本发明属于铅芯的制造领域，具体涉及一种彩色铅笔芯及其制备方法。
背景技术：
彩色铅芯是一种广泛应用于日常生活和学习中的文具用品。随着消费者需求的不断发展，市场对自动铅笔使用的极细铅笔芯的需求量也越来越大。铅笔芯的直径越小挠曲强度越差，对使用的流畅度产生影响。与传统黑色铅芯不同，彩色铅芯主要以色粉为着色剂，用粘接剂将色粉与填充剂粘接起来，经混合、研磨、挤出成型等工艺制备而成。其粘接剂决定了产品的力学性能，为了不影响书写的流畅度与色泽的鲜艳度，这就要粘接剂要在足够小的添加量下提供最大的增强作用，同时还需要粘接剂透明度高，不干扰色粉的显色效果。
目前常用的粘接剂主要有酚醛树脂、环氧树脂和聚氯乙烯等树脂材料。在公开号cn110387166a的发明专利中提出采用聚苯乙烯作为粘接剂加入到彩色铅笔芯中，增强了产品的挠曲强度。也有专利提出以聚氨酯树脂作为粘接剂提高了产品的力学性能。然而这些方法仅仅是简单的将树脂与粉料混合在一起，虽然对铅笔芯的力学性能有增强作用，但由于无机填充剂与树脂间没有发生化学反应，相容性差且分散不均匀，往往需要较大的树脂添加量而影响产品是用时的流畅度。而且使用单一的树脂往往只能通过改变树脂添加量来改变铅笔芯的性能，无法适应千变万化的市场需求。
目前我国对彩色细铅芯的生产性能仍达不到市场需求，因此选择合适的粘接剂，同时也是寻求一种新型的性能可调的彩色铅芯的制备方法对我国当前的铅笔芯市场发展具有重要的现实意义。
技术实现要素：
为了解决彩色铅笔芯机械性能不佳性能不可调的问题，本发明提供了一种彩色铅笔芯及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种彩色铅笔芯的制备方法，包括如下步骤：
a、以质量份数计，将端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体与4～8质量份硬脂酸锌、20～25质量份硫酸钡、15～20质量份硫酸镁晶须、20～30质量份碳酸钙、5～12质量份滑石粉和5～10质量份颜料共混后，经混合反应得到反应体系；
b、将聚乙烯醇溶解于水中制得聚乙烯醇胶体，向步骤a所得反应体系中加入所得聚乙烯醇胶体继续混合反应，得到面团状的共混物；
c、将步骤b所得共混物依次经辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油处理，制得彩色铅笔芯；
其中，以端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体和聚乙烯醇作为粘接剂。
优选地，步骤a中混合反应的温度为70℃～80℃，时间为0.5～4h。
优选地，步骤b中继续混合反应的时间为0.5～2h。
优选地，端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体采用如下操作制备：1)以质量份数计，将8～12份异氰酸酯与10～15份多元醇混合均匀后得到单体混合物，向所得单体混合物中加入0.03～0.05份催化剂混合均匀后进行缩聚反应，得到混合体系；2)向步骤1)所得混合体系中加入0.5～2份多羟基交联剂继续反应，制得端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
进一步优选地，步骤1)中缩聚反应温度为70℃～80℃，反应时间为2～4h。
进一步优选地，步骤2)中继续反应时间为2～4h。
进一步优选地，步骤1)中的异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯。
进一步优选地，步骤1)中的多元醇包括聚丁二醇1000、聚氧化丙烯二醇1000、聚氧化丙烯三醇3000。
进一步优选地，步骤2)中的多羟基交联剂可以是季戊四醇、三羟甲基丙烷或者季戊四醇与三羟甲基丙烷的各种比例的共混物。
优选地，端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体的添加量为5～8质量份。
优选地，聚乙烯醇的添加量为3～6质量份。
本发明公开了采用上述制备方法制得的一种彩色铅笔芯。
优选地，所述彩色铅笔芯直径规格为0.5mm时，弯曲强度为364～410mpa，动态摩擦系数为0.256～0.297。
