新型環(huán)保蠟筆的制備

郝行健，安 偉，王 波

(山東大學，山東 濟南 250100)

新型環(huán)保蠟筆的制備

郝行健，安 偉，王 波

(山東大學，山東 濟南 250100)

以可食用植物基脂肪酸甘油酯和氫化植物油代替?zhèn)鹘y(tǒng)石蠟做基材，以可食用的聚甘油酯代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛鹽助劑做分散劑，以天然可食用色素代替礦物顏料和有機合成顏料做顏色來源，輔加各種環(huán)保填料得到環(huán)保型蠟筆。此環(huán)保蠟筆原料均來自天然材料，對人體無害，值得推廣。

聚甘油酯；環(huán)保；蠟筆

最初，蠟筆是由炭黑和各種油混合制成。隨后，各種顏料逐漸豐富起來，代替了碳黑，制成了五顏六色的蠟筆。蠟筆，因其色彩豐富，顏色亮麗，而深受少年兒童喜愛[1]。

傳統(tǒng)蠟筆是蠟狀基料與顏料通過均勻攪拌、澆筑成形而成，存在以下幾個問題：顏料多數(shù)來自自然界中的礦石，礦石中汞、鉛、鎘、砷等重金屬的殘留，會危害人體健康；其次，蠟筆中往往含有增塑劑等有害成分，也對人類的健康造成威脅[2-3]。蠟筆通常是幼兒喜歡的玩耍之物，有時甚至會發(fā)生啃咬等舉動，因此，保證蠟筆安全無害是十分重要的。

針對采用石蠟等礦物原料制備蠟筆所帶來的潛在風險，本文作者以可食用植物基脂肪酸酯和氫化植物油代替?zhèn)鹘y(tǒng)石蠟等不可食用原料做基材，以可食用的聚甘油酯代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛鹽助劑做分散劑，以天然色素代替礦物顏料和有機合成顏料做顏色來源，輔加各種環(huán)保填料制備出一種環(huán)保型蠟筆。此蠟筆原料均源自天然材料，不依賴石油、煤炭等化石產品，其硬度適中、書寫色彩艷麗、對環(huán)境友好，具有較大的推廣價值。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

硬脂酸甘油酯、十聚甘油十硬脂酸酯、氫化棕櫚油、椰子油、天然色素(紅曲紅、姜黃、梔子藍、葉綠素銅鈉鹽、胡蘿卜素、植物炭黑、高粱紅等)、環(huán)糊精(食品級)、輕質碳酸鈣(平均粒徑1～5 μm)，所有原料均為市售。

1.2 實驗方法

將十聚甘油十硬脂酸酯、環(huán)糊精以及天然色素加熱到70℃混合均勻，然后加入氫化棕櫚油、硬脂酸甘油酯與輕質碳酸鈣，熔融條件下攪拌均勻，然后在蠟筆模具中澆筑成型。

2 結果與討論

氫化植物油和硬脂酸甘油酯為主要基材，為蠟筆提供所需要的硬度；椰子油起到調節(jié)蠟筆硬度的作用。十聚甘油十硬脂酸酯起到色素分散，基材內交聯(lián)的作用。環(huán)糊精是一種具有空腔結構的分子，對色素起到增色作用，使色彩更加艷麗。輕質碳酸鈣起到摩擦作用，保證書寫流暢。

表1 蠟筆樣品中各組分的配比

表1(續(xù))

根據(jù)表1，樣品1～6可以考察椰子油用量對蠟筆樣品性能的影響。樣品7～12可以考察聚甘油酯分散劑用量對蠟筆性能的影響，樣品13～18可以考察環(huán)糊精用量對蠟筆性能的影響。

2.1 椰子油對蠟筆性能的影響

在樣品1～6中，我們固定了其他組分的用量，考察了椰子油用量對蠟筆性能的影響。

表2 椰子油對蠟筆性能的影響

注：指標中的數(shù)字1～5分別代表該指標為很差、差、一般、良好、優(yōu)秀。

從實驗結果可以看出，隨著椰子油的增加，蠟筆的性能如流暢性，著色力、掉渣性能方面得到明顯改善。當椰子油超過7g后，蠟筆硬度明顯下降。綜合考慮之后，我們選擇椰子油的用量為7 g。

