【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物，具体涉及一种水性聚氨酯及其制备方法和一种水性刮开油墨及其制备方法。
技术介绍
1、刮开油墨在生产生活中应用广泛，比如用于印制彩票、奖券、票据、电话充值卡、游戏卡、上网卡、抽奖卡、学习卡、电码防伪标识卡、速显册以及儿童刮画等领域。刮开油墨，常用的是黑色刮开油墨(简称刮开黑墨)和白色刮开油墨(简称刮开白墨)，它的一个基本特征是油墨印刷、干燥成膜后，比较容易因为刮擦而破坏油墨膜。刮开油墨这一特点，就对成膜树脂或助剂产生了特殊要求。目前市面上的刮开油墨以溶剂型油墨为主，印刷过程中voc挥发及印刷品内残留的有害物质，会给环境和人的健康带来危害。
2、中国专利cn104419250a公开了一种水性黑色刮开油墨，利用水性丙烯酸树脂和水性乙烯类树脂制备水性黑色刮开油墨。不足的是，刮开油墨中使用了大量的有机溶剂，有机溶剂用量在7wt％以上。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种水性聚氨酯及其制备方法和一种水性刮开油墨及其制备方法，本专利技术提供的水性聚氨酯可以制备水性刮开油墨，降低有机溶剂的用量，水性刮开油墨的有机溶剂用量低于2wt％。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种水性聚氨酯，结构如式i所示：
4、
5、式i中，所述r1为亚烷基、亚环烷基或亚芳烷基；所述r2为烷基、环烷基或芳烷基；所述m为自然数且m≥5；式i中波浪线为若干个重复单元，所述重复单元的结构如式ii所
6、
7、优选的，r1中所述亚烷基包括c1～c6亚烷基中的一种；r1中所述亚环烷基包括c5～c15亚环烷基中的一种；r1中所述亚芳烷基包括c6～c15亚芳烷基中的一种；
8、r2中所述烷基包括c1～c6烷基中的一种；r2中所述环烷基包括c5～c15环烷基中的一种；r2中所述芳烷基包括c6～c15芳烷基中的一种。
9、本专利技术还提供了上述方案所述水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
10、(1)将聚多元醇、二羟甲基羧酸、二异氰酸酯和催化剂混合进行第一阶段预聚反应，再向所得第一反应体系加入丙酮调节粘度至200～2000cp后进行第二阶段预聚反应，然后将所得第一聚氨酯预聚体和长链脂肪醇混合进行封端反应，之后将封端反应所得产物和中和剂第一搅拌5～10分钟，得到第二聚氨酯预聚体；
11、所述聚多元醇包括聚醚多元醇和聚酯二元醇中的一种或几种；
12、所述二羟甲基羧酸的结构式为(ch2oh)2-c(r2)-cooh；
13、所述二异氰酸酯的结构式为nco-r1-nco；
14、所述长链脂肪醇的结构式为ch3-(ch2)m-oh；
15、(2)将所述第二聚氨酯预聚体和2～10℃的水第二搅拌1～5分钟，然后在1～5分钟内与胺扩链剂在室温下第三搅拌0.5～2小时进行扩链反应，升温至40～50℃在0.01～0.09mpa下蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯；
16、所述胺扩链剂含有至少一个伯氨基；所述第二搅拌的转速为200～1000rpm。
17、优选的，所述第一阶段预聚反应的温度为70～90℃，保温时间为1.5～3小时；
18、所述第二阶段预聚反应的温度为70～90℃，保温时间为1～2小时；
19、所述封端反应的温度为70～90℃，保温时间为2～4小时。
20、优选的，所述聚多元醇中羟基与二异氰酸酯中异氰酸酯基团的物质的量之比为0.1～0.3:1；
21、所述二羟甲基羧酸中羟基与二异氰酸酯中异氰酸酯基团的物质的量之比为0.2～0.3:1；
22、所述长链醇与二异氰酸酯中异氰酸酯基团的物质的量之比为0.2～0.3:1；
23、所述胺扩链剂中伯氨基与二异氰酸酯中异氰酸酯基团的物质的量之比为0.2～0.3:1；
24、所述聚多元醇、二羟甲基羧酸和长链脂肪醇中总羟基和胺扩链剂中伯氨基的总和与二异氰酸酯中异氰酸酯的物质的量之比为0.90～0.98:1；
25、所述二羟甲基羧酸与中和剂的物质的量比为1:0.6～1。
26、优选的，所述水的添加量以水性聚氨酯的固含量达到30～50wt％为准。
27、优选的，所述聚醚多元醇包括聚醚二元醇和聚醚三元醇；所述聚醚二元醇的含量为80～90wt％，所述聚醚三元醇的含量为10～20wt％；
28、所述聚酯二元醇包括基于聚乙二酸的聚酯二元醇、基于聚丁二酸的聚酯二元醇和基于聚己二酸的聚酯二元醇中的一种或几种；
29、所述二羟甲基羧酸包括2,2-二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸中的一种或两种；
30、所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、乙基苯基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和三甲基己基二异氰酸酯中的一种或几种；