优选地，所述彩色铅笔芯直径为0.7mm时，弯曲强度为478～503mpa，动态摩擦系数为0.285～0.298。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种彩色铅笔芯的制备方法，通过将端基带有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体与高分子量的聚乙烯醇作为粘接剂，引入硬脂酸锌、硫酸钡、氯化钡、硫酸镁、碳酸钙、滑石粉和色粉的混合填料中，使端基带有异氰酸酯基与固体填料表面以及聚乙烯醇带有的羟基进行充分的反应后，制备出所需直径的彩色铅笔芯。相比于传统的彩色铅笔芯制备方法，该方法所采用的粘结剂能更充分且更紧密的粘接填料，改善了无机填料与粘接剂之间的相容性，从而在不影响书写流畅度与色彩鲜艳度的前提下充分的发挥了填料的作用，增强了彩色铅芯的力学性能。同时，本发明所述制备方法操作简便不需引进新设备，节约了成本，可以适应市场的各种需求。
进一步地，通过本发明所述端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体的制备操作，使聚氨酯预聚体结构与性能具有可调性，通过对聚氨酯预聚体合成条件的调节，即可实现对所生产的彩色铅笔芯的性能进行可控调节。
本发明将端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体和高分子量的聚乙烯醇作为彩色铅笔芯的粘接剂具有以下优点：
(1)由于异氰酸酯基可以与填料表面所带有的羟基和聚乙烯醇的羟基发生化学反应，因此可以更加紧密的将固体填料粘结在一起，增强了无机填料与粘接剂之间的相容性和界面结合性，充分发挥了填料与粘接剂的增强作用，因此可以在添加量很少的情况下显著提高彩色铅芯的机械性能，从而保障其产品的书写润滑度。
(2)制备的端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体与聚乙烯醇的透明度都很高，将其作为粘接剂添加到彩色铅笔芯中，不会对显色剂的颜色产生遮盖作用，使彩色铅芯的书写痕迹更加鲜艳。
(3)所述端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体具有结构可调性，可以通过制备原料的改变来有效改变粘接剂的结构与性能，粘接剂决定了铅笔芯最终的力学性能，因而所制备的彩色铅笔芯具有性能可调性好，可以快速满足千变万化的市场需求。通过这种方式调节产品的性能具有简单、可操作性强，无需新的设备与工艺，可以有效降低生产成本。
进一步地，通过多羟基交联剂的选择，能够有效调节粘接剂的反应程度，进而调控交联度，能够有效影响所得彩色铅笔芯的整体结晶度，因此能够适用于加工不同直径的铅芯要求。
本发明还公开了一种彩色铅笔芯，以端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体和聚乙烯醇作为粘接剂，利用了端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体作为粘接剂时，能够与填料发生化学反应，增加了粘接效果优异，且对显色剂的干扰小，所述彩色铅笔芯具有更高的挠曲强度与书写流畅度。其次，基于端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体中聚氨酯结构具有可调性，通过对端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体制备时原料和交联剂添加量的调整使聚氨酯预聚体结构的调整，由于粘接剂的性能决定了彩色铅芯的性能，由此可以实现对彩色铅笔芯性能的调节。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
一种彩色铅笔芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先，以质量份数计，将8～12份异氰酸酯单体与10～15份多元醇单体加入反应釜中，控制反应温度在40℃～50℃下搅拌均匀后，接着加入0.03～0.05份的催化剂并搅拌10～60min后，升温至70℃～80℃下继续反应2～4h。最后，向上述混合体系中加入0.5～2份多羟基交联剂继续反应2～4h，即可制备出端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
