本发明涉及印刷涂料，尤其涉及一种喷墨用水性聚氨酯及其制备方法。
背景技术：
1、水性聚氨酯以水代替有机溶剂作为分散介质，是一种绿色环保的高分子材料，具有不易燃、气味小、易改性以及优良的机械性能，被广泛应用于胶粘剂、油墨、皮革涂饰剂等行业领域。
2、水性聚氨酯的组成主要包括多元醇、多异氰酸酯、亲水扩链剂、成盐剂、催化剂等。其中，多元醇和多异氰酸酯是构成水性聚氨酯的基本组分，分别形成聚氨酯的柔性链段和刚性链段，柔性链段与刚性链段之间交替排列存在多种组合，进而造成材料性能的差异，可应用于不同的使用场景，而扩链剂是水性聚氨酯的重要原料，通过引入扩链剂，可以将扩链剂分子中的某些特性引入聚氨酯主链中，从而改善聚氨酯性能。
3、尽管水性聚氨酯具有许多优点，但其性能和应用领域与传统的溶剂型聚氨酯相比仍有限制，由于水性聚氨酯整体分子链的线性结构以及亲水扩链剂引入，使得水性聚氨酯的耐水性欠佳，导致产品在使用过程中遇水发生模糊或褪色，影响产品的美观性与清晰度。
技术实现思路
1、为了改善水性聚氨酯的耐水性，本技术提供了一种喷墨用水性聚氨酯及其制备方法。
2、第一方面，本技术提供的一种喷墨用水性聚氨酯，采用如下技术方案：
3、一种喷墨用水性聚氨酯，包含以下重量份的原料：
4、聚碳酸酯多元醇40～50份；
5、多异氰酸酯50～60份；
6、有机氟改性腰果酚4～6份；
7、丙烯酸酯单体3～5份；
8、二羟甲基丙酸3～5份；
9、丙酮25～35份；
10、扩链剂2～5份；
11、中和剂0.5～1.5份；
12、催化剂0.1～0.3份；
13、去离子水50～60份；
14、所述有机氟改性腰果酚的制备原料包括含氟丙烯酸酯、腰果酚和引发剂，所述含氟丙烯酸酯和腰果酚的重量比为3：(1.4～1.8)。
15、通过采用上述装置，聚碳酸酯多元醇作为水性聚氨酯中的软段，其分子中的碳酸酯基团具有较好的耐水解性能，含氟丙烯酸酯与部分异氰酸酯基相结合对水性聚氨酯进行改性，有利于提高水性聚氨酯的耐水性能，而腰果酚分子中不饱和碳碳双键与含氟丙烯酸酯中的不饱和碳碳双键进行聚合反应，腰果酚分子中酚羟基与多异氰酸酯结合，有助于改善水性聚氨酯的分散性和稳定性，通过丙烯酸酯单体的协同作用，使得水性聚氨酯的耐水性以及附着力得到显著提升，同时，腰果酚的长侧链提供了柔韧性，使得水性聚氨酯形成的油墨涂膜不易开裂。另外，二羟甲基丙酸作为亲水性扩链剂，分子中的羟基与异氰酸酯基反应嵌入聚氨酯的分子骨架上，但二羟甲基丙酸分子中的羧基基团由于位于位阻效应上基本不参与反应，待预聚反应完毕后再通过中和反应生成盐，使得所合成的聚氨酯具有了亲水性，减少了分子链之间的相互缠绕，同时也使得物系的截面张力降低，有利于聚合物相的微细分散，使得乳液微粒数量增多，粒径相应减小。
16、优选的，所述含氟丙烯酸酯包括甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟戊酯中的一种或者两种。
17、通过采用上述装置，将含氟丙烯酸酯引入水性聚氨酯中，可消除因改善聚氨酯亲水性而导致的耐水性下降的问题，其中，有机氟单元向胶膜表面迁移，聚合物整体的内压力显著下降，赋予水性聚氨酯低表面能、相容性、稳定性，进而提高水性聚氨酯的耐水性能。
18、优选的，所述多异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或两种。
19、通过采用上述装置，甲基环己烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中-nco的反应活性较芳香族的-nco活性低，稳定性好，并且分子中带有环烷烃结构，固化网络结构强度良好。
20、优选的，所述丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或两种。
21、通过采用上述装置，甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯与有机氟改性腰果酚协同作用使得水性聚氨酯具备较好的附着力，并使水性聚氨酯乳液具备合适的固化时间。其中，甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯含有的羟基可以与聚氨酯发生交联作用，交联度增大一定程度上改善水性聚氨酯的粘度，进而提高水性聚氨酯的附着力。
22、优选的，所述催化剂为有机锆、有机铋中的一种或两种。
23、通过采用上述装置，有机锆、有机铋对-nco/-oh反应具有较高的催化活性，减少-nco与水的副反应，减少co2的生成，从而减少产品中气泡的产生并提高力学性能，并且有机锆、有机铋均为环保型催化剂，在处理和使用过程中更加的安全，有利于减少对环境的影响。
24、优选的，所述扩链剂包括乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺中的一种或多种。
25、通过采用上述装置，由于多余的异氰酸酯基会与水反应生成聚脲，而采用适量的乙二胺与多余的异氰酸酯基反应则可以使聚氨酯分子中保持合适的交联度，提高聚氨酯链段的柔韧性，使粒径变小；乙醇胺和二乙醇胺带有羟基和氨基两种官能团，具有双重反应活性，可以更好地调节聚氨酯中的软段与硬段的比例，使水性聚氨酯保持合适的硬度与柔韧性。
