本发明涉及绘画工具技术领域，尤其涉及一种用于美术设计的固体画笔及其制备方法。
背景技术：
彩画是艺术实践的一种手法，由于水彩画颜料比较便宜，使用方便，而且色彩感觉也很理想，所以一般人都乐于使用。水彩画所需的用品种类繁多，有画笔、颜料、画纸、铅笔、橡皮胶刷和画笔等。
但是传统的绘画方式，制作过程中需要添加润湿剂、分散剂、防沉剂等多种助剂，不但成本高，且对环境和人体都有害。尤其是在室外进行绘画后，作用的颜色随着时间的推移会出现变暗，甚至掉色的情况，故有必要研究一种对环境和人体均无害的固体画笔及其制备方法。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于美术设计的固体画笔及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种用于美术设计的固体画笔，由以下重量百分比的成分组成：丙烯酸乳液8-20％、增效剂0.05-0.1％、填料35-55％、赋型剂5-10％、成膜助剂2-5％、颜料0.2-2％、保湿剂3-10％、香料0.2-1％和水余量。
优选的，所述的增效剂为亲水性富勒烯衍生物。
进一步优选的，所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
其中r1，r2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
优选的，所述的填料为改性二氧化钛、硅酸钙和硅酸铝的混合物。
优选的，所述的赋形剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙和硬脂酸钾中的任意一种或者多种的混合物。
优选的，所述的保湿剂为乙二醇或者丙二醇。
优选的，所述的成膜助剂为醇酯十二或者三丙二醇单丁醚。
优选的，所述的香料为天然植物香料。
一种用于美术设计的固体画笔的制备方法，包括以下步骤：
a、将煅烧后的纳米二氧化钛与干燥后的2，2-二羟甲基丙酸放置在乙醇中，超声分散处理0.5-1.5h，然后在氮气保护下，在70-90℃下连续反应20-30h后，将固体颗粒在离心机中进行分离，将分离出的颗粒重新溶解到二甲基甲酰胺中，再次分离，直到溶液清澈为止，在真空烘箱中干燥后即可得到改性二氧化钛；
b、将水、改性二氧化钛和亲水性富勒烯衍生物依次加入到反应釜中，250-300rpm搅拌10-30min；
c、将丙烯酸乳液和成膜助剂加入到反应釜中，600-800rpm搅拌10-30min；
d、在反应釜中加入硅酸钙、硅酸铝、颜料和香料，升温至40-50℃并保温，400-600rpm搅拌10-30min；
e、在反应釜中加入保湿剂和赋型剂，升温并保持75-90℃并搅拌45-60min，得到预制物；
f、将预制物在75-90℃温度下注入模具中冷却至18-25℃成型，即可。
本发明的有益之处在于：
1、本发明的用于美术设计的固体画笔所绘制的作品，保色性、防水性及耐紫外线性能良好，涂于墙上成膜后不易被雨水冲洗，适用于墙体、纸张上的绘画。
2、本发明的用于美术设计的固体画笔所绘制的作品，具有非常好的自清洁功能，尤其是可以保持长时间的颜色鲜艳，不掉色。
3、本发明的用于美术设计的固体画笔，环保无毒，涂膜细腻光滑；属于环保、低成本、高质量的新型画笔。
具体实施方式
实施例1
一种用于美术设计的固体画笔，由以下重量百分比的成分组成：丙烯酸乳液12％、增效剂0.08％、填料45％、赋型剂8％、成膜助剂3％、颜料1.2％、保湿剂8％、香料0.5％和水余量。
所述的增效剂为亲水性富勒烯衍生物。
所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
其中r1，r2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