(2)首先，将端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体与硬脂酸锌、硫酸钡、硫酸镁晶须、碳酸钙、滑石粉和颜料共混后，在70℃～80℃条件下搅拌反应0.5～4h。接着，向上述反应体系中加入溶解在1～2份水中的聚乙烯醇胶体，在上述反应条件下继续反应0.5～2h，即可得到面团状的共混物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产加工工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
所述树脂铅芯性能可通过对步骤(1)中的多羟基交联剂种类的调整而进行调节。其中步骤(1)中的多羟基交联剂可以是季戊四醇、三羟甲基丙烷或者季戊四醇与三羟甲基丙烷的各种比例的共混物。
所述树脂铅芯性能可通过对步骤(1)中的异氰酸酯种类的调整而进行调节。其中步骤(1)中的异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯。
所述树脂铅芯性能可通过对步骤(1)中的多元醇种类的调整而进行调节。其中步骤(1)的多元醇包括聚丁二醇1000、聚氧化丙烯二醇1000、聚氧化丙烯三醇3000。
其中步骤(1)中的异氰酸酯的物质的量与多元醇和羟基交联剂中羟基的物质的量之比(r值)在1.8～2.5。
其中步骤(2)中以质量份数计，端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体的添加量为5～8份。
其中步骤(2)中以质量份数计，聚乙烯醇的添加量为3～6份。
其中步骤(2)所述填料添加量，以质量份数计，硬脂酸锌为4～8份，碳酸钙为20～30份，滑石粉为5～12份，硫酸镁晶须为15～20份，硫酸钡为20～25份，颜料为5～10份。
一种具有性能可调聚氨酯彩色树脂铅芯的彩色铅笔芯由上述方法制备。
所述彩色铅笔芯的直径规格范围为0.2～5.6mm。
所述彩色铅笔芯直径规格为0.5mm和0.7mm。
所述彩色铅笔芯直径规格为0.5mm时，弯曲强度为364～410mpa，动态摩擦系数为0.256～0.297。
所述彩色铅笔芯直径为0.7mm时，弯曲强度为478～503mpa，动态摩擦系数为0.285～0.298。
为了使本发明的技术手段、创作特征以及所达成的效果更加直观，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解在阅读了本发明陈述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)首先，以质量份数计，将12份的异佛尔酮二异氰酸酯和10份的真空干燥后的聚丁二醇1000加入反应釜中。控制反应温度在50℃下搅拌均匀后，接着加入适量0.03份二月桂酸二丁基锡作为催化剂并搅拌30min后，升温至75℃继续反应3h。最后降温至70℃，向上述混合体系加入0.5份的季戊四醇继续反应2h后，即可制备出端基异氰酸酯的聚氨酯预聚体。
(2)首先以质量份数计，将6份上述制得的端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体与5份硬脂酸锌、25份碳酸钙、5份滑石粉、20份硫酸镁、25份硫酸钡和8份红的色粉共混后，在75℃的条件下搅拌反应0.5h。接着，向上述反应体系加入5份溶解在2份水中的聚乙烯醇胶体，在上述反应条件下继续反应1h，即可得到面糊状混合物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
测试表明，通过该实施例制备的树脂铅笔芯具有非常良好的力学性能和润滑性，色彩鲜艳不易褪色。铅笔芯的直径为0.528mm时，挠曲强度为410mpa，动态摩擦系数为0.289。铅笔芯直径为0.721mm时，挠曲强度为503mpa，动摩擦系数为0.298。由于本实施例仅添加了四官能度的的交联剂，因此该实施例铅笔芯的强度较大而韧度较低，该方法适用于较细自动铅笔芯。