26、优选的，所述中和剂为三乙胺、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或多种。
27、通过采用上述装置，三乙胺、氢氧化钠、碳酸钠与聚氨酯中的酸性基团反应，生成水溶性盐，有助于改善水性聚氨酯乳液的稳定性。
28、第二方面，本技术提供的一种喷墨用水性聚氨酯的制备方法采用如下的技术方案：
29、一种喷墨用水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
30、(1)按所述组分配比称取原料，聚碳酸酯多元醇经过脱水处理后，在氮气的保护下加入多异氰酸酯和催化剂，加热搅拌，缓慢升温至，反应2-3h；
31、(2)加入二羟甲基丙酸和有机氟改性腰果酚，反应3-4h；
32、(3)加入中和剂中和反应10～15min，加入去离子水进行高速分散；
33、(4)加入扩链剂和丙烯酸酯单体，并保持温度80～90℃，反应1-2h，制得水性聚氨酯。
34、优选的，所述步骤(2)(3)中均加入丙酮，并在步骤(4)中抽真空脱除丙酮。
35、优选的，所述有机氟改性腰果酚的制备方法为：
36、将含氟丙烯酸酯加热至50～60℃，加入腰果酚，接着加入甲醚，并在引发剂的催化作用下反应1.5-3h，最后经过蒸馏脱除甲醚，待反应完全后冷却至室温，得到有机氟改性腰果酚；所述引发剂选用aibn。
37、通过采用上述装置，本技术制备的水性聚氨酯用于油墨中，有助于提高油墨的耐水性，减少产品在使用过程中遇水发生模糊或褪色的问题，提高产品的美观性与清晰度。另外，在水性聚氨酯的制备过程中通入氮气可以减少不饱和键的氧化，丙酮使得反应体系保持合适的黏度，以便更好地控制预聚体黏度和分散黏度，从而控制反应的速率，另外，由于丙酮的沸点较低，在后续的处理中容易除去。
38、本技术具有如下有益效果：
39、1.本技术中，聚碳酸酯多元醇作为水性聚氨酯中的软段，其分子中的碳酸酯基团具有较好的耐水解性能，含氟丙烯酸酯与部分异氰酸酯基相结合对水性聚氨酯进行改性，有利于提高水性聚氨酯的耐水性能，而腰果酚分子中不饱和碳碳双键与含氟丙烯酸酯中的不饱和碳碳双键进行聚合反应，腰果酚分子中酚羟基与多异氰酸酯结合，有助于改善水性聚氨酯的分散性和稳定性，通过丙烯酸酯单体的协同作用，使得水性聚氨酯的耐水性以及附着力得到显著提升，同时，腰果酚的长侧链提供了柔韧性，使得水性聚氨酯形成的油墨涂膜不易开裂。另外，二羟甲基丙酸作为亲水性扩链剂，分子中的羟基与异氰酸酯基反应嵌入聚氨酯的分子骨架上，但二羟甲基丙酸分子中的羧基基团由于位于位阻效应上基本不参与反应，待预聚反应完毕后再通过中和反应生成盐，使得所合成的聚氨酯具有了亲水性，减少了分子链之间的相互缠绕，同时也使得物系的截面张力降低，有利于聚合物相的微细分散，使得乳液微粒数量增多，粒径相应减小。
40、2.本技术中，甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯与有机氟改性腰果酚协同作用使得水性聚氨酯具备较好的附着力，并使水性聚氨酯乳液具备合适的固化时间。其中，甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯含有的羟基可以与聚氨酯发生交联作用，交联度增大一定程度上改善水性聚氨酯的粘度，进而提高水性聚氨酯的附着力。
1.一种喷墨用水性聚氨酯，其特征在于，按重量份计，包含以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种喷墨用水性聚氨酯，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯包括甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟戊酯中的一种或者两种。
3.根据权利要求1所述的一种喷墨用水性聚氨酯，其特征在于，所述多异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种喷墨用水性聚氨酯，其特征在于，所述丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种喷墨用水性聚氨酯，其特征在于，所述催化剂为有机锆、有机铋中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种喷墨用水性聚氨酯，其特征在于，所述扩链剂包括乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种喷墨用水性聚氨酯，其特征在于，所述中和剂为三乙胺、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或多种。
8.如权利要求1-7任一项所述喷墨用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的喷墨用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）（3）中均加入丙酮，并在步骤（4）中抽真空脱除丙酮。
10.根据权利要求8所述的喷墨用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述有机氟改性腰果酚的制备方法为：