所述的填料为改性二氧化钛、硅酸钙和硅酸铝的混合物。
所述的赋形剂为硬脂酸钠。
所述的保湿剂为乙二醇。
所述的成膜助剂为醇酯十二。
所述的香料为天然植物玫瑰的提取香料。
一种用于美术设计的固体画笔的制备方法，包括以下步骤：
a、将煅烧后的纳米二氧化钛与干燥后的2，2-二羟甲基丙酸放置在乙醇中，超声分散处理1.2h，然后在氮气保护下，在85℃下连续反应24h后，将固体颗粒在离心机中进行分离，将分离出的颗粒重新溶解到二甲基甲酰胺中，再次分离，直到溶液清澈为止，在真空烘箱中干燥后即可得到改性二氧化钛；
b、将水、改性二氧化钛和亲水性富勒烯衍生物依次加入到反应釜中，270rpm搅拌25min；
c、将丙烯酸乳液和成膜助剂加入到反应釜中，650rpm搅拌20min；
d、在反应釜中加入硅酸钙、硅酸铝、颜料和香料，升温至45℃并保温，550rpm搅拌25min；
e、在反应釜中加入保湿剂和赋型剂，升温并保持85℃并搅拌55min，得到预制物；
f、将预制物在80℃温度下注入模具中冷却至20℃成型，即可。
实施例2
一种用于美术设计的固体画笔，由以下重量百分比的成分组成：丙烯酸乳液20％、增效剂0.1％、填料35％、赋型剂10％、成膜助剂2％、颜料2％、保湿剂3％、香料1％和水余量。
所述的增效剂为亲水性富勒烯衍生物。
所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
其中r1，r2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
所述的填料为改性二氧化钛、硅酸钙和硅酸铝的混合物。
所述的赋形剂为硬脂酸钙。
所述的保湿剂为丙二醇。
所述的成膜助剂为三丙二醇单丁醚。
所述的香料为天然植物桂花的提取香料。
一种用于美术设计的固体画笔的制备方法，包括以下步骤：
a、将煅烧后的纳米二氧化钛与干燥后的2，2-二羟甲基丙酸放置在乙醇中，超声分散处理1.5h，然后在氮气保护下，在70℃下连续反应30h后，将固体颗粒在离心机中进行分离，将分离出的颗粒重新溶解到二甲基甲酰胺中，再次分离，直到溶液清澈为止，在真空烘箱中干燥后即可得到改性二氧化钛；
b、将水、改性二氧化钛和亲水性富勒烯衍生物依次加入到反应釜中，250rpm搅拌30min；
c、将丙烯酸乳液和成膜助剂加入到反应釜中，600rpm搅拌30min；
d、在反应釜中加入硅酸钙、硅酸铝、颜料和香料，升温至40℃并保温，600rpm搅拌10min；
e、在反应釜中加入保湿剂和赋型剂，升温并保持90℃并搅拌45min，得到预制物；
f、将预制物在90℃温度下注入模具中冷却至18℃成型，即可。
实施例3
一种用于美术设计的固体画笔，由以下重量百分比的成分组成：丙烯酸乳液8％、增效剂0.05％、填料55％、赋型剂5％、成膜助剂5％、颜料0.2％、保湿剂10％、香料0.2％和水余量。
所述的增效剂为亲水性富勒烯衍生物。
所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
其中r1，r2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
所述的填料为改性二氧化钛、硅酸钙和硅酸铝的混合物。
所述的赋形剂为硬脂酸钙和硬脂酸钾质量比为2：1的混合物。
所述的保湿剂为丙二醇。
所述的成膜助剂为醇酯十二。
所述的香料为天然植物荷花的提取香料。
一种用于美术设计的固体画笔的制备方法，包括以下步骤：
a、将煅烧后的纳米二氧化钛与干燥后的2，2-二羟甲基丙酸放置在乙醇中，超声分散处理0.5h，然后在氮气保护下，在90℃下连续反应20h后，将固体颗粒在离心机中进行分离，将分离出的颗粒重新溶解到二甲基甲酰胺中，再次分离，直到溶液清澈为止，在真空烘箱中干燥后即可得到改性二氧化钛；
b、将水、改性二氧化钛和亲水性富勒烯衍生物依次加入到反应釜中，300rpm搅拌10min；
