳定有一定的功效，使其在阳光暴晒的恶劣环境下仍保持原有的色泽，耐光照、耐温性强。
3)本发明的美术颜料中添加低聚木糖，可以显著提高颜料的附着力，使颜料与纸张牢固结合，不易变色；此外，低聚木糖可以持久保持颜料的湿润性，使颜料经长时间放置也不易发生干结、成块的现象。
4)本发明的美术颜料配方合理、品质细腻、色泽保持持久、稳定性好、耐光照和耐温性好、使用寿命长，且配方均采用天然组分和无毒组分，安全环保，适合于学前儿童使用。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明各实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用原料如无特殊说明，均为常规试剂。
实施例1
一种学前儿童用环保美术颜料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：天然色素15份、壳聚糖改性滑石粉30份、阿拉伯树胶5份、甘油5份、茶皂素3份、低聚木糖2份、小麦胚芽粉1份、水40份。
具体制备方法如下：
步骤1，按重量份称取天然色素15份、壳聚糖改性滑石粉30份、阿拉伯树胶5份、甘油5份、茶皂素3份、低聚木糖2份、小麦胚芽粉1份、水40份，备用；
步骤2，将步骤1中称取的阿拉伯树胶、低聚木糖溶于步骤1称取的水中，得到胶体溶液；
步骤3，将步骤1中称取的天然色素溶于步骤1称取的甘油中，得到色素溶液；
步骤4，将步骤1中称取的茶皂素、步骤2中得到的胶体溶液以及步骤3中得到的色素溶液混合均匀，得到混合液体原料；
步骤5，将步骤4中得到的混合液体原料、步骤1中称取的壳聚糖改性滑石粉和小麦胚芽粉混合均匀后置于入球磨机中，球磨至颗粒粒径≤5μm，出磨后在80℃下干燥10h，然后粉碎成粒径为80-100目的粉末，即得到学前儿童用环保美术颜料。
实施例2
一种学前儿童用环保美术颜料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：天然色素10份、壳聚糖改性滑石粉35份、阿拉伯树胶8份、甘油10份、茶皂素4份、低聚木糖1份、小麦胚芽粉1.5份、水30份。
制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1的配方换成实施例2的。
实施例3
一种学前儿童用环保美术颜料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：天然色素20份、壳聚糖改性滑石粉20份、阿拉伯树胶10份、甘油8份、茶皂素5份、低聚木糖1.5份、小麦胚芽粉2份、水50份。
制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1的配方换成实施例3的。
需要说明的是，壳聚糖改性滑石粉的制备方法如下：
将壳聚糖与体积分数为2％的柠檬酸水溶液按照1g：50ml的比例混合均匀，得到壳聚糖溶液；
往粒径≤10μm的滑石粉中加入壳聚糖溶液，且边加壳聚糖溶液边用玻璃棒搅拌，使其成糊状，将糊状物置于60℃下活化2h后于100℃下烘干，然后再将其置于马弗炉中，于600℃下烧制30min，在炉内自然冷却后即得到壳聚糖改性滑石粉。
实施例1-3均制备出了性能良好的学前儿童用环保美术颜料，为了说明本发明的效果，实验中设计了一系列对比实验，具体处理方式如下：
对比例1
与实施例1的学前儿童用环保美术颜料配方和制备方法相同，不同之处在于对比例1的配方中采用滑石粉代替壳聚糖改性滑石粉。
对比例2
与实施例1的学前儿童用环保美术颜料配方和制备方法相同，不同之处在于对比例1的配方中没有用到低聚木糖。
对比例3
与实施例1的学前儿童用环保美术颜料配方和制备方法相同，不同之处在于对比例1的配方中没有用到小麦胚芽粉。
