本发明属于树脂涂料技术领域，特指一种快速交联的水性塑胶用丙烯酸树脂的制备方法。
背景技术：
随着人们环保意识的不断提高和环保法规的日趋严格，水性涂料将成为21世纪世界涂料市场的主角，具有极大的市场前景。水性丙烯酸是一种溶剂型金属漆更新换代后的新的环保产品，是一种水性漆，它的研制开发将为中国涂料的生产开辟一条环保之路。水性丙烯酸由于其有较低的voc含量，从而减少了涂装过程中的voc排放，有利于环境保护、水性丙烯酸无毒、无味、无污染、阻燃、施工安全方便、属典型绿色环保产品。
我国目前在家电、玩具、汽车内饰等塑胶底材的装饰方面所使用的涂料几乎都是溶剂型涂料。溶剂型涂料中使用的常用溶剂为石化产品，石油作为不可再生资源，使用长期来说受到严格限制，并且这些溶剂大都具有一定的毒性或刺激性，不适合用在汽车内饰或者玩具表面。
水性塑胶用丙烯酸树脂要解决的问题有水性涂料的施工性能、在油性底上的返工等。水性塑胶漆由于水挥发慢、表面张力大，使水性漆在喷涂和烘烤过程中容易产生气泡、流挂、缩边等问题，同时由于塑胶件表面涂装时候大多采用“湿碰湿”的工艺，即喷涂水性铝粉漆闪干后立即喷涂水性色漆，所以需要快干、对塑胶底材润湿性好、对铝粉、颜料排列定向性好的丙烯酸树脂，而目前市场上的丙烯酸树脂的性能并不能让人满意。
更重要的是，目前国内的家电、玩具、电动车厂家大多使用的是以丙烯酸硝基为主的热塑性单组份油漆，切换为水性塑胶漆后产品流平性差，耐水性、耐醇性和附着力较差，无法达到溶剂型油漆的要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种快速交联的水性塑胶用丙烯酸树脂的制备方法，用该方法制得的丙烯酸树脂具有优异耐水性、快干性、耐磨性。
本发明的目的是这样实现的：
一种快速交联的水性塑胶用丙烯酸树脂的制备方法，按照如下步骤制备：
(1)按重量份数配比将30～40份乙二醇丁醚加入到反应釜中，加热反应釜使其内溶液的温度升至140～150℃；
(2)按重量份数配比将30～50份甲基丙烯酸甲酯、2～5份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5～10份苯乙烯、5～10份不饱和羧酸、1～3份有机硅氧烷偶联剂、1～2.5份引发剂加入到同一容器内混合并通过滴加的方式加入到反应釜中，滴加时间为2～4小时；
(3)对反应釜内的溶液进行保温2～3小时，保温温度为140～150℃之间；
(4)按重量份数配比将0.1～0.5份引发剂、5～10份乙二醇丁醚加入到反应釜中，对反应釜内的溶液进行保温1～2小时，保温温度为140～150℃之间；
(5)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至120～130℃之间，按重量份数配比将1份～3份的碳化二亚胺加入到反应釜中，碳化二亚胺与不饱和羧酸产生反应后交联生成酰基脲类化合物，保温1个小时，保温温度为120～130℃之间，当反应釜内的溶液的酸价为25-30mgkoh/g时进入步骤(6)；
(6)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至80～90℃之间，过滤得到成品并包装。
在上述技术方案中，所述的有机硅氧烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷或γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。
在上述技术方案中，所述的不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸或顺丁烯二酸酐或富马酸。
在上述技术方案中，所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或/和偶氮二异丁腈或/和过氧化苯甲酰或/和过氧化二叔丁基或/和过氧化二叔戊基或/和二甲基-2，5-双(叔丁基过氧)己烷。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、本发明利用有机硅氧烷偶联剂中的氨基、环氧基与丙烯酸树脂分子链中的羧基进行反应，从而将有机硅氧烷链段引入到水性丙烯酸树脂体系中，有机硅氧烷链段具有强烈的憎水性、耐磨性和耐溶剂性，其缠绕在丙烯酸树脂主链上成膜后与空气间形成一道憎水层，并且本发明将具有优异的耐醇性、耐溶剂性的丙烯酸单体、多元醇单体共聚到水性丙烯酸树脂链段中，从而合成了耐水性、防污性、耐候性、滑爽性及耐磨性均优良的水性塑胶用丙烯酸树脂。
偶联剂kh-550即γ-氨丙基三乙氧基硅烷的分子结构式为：
kh-550是一种含有一个氨基活性基和一个甲氧基硅烷无机活性基的双官能团硅烷。氨基具有与羧基进行反应的活性，其反应机理为：
kh-560即γ-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的分子结构式为：
