专利名称：用于无取向电工钢的环保绝缘涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及 ー种用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料及其制备方法。
背景技术：
无取向硅钢主要用于中小型电机中。电机在一定频率下运行时，交变磁场会产生涡流损耗。为减少涡流损耗，需要在钢板表面涂敷绝缘涂层。该涂层不仅应具有良好的绝缘性、附着性、耐蚀性，同时为满足电机用户加工及电机运行本身的需求，还要求其具有一些其他性能(如冲片性、焊接性、粘结性、耐热性、抗油性等)。中国专利CN101591495A报道了一种用丙烯酸酯乳液作为成膜物质的无取向钢涂料；中国专利CN101910464A报道了ー种用聚酯乳液做为成膜物质的无取向钢涂料；中国专利CN101928490A报道了一种用聚醋酸こ烯酷、聚丙烯酸酷、苯こ烯-丙烯酸共聚树脂和环氧树脂中的一种或多种作为成膜物质的无铬绝缘涂料。以上专利都是用聚合物乳液作为成膜主体制得的无取向钢涂料，使用的乳液都呈碱性，在酸性条件下不能稳定存在，在和酸性磷酸盐配合使用制成涂料时会凝胶。由于乳液聚合时可能存在残余的単体和低聚物，在运输过程中遇到光照或储存温度升高等情况下会进ー步的聚合，导致保存期只有三个月和施エ时间只有24小吋；由于乳液成膜需要乳胶粒子变形，分子链相互扩散和滲透，以致相互缠绕，达到聚结成膜。要获得优良的涂膜，必须有一个合适的水份挥发速率。这个水份的挥发速度很难与硅钢涂布线速度匹配，因此在无取向钢涂布过程中使用乳液作为主要成膜物质的涂料容易产生“露晶”问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其克服以聚合物乳液作为主要成膜物质的无取向钢涂料的保存时间短、施工时长时间使用不凝胶、涂膜有“露晶”的问题。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于由以下组分按质量百分比配制而成改性的水性环氧树脂209Γ40% ;磷酸ニ氢铝20% 30% ；
锌系化合物0.1%"3% ;铜系化合物O. 1°/Γ % ;钴系化合物O. ι°/Γι% ；
镍系化合物O. 1% 1% ;硅溶胶10% 30% ;表面活性剂1% 3% ;去离子水20% 30%。按上述方案，所述的改性的水性环氧树脂的制备方法包括如下步骤
O环氧树脂的溶解在反应釜中加入环氧树脂，升温至20-80°C，再加入溶剂，搅拌至均匀；2)升温至70-90°C，在I小时内滴加完改性剂，保温2-4小时；3)减压抽出溶剂；4)降温至50-60°C，缓慢加入中和剤，加完后恒温搅拌O. 5小时；5)加入水稀释至固含量为30°/Γ40%，其中原料组成按重量份计为环氧树脂5-10份、溶剂2-5份、改性剂O. 1-1份、中和剂O. 2-1份。按上述方案，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂Ε-51、双酚A型环氧树脂Ε_44和双酚A型环氧树脂E-20中的任意ー种或多种的混合。按上述方案，所述的改性剂为ーこ醇胺、ニこ醇胺、三こ醇胺和ニ甲基こ醇胺中的任意ー种或多种的混合。按上述方案，所述的溶剂为甲苯、ニ甲苯、こ醚、こニ醇甲醚和こニ醇丁醚中的任意ー种或多种的混合。按上述方案，所述的中和剂为盐酸、草酸、磷酸和硫酸中的任意一种或多种的混
ロ O按上述方案，所述的锌系化合物为磷酸锌、磷酸ニ氢锌、氧化锌和氯化锌中的任意ー种或多种的混合。按上述方案，所述的铜系化合物为磷酸铜、氧化铜、碱式碳酸铜和氯化铜中的任意 ー种或多种的混合。按上述方案，所述的钴系化合物为氧化钴、氯化钴和碳酸钴中的任意ー种或多种的混合。按上述方案，所述的镍系化合物为氧化镍、氯化镍和碳酸镍中的任意ー种或多种的混合。按上述方案，所述表面活性剂的为BYK-021、BYK-028和BYK-220S中的任意ー种或多种的混合。用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤
1)将磷酸ニ氢铝和去离子水混合搅拌均匀；
2)在搅拌条件下缓慢加入硅溶胶；
3)待溶液完全混合均勾后加入锋系化合物、铜系化合物、钻系化合物、镇系化合物和表面活性剤，搅拌均匀；
4)最后缓缓加入改性的水性环氧树脂，直至搅拌均匀，即得所需涂层溶液，各组分所占质量百分比为改性的水性环氧树脂209Γ40%;磷酸ニ氢铝209Γ30%;锌系化合物O. 1°/Γ3% ;铜系化合物O. 1°/Γ % ;钴系化合物 O. ι°/Γι% ;镍系化合物 O. ι°/Γι%;硅溶胶10% 30% ;表面活性剂1% 3% ;去离子水，20% 30%。按上述方案，所述的改性的水性环氧树脂的制备方法包括如下步骤
O环氧树脂的溶解在反应釜中加入环氧树脂，升温至20-80°C，再加入溶剂，搅拌至均匀；2)升温至70-90°C，在I小时内滴加完改性剂，保温2-4小时；3)减压抽出溶剂；4)降温至50-60°C，缓慢加入中和剤，加完后恒温搅拌O. 5小时；5)加入水稀释至固含量为30°/Γ40%，其中原料组成按重量份计为环氧树脂5-10份、溶剂2-5份、改性剂O. 1-1份、中和剂O. 2-1份，水10-20份。本发明采用改性的水性环氧树脂作为成膜物质，添加磷酸ニ氢铝和硅溶胶提高涂料的绝缘能力，加入锌系化合物，铜系化合物，钴系化合物和镍系化合物为提高涂层的遮盖力和光亮度，加入表面活性剂起润湿、消泡等作用。本发明所使用的磷酸ニ氢铝是无色无味及黏稠的液体，易溶于水，在常温上固化，液体和固化学結合力強，耐高温、抗震动、抗剥落、耐高温气流冲刷。并具有良好的红线吸收能力和绝缘性。锌系化合物，铜系化合物，钴系化合物，镍系化合物为提高涂层的遮盖カ和光亮度，使用过多和过少都会影响成膜的遮盖カ和光亮度。硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒。硅溶胶为纳米级的ニ氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于胶体粒子微细(10 - 20nm)，有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的本色。粘度较低，水能渗透的地方都能滲透，因此和其它物质混合时分散性和滲透性都非常好。当硅溶胶水份蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，是很好的粘合剤。表面活性剂具有指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，井能使表面张カ显著下降的物质。表面活性剂具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列作用。本发明的有益效果在于以改性的水性环氧树脂溶液制得的无取向钢涂料，涂布过程中水份的挥发速度与硅钢涂布线速度匹配，成膜时涂膜均匀；并且因为是溶液，所以保存时间长、施工时长时间使用不凝胶、涂膜不会出现“露晶”的问题。
具体实施例方式下面通过具体实施例进ー步说明本发明的技术方案。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。实施例I改性的水性环氧树脂A的制备
(1)环氧树脂的溶解在反应釜中加入溶剂こニ醇丁醚4kg和双酚A型环氧树脂E-518kg，升温至25°C，搅拌至均匀；
(2)升温至75°C，在I小时内滴加完O.8kg改性剂ニこ醇胺，保温2-4小时；
(3)减压抽出溶剂；
(4)降温至550C，缓慢加入中和剂(磷酸)O.2-lkg至pH到4. 5-4. 8，加完后恒温搅拌
O.5小时；
(5)加入去离子水稀释至固含量为309Γ40%，制得改性的水性环氧树脂A。实施例2改性的水性环氧树脂B的制备