2.2 十聚甘油十硬脂酸酯對蠟筆性能的影響

聚甘油酯是一種性能優(yōu)良的產品，對蠟筆中的色素起到穩(wěn)定分散的作用。通過固定其他組分的用量，我們考察了十聚甘油十硬脂酸酯對蠟筆性能的影響。

表3 十聚甘油十硬脂酸酯對蠟筆性能的影響

注：指標中的數(shù)字1～5分別代表該指標為很差、差、一般、良好、優(yōu)秀。

從實驗結果可以看出，隨著十聚甘油十硬脂酸酯用量的增加，蠟筆的性能如著色力、掉渣性能方面得到明顯改善，但當十聚甘油十硬脂酸酯超過9 g后，書寫的流暢性有所下降，同時蠟筆硬度過大，也不利于書寫。綜合考慮之后，我們選擇十聚甘油十硬脂酸酯的用量為9 g。

2.3 環(huán)糊精對蠟筆性能的影響

表4 環(huán)糊精對蠟筆性能的影響

注：指標中的數(shù)字1-5分別代表該指標為很差、差、一般、良好、優(yōu)秀。

從實驗結果可以看出，隨著環(huán)糊精用量的增加，蠟筆的性能如著色力、掉渣性能方面得到明顯改善。但當環(huán)糊精的用量超過5 g后，掉渣性有所增加，書寫的流暢性也有所降低。最終，我們選擇環(huán)糊精的用量為5 g。

當選擇的色素為天然胡蘿卜素時，按照配方15制得的蠟筆，在流暢性、硬度、著色力、掉渣度等方面均表現(xiàn)較好。

蠟筆各組分之間相互影響，通過實驗可以得到各方面性能較佳的蠟筆樣品。我們對配方進行微調，輔以其他色素，可得到了色彩豐富的性能良好的蠟筆樣品。

3 結語

本文以可食用植物基脂肪酸酯和氫化植物油代替?zhèn)鹘y(tǒng)石蠟做基材，以可食用的聚甘油酯代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛鹽助劑做分散劑，以天然可食用植物色素代替礦物顏料和有機合成顏料做顏色來源，輔加各種環(huán)保填料得到環(huán)保型蠟筆。此蠟筆在流暢性、硬度、著色力等性能方面表現(xiàn)良好，對人體無害，安全性高，值得推廣。

[1] 溫建輝. 蠟筆類產品的起源與研發(fā)[J]. 中國制筆,2012(4):4-8.

[2] 何瑞芳,范文秀. 兒童常用蠟筆中可溶性鉛、鎘的測定[J]. 廣東微量元素科學,2005,12(12):55-57.

[3] 武桂英,汪 玲,歐陽風秀. 蠟筆中鉛等七種元素含量的檢測[J]. 中國校醫(yī),1996,10(4):250-251.

(本文文獻格式：郝行健，安 偉，王 波.新型環(huán)保蠟筆的制備[J].山東化工,2017,46(15):31-32.)

Preparation of a Novel Environmental Crayon

HaoXingjian,AnWei,WangBo

(Shandong University,Jinan 250100,China)

The environmental cryayons with edible plant-based fatty acid glycerides and hydrogenated vegetable oils instead of paraffin waxes as the substrate,edible polyglyceryl esters instead of leadsalt additives as the dispersant,natural edible pigments instead of mineral pigments and organic synthetic pigments as the color source,combining with a variety of environmentally friendly fillers,were prepared. The materials of the environmental crayons are all from nature,no harming to human beings,so it's worthy to promote those crayons widely.

polyglyceryl ester; environmental; cyaycon

2017-05-19

郝行健(1999—)，男，現(xiàn)為濟南市歷城第一中學學生；安 偉(1984—)，男，山東大學有機化學專業(yè)碩士畢業(yè)，現(xiàn)工作于山東濱州金盛新材料科技有限責任公司；通訊作者：王 波(1988—)，男，山東大學碩士，研究方向：金屬潤滑以及聚甘油酯的應用。

TQ645.9+3

A

1008-021X(2017)15-0031-02