实施例2
(1)首先，以质量份数计，将12份的异佛尔酮二异氰酸酯和11份的真空干燥后的聚丁二醇1000加入反应釜中，控制反应温度在50℃下搅拌均匀后，接着加入适量0.05份二月桂酸二丁基锡作为催化剂并搅拌30min，升温至75℃继续反应3h。最后，降温至70℃，向上述混合体系中加入1.5份三羟甲基丙烷继续反应2h后，即可得到端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
(2)首先以质量份数计，将8份上述制得的端基异氰酸酯的聚氨酯预聚体与6份硬脂酸锌、24份碳酸钙、8份滑石粉、20份硫酸镁、24份硫酸钡、7份颜料共混后，在75℃的条件下搅拌反应0.5h。接着向上述反应体系中加入6份溶解在1.5份水中的聚乙烯醇胶体。在上述反应条件下继续反应1h，即可得到面糊状混合物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
测试表明，通过该实施例制备的树脂铅笔芯具有非常良好的力学性能和润滑性，铅笔芯的直径为0.536mm，弯曲强度为364mpa，动态摩擦系数为0.269。铅笔芯直径为0.719mm时，挠曲强度为478mpa，动摩擦系数为0.285。由于本实施例仅添加了三官能度的的交联剂，因此该实施例铅笔芯的韧度较大而强度较低，该方法适用于较粗自动铅笔芯和木质铅笔芯。
实施例3
(1)首先以质量份数计，将12份异佛尔酮二异氰酸酯和11份真空干燥后的聚丁二醇1000加入反应釜中，控制反应温度在50℃下搅拌均匀，接着加入适量0.03份二月桂酸二丁基锡作为催化剂并搅拌30min后。升温至75℃继续反应3h。最后降温至70℃，向上述混合体系中加入1.2份的三羟甲基丙烷和0.2份的季戊四醇继续反应2h后，即可得到端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
(2)首先，以质量份数计，将8份上述制得的端基异氰酸酯的聚氨酯预聚体和6份硬脂酸锌、25份碳酸钙、10份滑石粉、15份硫酸镁、24份硫酸钡、10份红色色粉共混后，在75℃的条件下搅拌反应0.5h。接着向上述反应体系中加入6份溶解在2份水中的聚乙烯醇胶体。在上述反应条件下继续反应1h，即可得到面糊状混合物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
测试表明，通过该实施例制备的树脂铅笔芯具有非常良好的力学性能和润滑性，铅笔芯的直径为0.517mm时，弯曲强度为396mpa，动态摩擦系数为0.297。铅笔芯直径为0.709mm时，挠曲强度为495mpa，动摩擦系数为0.287。由于本实施例仅添加了三官能度的的交联剂，因此该实施例铅笔芯的韧度较大而强度较低，该方法适用于各种规格的自动铅笔芯和木质铅笔芯。
实施例4
(1)首先，以质量份数计，将11份二苯基甲烷二异氰酸酯和12份真空干燥后的聚丁二醇1000加入反应釜中，控制温度在50℃下搅拌均匀。接着加入适量0.04份二月桂酸二丁基锡作为催化剂并搅拌30min后。升温至75℃继续反应3h。最后降温至70℃，向上述混合体系中加入1.1份的三羟甲基丙烷和0.4份的季戊四醇继续反应2h后，即可得到端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
(2)以质量份数计，将7份上述制得的端基异氰酸酯的聚氨酯预聚体和7份硬脂酸锌、23份碳酸钙、9份滑石粉、15份硫酸镁、23份硫酸钡、8份红色色粉共混后。在75℃的条件下搅拌反应0.5h。接着向上述反应体系中加入5份溶解在1.7份水中的聚乙烯醇胶体。在上述反应条件下继续反应1h，即可得到面糊状混合物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
测试表明，通过该实施例制备的树脂铅笔芯具有非常良好的力学性能和润滑性，铅笔芯的直径为0.522mm时，弯曲强度为403mpa，动态摩擦系数为0.287。铅笔芯直径为0.726mm时，挠曲强度为487mpa，动摩擦系数为0.295。由于本实施例使用了二苯基甲烷二异氰酸酯作为原料制备了端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，由于原料更加规整，所制备的预聚体结晶度高，因此具有更加良好的透明度和相对较好的力学性能。所制成的铅笔芯色彩鲜亮，力学性能好，适用于生产较细的自动铅笔芯。
