本发明涉及高分子聚合物领域，具体涉及一种高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物及其制备方法和应用。
背景技术：
1、在水性涂料、水性油墨等水性体系的制备中，水性丙烯酸树脂是一项基础材料。通常水性丙烯酸树脂是使用苯乙烯、α-甲基苯乙烯和(甲基)丙烯酸三类单体，在适量的溶剂中通过自由基聚合的方式聚合得到的。其中苯乙烯和α-甲基苯乙烯提供了亲油性的主链，侧链则是由丙烯酸提供了羧基。这类树脂通常不溶于水，但在加入中和剂如氨等进行中和后，羧基被转化成具有亲水性的基团如酰胺，可以提高树脂的亲水性，因此这类树脂通常被称为碱溶性树脂，或者聚合物表面活性剂。
2、水性丙烯酸树脂作为油墨连接料，在光泽、耐候性、耐热性、耐污染性等方面具有显著的优势。然而，在实际生产中，不同于水性涂料，水性油墨通常在印刷介质表面上的用量比较少，因此实际生活中对于油墨的显色性要求比对涂料的显色性要求更高。对水性油墨的高显色性要求，可以通过在油墨中加入具有高显色力的颜料来实现，但通常显色力较高的颜料，其初级粒子粒径会比较细，价格也比较高，导致水性油墨的生产成本居高不下。为此，提高水性丙烯酸树脂润湿、分散和耦合颜料粒子的能力，可以降低水性油墨对颜料粒子显色力的要求，进而降低成本。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的问题。
2、根据本发明的一个方面，提供了一种高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，由如下反应物反应后制备得到：
3、引发剂、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸和脂肪醇聚醚；
4、脂肪醇聚醚为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或脂肪醇聚氧丙烯醚中的任意一种或多种；
5、丙烯酸与脂肪醇聚醚的摩尔比为100：(0.01～5)。
6、本发明提供的苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，主链是苯乙烯、α-甲基苯乙烯和丙烯酸作为聚合单体聚合得到的三元无规共聚物。在本发明所提供的水性聚合物中，脂肪醇聚醚(所述脂肪醇聚醚为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或脂肪醇聚氧丙烯醚)末端的羟基可以和丙烯酸的羧基发生酯化反应，使水性聚合物中接枝有部分侧链，这些侧链中既含有亲水性的聚氧乙烯链段，又含有亲油性的脂肪醇链段，因此可以提高苯乙烯-丙烯酸水性聚合物对不同极性的颜料粒子的亲和力，以改善树脂对颜料粒子的渗透、润湿、分散和稳定能力，从而提高油墨的显色力。
7、需要说明的是，丙烯酸与脂肪醇聚醚的摩尔比会影响最终得到的苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的分子量和酸值。具体而言，脂肪醇聚醚的加入量过低，脂肪醇聚醚难以显著改善苯乙烯-丙烯酸水性聚合物与颜料粒子之间的耦合能力；脂肪醇聚醚的加入量过高，会导致水性聚合物的分子量迅速变小和酸值下降过大，这是因为，在苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的聚合过程中苯乙烯和丙烯酸之间存在竞聚的关系，而脂肪醇聚醚和丙烯酸之间发生的酯化反应会增大丙烯酸参与形成主链的聚合反应的位阻，这就导致丙烯酸参与到聚合反应中的几率进一步下降。苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的分子量和酸值下降，会影响聚合物对于颜料颗粒的包裹性，聚合物的水溶性也变差，使得颜料颗粒的悬浮性变差，这就降低了油墨的显色性。
8、在一些实施方式中，引发剂为dtbp(二叔丁基过氧化物)。
9、在一些实施方式中，丙烯酸与脂肪醇聚醚的摩尔比为100：(0.5～1.5)。
10、在一些实施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇链段的碳数为4～12。
11、脂肪醇聚醚中脂肪醇链段的碳数会影响丙烯酸侧链的长度。在单一变量的情况下该碳数越大，丙烯酸侧链长度越长，位阻越大，而这就会影响丙烯酸参与到主链的聚合反应中的概率。脂肪醇聚醚中脂肪醇链段的碳链越短，所得水性聚合物对颜料的亲和力也有所下降。
12、在一些实施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇链段的碳数为6～10。
13、在一些实施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇链段的碳数为8。
14、在一些实施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇聚氧乙烯醚为正辛醇聚氧乙烯醚(cas号：27252-75-1)和/或异辛醇聚氧乙烯醚(cas号：26468-86-0)。
15、在一些实施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚为辛醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚(cas号：64366-70-7)。
16、在一些实施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇聚氧丙烯醚为二丙二醇甲醚dpm(cas号：34590-94-8)和/或三丙二醇丁醚(cas号：55934-93-5)。
17、在一些实施方式中，脂肪醇聚醚中聚醚链段的聚合度为4～8。
18、在一些实施方式中，脂肪醇聚醚中聚醚链段的聚合度为6。
19、控制聚醚链段的聚合度同样是为了控制丙烯酸侧链的长度。脂肪醇聚醚中聚醚链段的聚合度为4～8、更优选为6时，所得水性聚合物的分子量、酸值合适，且对颜料具有良好分散性和润湿性。
20、在一些实施方式中，以苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸的总摩尔量计，丙烯酸的摩尔占比为40～50％。
21、在一些实施方式中，苯乙烯与α-甲基苯乙烯的摩尔比为(1～4.5)：1。
22、在一些实施方式中，高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的分子量为15000～16000g/mol。
23、在一些实施方式中，高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的酸值为210～220mgkoh/g。
24、根据本发明的另一方面，提供了上述高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的制备方法，包括如下步骤：
25、将引发剂、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸和脂肪醇聚醚混合，在220～270℃下反应20～40min，反应完成后即可得到高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物。
26、根据本发明的另一方面，提供了高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物在水性油墨中的应用。
27、本发明所制备的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物对颜料粒子有着优异的润湿、分散和耦合能力，因此具有高显色力，可以应用于水性油墨的配方中，降低水性油墨的生产成本。
28、和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
29、本发明所提供的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，通过在苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸三元共聚物的侧链上接枝既含有亲水的聚氧乙烯链段、又含有亲油的脂肪醇链段的脂肪醇聚氧乙烯醚，提高了水性聚合物对不同极性的颜料粒子的耦合能力，且所得水性聚合物的酸值仍然高达210～220mgkoh/g，分子量高达15000～16000g/mol，因此能够兼具优异的水溶性以及对颜料粒子的包裹能力，从而能够使由该水性聚合物作为连接料得到的水性油墨具有优异的显色性。
1.一种高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，由如下反应物反应后制备得到：
2.根据权利要求1所述的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述丙烯酸与脂肪醇聚醚的摩尔比为100：(0.5～1.5)。
3.根据权利要求1所述的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述脂肪醇聚醚中脂肪醇链段的碳数为4～12。
4.根据权利要求3所述的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述脂肪醇聚醚中脂肪醇链段的碳数为6～10。
5.根据权利要求1所述的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述脂肪醇聚醚中聚醚链段的聚合度为4～8。
6.根据权利要求1所述的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，以苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸的总摩尔量计，所述丙烯酸的摩尔占比为40～50％。
7.根据权利要求6所述的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述苯乙烯与α-甲基苯乙烯的摩尔比为(1～4.5)：1。
8.权利要求1～7所述的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.权利要求1～7所述的高显色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物在水性油墨中的应用。
