新型环保蜡笔的制备

郝行健，安 伟，王 波

(山东大学，山东 济南 250100)

新型环保蜡笔的制备

郝行健，安 伟，王 波

(山东大学，山东 济南 250100)

以可食用植物基脂肪酸甘油酯和氢化植物油代替传统石蜡做基材，以可食用的聚甘油酯代替传统铅盐助剂做分散剂，以天然可食用色素代替矿物颜料和有机合成颜料做颜色来源，辅加各种环保填料得到环保型蜡笔。此环保蜡笔原料均来自天然材料，对人体无害，值得推广。

聚甘油酯；环保；蜡笔

最初，蜡笔是由炭黑和各种油混合制成。随后，各种颜料逐渐丰富起来，代替了碳黑，制成了五颜六色的蜡笔。蜡笔，因其色彩丰富，颜色亮丽，而深受少年儿童喜爱[1]。

传统蜡笔是蜡状基料与颜料通过均匀搅拌、浇筑成形而成，存在以下几个问题：颜料多数来自自然界中的矿石，矿石中汞、铅、镉、砷等重金属的残留，会危害人体健康；其次，蜡笔中往往含有增塑剂等有害成分，也对人类的健康造成威胁[2-3]。蜡笔通常是幼儿喜欢的玩耍之物，有时甚至会发生啃咬等举动，因此，保证蜡笔安全无害是十分重要的。

针对采用石蜡等矿物原料制备蜡笔所带来的潜在风险，本文作者以可食用植物基脂肪酸酯和氢化植物油代替传统石蜡等不可食用原料做基材，以可食用的聚甘油酯代替传统铅盐助剂做分散剂，以天然色素代替矿物颜料和有机合成颜料做颜色来源，辅加各种环保填料制备出一种环保型蜡笔。此蜡笔原料均源自天然材料，不依赖石油、煤炭等化石产品，其硬度适中、书写色彩艳丽、对环境友好，具有较大的推广价值。

1 实验部分

1.1 实验原料

硬脂酸甘油酯、十聚甘油十硬脂酸酯、氢化棕榈油、椰子油、天然色素(红曲红、姜黄、栀子蓝、叶绿素铜钠盐、胡萝卜素、植物炭黑、高粱红等)、环糊精(食品级)、轻质碳酸钙(平均粒径1～5 μm)，所有原料均为市售。

1.2 实验方法

将十聚甘油十硬脂酸酯、环糊精以及天然色素加热到70℃混合均匀，然后加入氢化棕榈油、硬脂酸甘油酯与轻质碳酸钙，熔融条件下搅拌均匀，然后在蜡笔模具中浇筑成型。

2 结果与讨论

氢化植物油和硬脂酸甘油酯为主要基材，为蜡笔提供所需要的硬度；椰子油起到调节蜡笔硬度的作用。十聚甘油十硬脂酸酯起到色素分散，基材内交联的作用。环糊精是一种具有空腔结构的分子，对色素起到增色作用，使色彩更加艳丽。轻质碳酸钙起到摩擦作用，保证书写流畅。

表1 蜡笔样品中各组分的配比

表1(续)

根据表1，样品1～6可以考察椰子油用量对蜡笔样品性能的影响。样品7～12可以考察聚甘油酯分散剂用量对蜡笔性能的影响，样品13～18可以考察环糊精用量对蜡笔性能的影响。

2.1 椰子油对蜡笔性能的影响

在样品1～6中，我们固定了其他组分的用量，考察了椰子油用量对蜡笔性能的影响。

表2 椰子油对蜡笔性能的影响

注：指标中的数字1～5分别代表该指标为很差、差、一般、良好、优秀。

从实验结果可以看出，随着椰子油的增加，蜡笔的性能如流畅性，着色力、掉渣性能方面得到明显改善。当椰子油超过7g后，蜡笔硬度明显下降。综合考虑之后，我们选择椰子油的用量为7 g。

2.2 十聚甘油十硬脂酸酯对蜡笔性能的影响

聚甘油酯是一种性能优良的产品，对蜡笔中的色素起到稳定分散的作用。通过固定其他组分的用量，我们考察了十聚甘油十硬脂酸酯对蜡笔性能的影响。

表3 十聚甘油十硬脂酸酯对蜡笔性能的影响

注：指标中的数字1～5分别代表该指标为很差、差、一般、良好、优秀。

从实验结果可以看出，随着十聚甘油十硬脂酸酯用量的增加，蜡笔的性能如着色力、掉渣性能方面得到明显改善，但当十聚甘油十硬脂酸酯超过9 g后，书写的流畅性有所下降，同时蜡笔硬度过大，也不利于书写。综合考虑之后，我们选择十聚甘油十硬脂酸酯的用量为9 g。

2.3 环糊精对蜡笔性能的影响

表4 环糊精对蜡笔性能的影响

注：指标中的数字1-5分别代表该指标为很差、差、一般、良好、优秀。

从实验结果可以看出，随着环糊精用量的增加，蜡笔的性能如着色力、掉渣性能方面得到明显改善。但当环糊精的用量超过5 g后，掉渣性有所增加，书写的流畅性也有所降低。最终，我们选择环糊精的用量为5 g。

当选择的色素为天然胡萝卜素时，按照配方15制得的蜡笔，在流畅性、硬度、着色力、掉渣度等方面均表现较好。

蜡笔各组分之间相互影响，通过实验可以得到各方面性能较佳的蜡笔样品。我们对配方进行微调，辅以其他色素，可得到了色彩丰富的性能良好的蜡笔样品。

3 结语

本文以可食用植物基脂肪酸酯和氢化植物油代替传统石蜡做基材，以可食用的聚甘油酯代替传统铅盐助剂做分散剂，以天然可食用植物色素代替矿物颜料和有机合成颜料做颜色来源，辅加各种环保填料得到环保型蜡笔。此蜡笔在流畅性、硬度、着色力等性能方面表现良好，对人体无害，安全性高，值得推广。

[1] 温建辉. 蜡笔类产品的起源与研发[J]. 中国制笔,2012(4):4-8.

[2] 何瑞芳,范文秀. 儿童常用蜡笔中可溶性铅、镉的测定[J]. 广东微量元素科学,2005,12(12):55-57.

[3] 武桂英,汪 玲,欧阳风秀. 蜡笔中铅等七种元素含量的检测[J]. 中国校医,1996,10(4):250-251.

(本文文献格式：郝行健，安 伟，王 波.新型环保蜡笔的制备[J].山东化工,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，现为济南市历城第一中学学生；安 伟(1984—)，男，山东大学有机化学专业硕士毕业，现工作于山东滨州金盛新材料科技有限责任公司；通讯作者：王 波(1988—)，男，山东大学硕士，研究方向：金属润滑以及聚甘油酯的应用。

TQ645.9+3

A

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