实施例5
(1)首先，以质量份数计，将11份二苯基甲烷二异氰酸酯和12份真空干燥后的聚氧化丙烯二醇1000加入反应釜中，控制温度在50℃下搅拌均匀。接着加入适量0.04份二月桂酸二丁基锡作为催化剂并搅拌30min后。升温至75℃继续反应3h。最后降温至70℃，向上述混合体系中加入1.1份的三羟甲基丙烷和0.4份的季戊四醇继续反应2h后，即可得到端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
(2)首先，以质量份数计，将8份上述制备的端基异氰酸酯的聚氨酯预聚体与8份硬脂酸锌、25份碳酸钙、10份滑石粉、17份硫酸镁、24份硫酸钡、8份红色色粉共混后。在75℃的条件下搅拌反应0.5h。接着向上述反应体系中加入5份溶解在1份水中的聚乙烯醇胶体。在上述反应条件下继续反应1h，即可得到面糊状混合物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
测试表明，通过该实施例制备的树脂铅笔芯具有非常良好的力学性能和润滑性，铅笔芯的直径为0.509mm时，弯曲强度为394mpa，动态摩擦系数为0.256。铅笔芯直径为0.705mm时，挠曲强度为471mpa，动摩擦系数为0.278。由于本实施例使用了二苯基甲烷二异氰酸酯和聚氧化丙烯二醇作为原料制备了端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，由于聚氧化丙烯二醇1000链段较长，所制备的预聚体软段较多，因此具有良好的透明度和相对较好的柔韧性。所制成的铅笔芯色彩鲜亮较为柔软，适用于生产较粗的自动铅笔芯和木制铅笔芯。
实施例6
(1)首先，以质量份数计，将12份二苯基甲烷二异氰酸酯和15份真空干燥后的聚氧化丙烯三醇3000加入反应釜中，控制温度在50℃下搅拌均匀。接着加入适量0.04份二月桂酸二丁基锡作为催化剂并搅拌30min后。升温至75℃继续反应3h。最后降温至70℃，向上述混合体系中加入0.5份季戊四醇继续反应2h后，即可得到端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
(2)首先，以质量份数计，将7份上述制得的端基异氰酸酯的聚氨酯预聚体与8份硬脂酸锌、25份碳酸钙、10份滑石粉、17份硫酸镁、24份硫酸钡、8份红色色粉共混后。在75℃的条件下搅拌反应0.5h。接着向上述反应体系中加入4份溶解在1份水中的聚乙烯醇胶体。在上述反应条件下继续反应1h，即可得到面糊状混合物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
测试表明，通过该实施例制备的树脂铅笔芯具有非常良好的力学性能和润滑性，铅笔芯的直径为0.533mm时，弯曲强度为400mpa，动态摩擦系数为0.290。铅笔芯直径为0.721mm时，挠曲强度为499mpa，动摩擦系数为0.289。由于本实施例使用了二苯基甲烷二异氰酸酯和聚氧化丙烯三醇3000作为原料制备了端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，由于聚氧化丙烯三醇3000分子量高且提供了一定的交联度，所制备的预聚体分子量高交联度大，因此具有良好的机械性能。所制成的铅笔芯色挠曲强度大，适用于生产各种规格的自动铅笔芯和木制铅笔芯。
实施例7
(1)首先，以质量份数计，将8份甲苯二异氰酸酯和15份真空干燥后的聚氧化丙烯二醇1000加入反应釜中，控制温度在45℃下搅拌均匀。接着加入适量0.04份二月桂酸二丁基锡作为催化剂并搅拌60min后。升温至80℃继续反应2h。最后降温至70℃，向上述混合体系中加入1份的三羟甲基丙烷和1份的季戊四醇继续反应3h后，即可得到端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