kh-560是一种含有一个环氧有机活性基和一个甲氧基硅烷无机活性基的双官能团硅烷。环氧基具有与丙烯酸树脂羧基进行反应的活性，其反应机理为：
与羧基反应：
经过反应后将有机硅氧烷链段引入到水性丙烯酸树脂体系中，合成了耐水性、防腐性均优良的水性有机硅氧烷改性丙烯酸树脂，有机硅氧烷偶联剂含有甲氧基硅烷无机活性基官能团，该官能团水解后形成的硅羟基与无机材料表面的羟基发生缩合反应，从而提高水性丙烯酸树脂对底材的附着力，同时，由于硅烷偶联剂支链部分有机硅氧烷链段的引入，大大提高了该水性丙烯酸树脂的耐腐蚀性、耐酸碱性和耐水性。从而实现了高玻璃化温度的热塑性丙烯酸树脂在快速干燥的过程中，依靠侧链的有机硅氧烷链段达到优异的流平性。
2、通过引入碳化二亚胺单体，基于碳化二亚胺和羧酸反应生成酰基脲类化合物，该类化合物引入后的水性丙烯酸树脂应用于水性塑胶金属漆中，在室温下对铝粉有强烈的排列和定向作用，大大减少了由于水性铝粉漆干燥速度慢造成的云斑、发花、排列杂乱等情况。提高了水性塑胶漆在常温下的快速干燥效果。
碳化二亚胺的一般结构为：r1-n＝c＝n-r2，交联机理是基于碳化二亚胺和羧酸反应生成酰基脲类化合物，反应方程式如下：
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述：
一种快速交联的水性塑胶用丙烯酸树脂的制备方法，按照如下步骤制备：
(1)按重量份数配比将30～40份乙二醇丁醚加入到反应釜中，加热反应釜使其内溶液的温度升至140～150℃；
(2)按重量份数配比将30～50份甲基丙烯酸甲酯、2～5份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5～10份苯乙烯、5～10份不饱和羧酸、1～3份有机硅氧烷偶联剂、1～2.5份引发剂加入到同一容器内混合并通过滴加的方式加入到反应釜中，滴加时间为2～4小时；
(3)对反应釜内的溶液进行保温2～3小时，保温温度为140～150℃之间；
(4)按重量份数配比将0.1～0.5份引发剂、5～10份乙二醇丁醚加入到反应釜中，对反应釜内的溶液进行保温1～2小时，保温温度为140～150℃之间；
(5)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至120～130℃之间，按重量份数配比将1份～3份的碳化二亚胺加入到反应釜中，碳化二亚胺与不饱和羧酸产生反应后交联生成酰基脲类化合物，保温1个小时，保温温度为120～130℃之间，当反应釜内的溶液的酸价为25-30mgkoh/g时进入步骤(6)；
(6)对反应釜进行降温使其内溶液的温度降至80～90℃之间，过滤得到成品并包装。
本发明通过将有机硅氧烷链段引入到水性丙烯酸树脂体系中，从结构、组成上完成对丙烯酸酯聚合物的改性，达到分子级改性的效果。从而实现了高玻璃化温度的热塑性丙烯酸树脂在快速干燥的过程中，依靠侧链的有机硅氧烷链段达到优异的流平性。
通过引入碳化二亚胺单体，基于碳化二亚胺和羧酸反应生成酰基脲类化合物，该类化合物引入后的水性丙烯酸树脂应用于水性塑胶金属漆中，在室温下对铝粉有强烈的排列和定向作用，大大减少了由于水性铝粉漆干燥速度慢造成的云斑、发花、排列杂乱等情况。提高了水性塑胶漆在常温下的快速干燥效果。
上述的有机硅氧烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷或γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。。
上述的不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸或顺丁烯二酸酐或富马酸。
上述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或/和偶氮二异丁腈或/和过氧化苯甲酰或/和过氧化二叔丁基或/和过氧化二叔戊基或/和二甲基-2，5-双(叔丁基过氧)己烷。
以该水性塑胶用丙烯酸树脂制备的水性塑胶漆，漆膜各项性能经检测结果如下表所示：
干燥速度按照gb1728-1979《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测定。
硬度按照gb/t6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》测定。
附着力按照gb/t9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格实验》测定。
耐醇性按照gb/t9274-88测定。
耐磨性按照gb/t1768-79(89)测定。
耐水性按照gb/t1733-93测定。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。