c、将丙烯酸乳液和成膜助剂加入到反应釜中，800rpm搅拌10min；
d、在反应釜中加入硅酸钙、硅酸铝、颜料和香料，升温至50℃并保温，400rpm搅拌30min；
e、在反应釜中加入保湿剂和赋型剂，升温并保持75℃并搅拌60min，得到预制物；
f、将预制物在75℃温度下注入模具中冷却至25℃成型，即可。
对比例1
将实施例1中的改性二氧化钛替换为常规的纳米二氧化钛，其余配比和制备方法不变。
对比例2
将实施例1中的增效剂替换为常规的富勒烯c60，其余配比和制备方法不变。
以下将实施例1-3和对比例1-2的画笔应用于沈阳街头的室外墙体绘画，并对其作品进行检测，得到如下检测结果(具体检测结果见表1)。
表1：实施例1-3和对比例1-2的画笔的室外墙体绘画作品检测结果；
以下将实施例1-3和对比例1-2的画笔应用于沈阳街头的室外墙体绘画，并对其作品放置12个月以后再次进行检测，得到如下检测结果(具体检测结果见表2)。
表2：12个月后，实施例1-3和对比例1-2的画笔的室外墙体绘画作品检测结果；
由以上测试数据可以知道，本发明的用于美术设计的固体画笔，应用于室外墙体绘画，其作用具有非常好的自清洁功能，可以长期保持颜色鲜艳。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种用于美术设计的固体画笔，其特征在于，丙烯酸乳液8-20％、增效剂0.05-0.1％、填料35-55％、赋型剂5-10％、成膜助剂2-5％、颜料0.2-2％、保湿剂3-10％、香料0.2-1％和水余量。
2.如权利要求1所述的用于美术设计的固体画笔，其特征在于，所述的增效剂为亲水性富勒烯衍生物。
3.如权利要求1所述的用于美术设计的固体画笔，其特征在于，所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
其中r1，r2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
4.如权利要求1所述的用于美术设计的固体画笔，其特征在于，所述的填料为改性二氧化钛、硅酸钙和硅酸铝的混合物。
5.如权利要求1所述的用于美术设计的固体画笔，其特征在于，所述的赋形剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙和硬脂酸钾中的任意一种或者多种的混合物。
6.如权利要求1所述的用于美术设计的固体画笔，其特征在于，所述的保湿剂为乙二醇或者丙二醇。
7.如权利要求1所述的用于美术设计的固体画笔，其特征在于，所述的成膜助剂为醇酯十二或者三丙二醇单丁醚。
8.如权利要求1所述的用于美术设计的固体画笔，其特征在于，所述的香料为天然植物香料。
9.一种用于美术设计的固体画笔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将煅烧后的纳米二氧化钛与干燥后的2，2-二羟甲基丙酸放置在乙醇中，超声分散处理0.5-1.5h，然后在氮气保护下，在70-90℃下连续反应20-30h后，将固体颗粒在离心机中进行分离，将分离出的颗粒重新溶解到二甲基甲酰胺中，再次分离，直到溶液清澈为止，在真空烘箱中干燥后即可得到改性二氧化钛；
b、将水、改性二氧化钛和亲水性富勒烯衍生物依次加入到反应釜中，250-300rpm搅拌10-30min；
c、将丙烯酸乳液和成膜助剂加入到反应釜中，600-800rpm搅拌10-30min；
d、在反应釜中加入硅酸钙、硅酸铝、颜料和香料，升温至40-50℃并保温，400-600rpm搅拌10-30min；
e、在反应釜中加入保湿剂和赋型剂，升温并保持75-90℃并搅拌45-60min，得到预制物；
f、将预制物在75-90℃温度下注入模具中冷却至18-25℃成型，即可。
技术总结