(2)首先，以质量份数计，将8份上述制备的端基异氰酸酯的聚氨酯预聚体与4份硬脂酸锌、20份碳酸钙、12份滑石粉、17份硫酸镁、20份硫酸钡、10份红色色粉共混后。在80℃的条件下搅拌反应2h。接着向上述反应体系中加入3份溶解在1份水中的聚乙烯醇胶体。在上述反应条件下继续反应0.5h，即可得到面糊状混合物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
测试表明，通过该实施例制备的树脂铅笔芯具有非常良好的力学性能和润滑性，铅笔芯的直径为0.710mm，弯曲强度为493mpa，动态摩擦系数为0.286。由于本实施例同时使用了三官能度与四官能度的交联剂，既具备一定的挠曲强度又有一定的韧性，甲苯二异氰酸酯规整性好，制备的聚氨酯预聚体透明度高，铅芯色彩鲜艳书写柔顺性强，适用于生产较粗的自动铅笔芯和木制铅笔芯。
实施例8
(1)首先，以质量份数计，将10份甲苯二异氰酸酯和15份真空干燥后的聚氧化丙烯三醇3000加入反应釜中，控制温度在40℃下搅拌均匀。接着加入适量0.05份二月桂酸二丁基锡作为催化剂并搅拌10min后。升温至70℃继续反应4h。维持70℃，向上述混合体系中加入0.5份的三羟甲基丙烷和1.5份的季戊四醇继续反应4h后，即可得到端基异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
(2)首先，以质量份数计，将5份上述制备的端基异氰酸酯的聚氨酯预聚体与4份硬脂酸锌、30份碳酸钙、12份滑石粉、17份硫酸镁、20份硫酸钡、5份红色色粉共混后。在70℃的条件下搅拌反应4h。接着向上述反应体系中加入3份溶解在1份水中的聚乙烯醇胶体。在上述反应条件下继续反应2h，即可得到面糊状混合物。最后，将该共混物按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，即可制备出综合性能优异的彩色铅笔芯。
测试表明，通过该实施例制备的树脂铅笔芯具有非常良好的力学性能和润滑性，铅笔芯的直径为0.753mm，弯曲强度为494mpa，动态摩擦系数为0.288。由于本实施例使用了三官能度与四官能度的交联剂，且四官能度的交联剂偏多，因此性能上铅芯的硬度较韧度大，挠曲强度大。制备的聚氨酯预聚体透明度高，铅芯色彩鲜艳书写柔顺性强，适用于生产较粗的自动铅笔芯和木制铅笔芯。
以上实施例虽只给出了0.5和0.7mm细铅芯的研究结果，但通过实验验证发现，该方法同样适用于制备直径为0.2mm、0.3mm、0.7mm、0.9mm、1.0mm、1.3mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.6mm、2.8mm、3.0mm、3.4mm、4.0mm和5.6mm等多个规格的铅笔芯，其增强效果同样显著。
本发明制备的树脂铅笔芯在产品性能方面，树脂铅笔芯具有力学性能优异书写润滑性好，且着色彩鲜艳的优点。同时通过改变引入聚氨酯预聚体的结构从而可以根据需求来改变树脂铅笔芯的性能。具有操作简单，产品性能好，对环境友好等特点，适用于未来大规模生产。
综上所述，本发明介绍了一种彩色铅笔芯的制备方法。其中包括：首先制备出端基带有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。再将所述聚氨酯预聚体与一定质量份硬脂酸锌、硫酸钡、硫酸镁晶须、碳酸钙、滑石粉和颜料在70℃～80℃下共混反应0.5～4h后，加入溶解在少量水中的聚乙烯醇胶体，继续反应0.5～2h，得到面团状的共混物。再按照传统铅芯的生产工艺进行辊练、打棒、挤芯、烘芯、浸油等处理，制备出彩色铅笔芯。本发明采用的端基异氰酸酯基聚氨酯预聚体作为粘接剂与填料可以发生化学反应，粘接效果优异，对显色剂的干扰小。相较于传统方法，本发明的彩色铅笔芯产品具有更高的挠曲强度与书写流畅度。同时可通过对聚氨酯预聚体结构的调节而调节产品的性能，操作简便不需引进新设备，节约了成本，可以适应市场的各种需求。
以上实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解在阅读了本发明陈述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。