近年来,我国书写笔的产量稳居世界第一,俨然成为了一个制笔大国,但碍于国产中性墨水的研发技术尚不成熟,高端墨水多依赖进口,仍非制笔强国,因此,加强对中性墨水技术研发、自主创新,完成优质墨水国产化对实现制笔强国梦意义重大。本文首先对中性墨水的起源、性能特点、组成成分、制备工艺、书写机理以及研究进展进行了综述,随后,指出了中性墨水现阶段研发需要突破的瓶颈:提高炭黑色浆的分散稳定性能,优化中性墨水的流变性能和稳定性能,并分析阐明中性墨水的流变调节机理和分散稳定机理,用于完善相关的机理缺失。炭黑色浆的分散稳定性直接影响中性墨水的综合性能。考察了表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB)及添加量对色浆中炭黑润湿、分散及稳定性的影响,借助等效润湿接触角法、润湿热法、分散函数、稳定函数法和理想化模型法等对色浆体系稳定性进行了评价,并对稳定机理进行了分析。结果表明,无论是引入单一型表面活性剂还是复配型表面活性剂,只有当体系的HLB值与炭黑的HLB值接近时,才能达到良好的润湿、分散与稳定效果;复配表面活性剂对炭黑分散效果优于单一型表面活性剂;阴离子与非离子表面活性剂复配的分散效果明显优于非离子与非离子表面活性剂复配;添加5.0wt%表面活性剂时体系分散稳定性最佳;基于吸附层理论与结合力理论较好地解释了表面活性剂存在最佳HLB值和添加量的原因。中性墨水流变调节主要依靠添加功能助剂完成,合适的流变参数,对提高墨水的书写性能意义重大。研究了增稠剂、炭黑、表面活性剂相互作用与中性墨水流变性的关系,通过借助旋转流变仪对墨水流变性进行表征。结果表明:随着增稠剂含量的增加,墨水的黏度、触变性和屈服应力均增大,增稠剂含量过高或者过低,均不利于墨水流变调节,添加单一增稠剂TT-615或TT-935时,墨水较难得到合适的触变性,两者复配时,有利于墨水合适的触变性的调节;随着炭黑含量的增加,其会加强增稠剂的增稠作用,墨水的黏度、触变性和屈服应力均增大;随着表面活性剂含量增加,其会与增稠剂产生竞争吸附,破坏体系网络结构,使得墨水黏度、触变性和屈服应力均减小;在增稠剂TT-615 0.8%(质量分数)、TT-935 0.6%、炭黑7.5%、表面活性剂OP-10(HLB=14.5)1.5%时,可以得到与国际先进的韩国友爱墨水相当的流变性和着色度。掌握表面活性剂对中性墨水流变调节的规律,对优化流变数据作用很大。研究了不同HLB值表面活性剂(单一或复配),对流变参数的调节能力对比,以及对中性墨水的稳定性影响。结果表明:添加单一或复配型表面活性剂,当体系HLB值相同时,流变调节能力相当,当表面活性剂HLB值的增加,表面活性剂的综合流变调节能力逐渐减弱;添加复配表面活性剂比添加单一表面活性剂对中性墨水稳定性好,此外,阴离子与非离子表面活性剂复配,其稳定效果明显优于非离子与非离子表面活性剂复配;表面活性剂HLB值对中性墨水的稳定性影响与对炭黑色浆稳定性影响有较好的吻合性,当增稠剂和炭黑添加量不变时,加入表面活性剂A-X(HLB=14.5)1.5%,可以获得合适的流变性和较高的稳定性。温度和pH值是影响中性墨水流变性能和稳定性能的重要因素。研究了温度和pH值对中性墨水的黏度、屈服应力、触变指数、稠度系数、流动指数的影响,以及对中性墨水稳定性、耐温性的影响。结果表明:温度的变化并不会改变中性墨水假塑性流体的特性;在相同剪切速率的条件下,温度升高,表观黏度和剪切应力相应降低;温度与中性墨水稠度系数的关系,可以用Arrhenius(阿伦尼乌斯)方程模型K=Aexp(Ea/RT)进行拟合:温度与流动指数的关系,可以用二次多项式模型进行拟合;低温有利于墨水的稳定,自制中性墨水的耐温性能介于韩国友爱墨水与市售墨水之间;p H值对墨水的表观黏度产生微弱影响,在pH值8-9墨水的表观黏度相对较高,但对其他流变数据的影响规律性不强;在pH值过低或过高,都不利于墨水的稳定,在pH值8-9之间有相对较好的稳定性。本文对表面活性剂的HLB值和炭黑HLB值进行关联,通过考察添加单一或复配表面活性剂下色浆的稳定性,从而确定表面活性剂最佳HLB值和添加量;同时研究了增稠剂、表面活性剂、炭黑之间的相互作用对流变的影响,确定了三者的最佳添加量和复配方式;而后,研究了不同HLB值的表面活性剂(单一或复配)的流变调节能力和对墨水稳定性影响,确定了表面活性剂的最佳复配方式;最后研究了温度和pH值对墨水流变性能的影响,提高了墨水的耐候性、耐久性。本文的研究发现,为制备优质的国产中性墨水奠定良好的实践和理论基础,推进我国实现制笔强国的进程。