31、所述催化剂包括有机铋和有机锡中的一种或几种；
32、所述长链脂肪醇包括正己醇、正辛醇、正十二醇和正十八醇中的一种或几种；
33、所述中和剂包括三乙胺和三乙醇胺中的一种或两种。
34、优选的，所述胺扩链剂包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、2-甲基戊二胺、己二胺、异佛尔酮二胺和乙二胺基乙磺酸钠中的一种或几种。
35、本专利技术还提供了一种水性刮开油墨，由包括以下质量百分含量的原料制成：
36、水性聚氨酯15～35％；杀菌剂0.1～1％；填料10～20％；消泡剂0.1～1％；色浆15～50％；蜡浆2～5％；流变剂0.2～2％；成膜助剂1～2％；水5～25％；
37、所述水性聚氨酯为上述方案所述水性聚氨酯或上述方案所述制备方法得到的水性聚氨酯。
38、本专利技术还提供了上述方案所述水性刮开油墨的制备方法，包括以下步骤：
39、将水性聚氨酯、杀菌剂、填料和消泡剂高速预混，再将所得预混物和色浆第一低速混合，然后将所得有色混合物与蜡浆、流变剂、成膜助剂和水第二低速混合，利用ph调节剂调节所得混合液ph值至6～9，得到水性刮开油墨；
40、所述高速预混的转速为200～1000rpm；所述第一低速混合的转速为50～200rpm；所述第二低速混合的转速为50～200rpm。
41、本专利技术提供了一种水性聚氨酯。本专利技术提供的水性聚氨酯的链端基或侧基含有较长的烷基链，用于水性刮开油墨时，利用非极性的长链烷基水性聚氨酯分子链中极性基团(如羧基、氨基甲酸酯等)的疏水/亲水相互作用，在成膜过程发生微相分离，造成膜结构的不完整，从而有利于油墨的刮开，本专利技术中的上述过程不依赖溶剂，并且本专利技术中的水性聚氨酯具有优异的乳化作用，使得本专利技术水性聚氨酯有机溶剂用量低于2％得以实现，满足了绿色环保的要求。
42、本专利技术还提供了上述方案所述水性聚氨酯的制备方法。本专利技术提供的制备方法步骤简单，操作方便，具有良好的可操作性。
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【技术保护点】
1.一种水性聚氨酯，其特征在于，结构如式I所示：
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，R1中所述亚烷基包括C1～C6亚烷基中的一种；R1中所述亚环烷基包括C5～C15亚环烷基中的一种；R1中所述亚芳烷基包括C6～C15亚芳烷基中的一种；
3.权利要求1～2任意一项所述水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段预聚反应的温度为70～90℃，保温时间为1.5～3小时；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚多元醇中羟基与二异氰酸酯中异氰酸酯基团的物质的量之比为0.1～0.3:1；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水的添加量以水性聚氨酯的固含量达到30～50wt％为准。
7.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇包括聚醚二元醇和聚醚三元醇；所述聚醚二元醇的含量为80～90wt％，所述聚醚三元醇的含量为10～20wt％；
8.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述胺扩链剂包括
9.一种水性刮开油墨，其特征在于，由包括以下质量百分含量的原料制成：
10.权利要求9所述水性刮开油墨的制备方法，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯，其特征在于，结构如式i所示：
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，r1中所述亚烷基包括c1～c6亚烷基中的一种；r1中所述亚环烷基包括c5～c15亚环烷基中的一种；r1中所述亚芳烷基包括c6～c15亚芳烷基中的一种；
3.权利要求1～2任意一项所述水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段预聚反应的温度为70～90℃，保温时间为1.5～3小时；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚多元醇中羟基与二异氰酸酯中异氰酸酯基团的物质的量之比为0.1～0.3:1；
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【专利技术属性】
技术研发人员：穆星力，戴伟青，李建军，曹光，王林忠，伦中辉，张望清，
申请(专利权)人：北京中彩印制有限公司，
类型：发明
国别省市：
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