一、沉降性能测试
对实施例1-3和对比例1-3制备出的美术颜料的沉降性能进行检测，具体试验过程如下：
按照常规粉状水彩颜料的使用方法将实施例1制备出的美术颜料加水调开后分别置于2个试管中至同刻度，其中一个试管静置留作对照样，另一个试管以3000r/min离心15min后与对照样比较测试其沉降性；实施例2-3和对比例1-3采取同样的操作，具体结果见表1。
表1沉降性能测试结果
项目 对照管放置15min后的状态 离心后状态 实施例1 无沉淀 无沉淀 实施例2 无沉淀 无沉淀 实施例3 无沉淀 无沉淀 对比例1 微沉淀 有沉淀 对比例2 无沉淀 无沉淀 对比例3 无沉淀 无沉淀
从表1可以看出，本发明实施例1-3制备出的美术颜料具备很好的沉降稳定性，高速离心后不会发生沉降；对比例1的美术颜料配方中加入的是普通滑石粉，而不是经过壳聚糖改性过后的滑石粉，因此，其稳定性能不及实施例1-3，颜料高速离心后容易沉降，且静置时间过久也会沉降，从而影响颜料的使用效果；本发明中，滑石粉经壳聚糖改性后，其内部形成众多微小的空间网状结构，一方面使滑石粉的密度得以降低，能够悬浮于水中不易沉降，另一方面，天然色素容易与网状空间结构相结合，从而使色素在体系中分散得更为均匀；
对比例2的美术颜料配方中没有添加低聚木糖，对比例3的美术颜料配方中没有添加小麦胚芽粉，这二者对美术颜料在沉降方面的稳定性基本没有影响，因此，高速离心后颜料也不会发生沉淀现象。
二、耐晒性能测试
对实施例1-3和对比例1-3制备出的美术颜料的耐晒性能进行测试，具体试验过程如下：
采用Q-SUN耐候性测试仪、X-RITE色密度仪，测量涂鸦纸张在Q-SUN照射1000小时前后的色密度变化。
评价标准：A：小于10％；B：10-30％；C：大于30％。
经检测，实施例1-3制备的美术颜料均为A级，对比例1为A级，对比例2为A级，对比例3为B级。分析原因，在整个配方中，能够起到耐晒抗氧化性能的主要成分为小麦胚芽粉，小麦胚芽酶中的谷胱甘肽过氧化酶是效果极好的天然抗氧化剂，可防止天然色素(如胡萝卜素、花青素、红花黄、和胭脂红等)受光氧化作用而褪色，对色素的稳定有一定的功效，因此，实施例1-3和对比例1-2中均含有小麦胚芽粉，其耐晒效果好，而对比例3中不含小麦胚芽粉，耐晒效果差。
此外，小麦胚芽粉还有很好的杀菌功能，能够杀死颜料中的细菌，防止其腐败变质。
三、耐湿热性能测试
用实施例1-3和对比例1-3制备出的美术颜料在纸上涂鸦，然后将涂鸦纸张置于相对湿度为90％、温度为60℃湿热环境，检测其颜色变化，具体结果见表2。
表2耐湿热性能测试结果
项目 耐湿热性(5天) 耐湿热性(10天) 实施例1 无变化 无变化 实施例2 无变化 无变化 实施例3 无变化 无变化 对比例1 无变化 轻微变色 对比例2 轻微变色 变色 对比例3 无变化 无变化
从表2可以看出，实施例1-3制备的美术颜料耐湿热性能良好，涂鸦纸张在高湿、高温条件下放置10天，颜色不发生变化；对比例1中涂鸦的纸张放置10天时出现轻微变色，这是因为普通滑石粉与色素的结合力并不强，本身并不具备抗高温和高湿功能，而壳聚糖改性过的滑石粉因为其独特的结构，与颜料的结合力强，耐高温高湿强度更好，因此，高温高湿环境对色素造成的影响较小；
对比例2的美术颜料中不含低聚木糖，颜料与纸张的附着力差，与纸张结合不牢固，容易变色；对比例3中不含小麦胚芽粉，小麦胚芽粉不影响颜料与纸张的附着性能，也不影响颜料的耐湿热性能，因此，对比例3中涂鸦纸张受高温高湿环境影响较小。
需要说明的是，本发明说明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1-3相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。