(1)环氧树脂的溶解在反应釜中加入溶剂4kg(其中，甲苯1kg、ニ甲苯2kg、こ醚1kg)和环氧树脂8kg (其中，双酚A型环氧树脂E-20:4kg、双酚A型环氧树脂E-41: 4kg),升温至50°C,搅拌至均勻；
(2)升温至80°C，在I小时内滴加完O.8kg改性剂(其中，一こ醇胺0.4kg、三こ醇胺
O.4kg)，保温2-4小时；
(3)减压抽出溶剂；
(4)降温至60°C，缓慢加入中和剂O.2-lkg (其中，盐酸占60%、草酸占40%)至pH到
4.5-4. 8，加完后恒温搅拌O. 5小时；
(5)加入去离子水稀释至固含量为309Γ40%，制得改性的水性环氧树脂B。实施例3改性的水性环氧树脂C的制备
(1)环氧树脂的溶解在反应釜中加入溶剂4kg(其中，こニ醇甲醚2kg、こニ醇丁醚2kg)和环氧树脂8kg (其中，双酚A型环氧树脂E-51: 6kg、双酚A型环氧树脂E_41: 2kg)，升温至75 °C，搅拌至均匀；
(2)升温至70°C，在I小时内滴加完改性剂O.8kg(其中，ニこ醇胺0. 6kg、ニ甲基こ醇胺:0. 2kg)，保温2-4小时；
(3)减压抽出溶剂；
(4)降温至50°C，缓慢加入中和剂O.2-lkg (其中，磷酸占80%、硫酸占20%)至pH到4. 5-4. 8，加完后恒温搅拌O. 5小时；
(5)加入去离子水稀释至固含量为309Γ40%，制得改性的水性环氧树脂C。实施例4改性的水性环氧树脂D的制备
(1)环氧树脂的溶解在反应釜中加入溶剂(其中，甲苯1kg、ニ甲苯1kg、こ醚1kg、こニ醇甲醚lkg) 4kg和环氧树脂8kg (其中，双酹A型环氧树脂E_51: 3kg、双酹A 型环氧树脂E-20: 3kg、双酚A型环氧树脂E-41:2kg),升温至80°C，搅拌至均匀；
(2)升温至80°C，在I小时内滴加完O.8kg改性剂(其中，一こ醇胺0. 2kg、ニこ醇胺O. 4kg、三こ醇胺O. 2kg)，保温2-4小时；
(3)减压抽出溶剂；
(4)降温至50°C，缓慢加入中和剂O.2-lkg (其中，盐酸占30%、磷酸占70%)至pH到4. 5-4. 8，加完后恒温搅拌O. 5小时；
(5)加入去离子水稀释至固含量为309Γ40%，制得改性的水性环氧树脂D。实施例5 — 12用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料
按如表I所示的配方制备出绝缘涂层溶液涂布到无取向电エ钢板上，在300°C ^500oC下进行30秒的高温烘烤，可得到厚度为O. 8^2 μ m的绝缘涂膜的无取向电エ钢板。具体制备步骤如下I)将磷酸ニ氢铝和去离子水混合搅拌均匀；2)搅拌条件下 慢慢加入硅溶胶；3)等溶液完全混合均匀后加入锌系化合物、铜系化合物、钴系化合物、镍系化合物和表面活性剤，搅拌均匀；5)最后缓缓加入改性环氧树脂，直至搅拌均匀，即得到所需涂层溶液。
各组分的配方如表I所示
表I涂层溶液成分的组成
权利要求
1.用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于由以下组分按质量百分比配制而成改性的水性环氧树脂20% 40% ;磷酸ニ氢铝20% 30% ； 锌系化合物O. 1%"3% ;铜系化合物O. 1°/Γ % ;钴系化合物O. 1°/Γ % ； 镍系化合物O. 1% 1% ;硅溶胶10% 30% ;表面活性剂1% 3% ;去离子水20% 30%。
2.根据权利要求I中所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于所述的改性的水性环氧树脂的制备方法包括如下步骤 I)环氧树脂的溶解在反应釜中加入环氧树脂，升温至20-80°C，再加入溶剂，搅拌至 均匀；2)升温至70-90°C，在I小时内滴加完改性剂，保温2-4小时；3)减压抽出溶剂；4)降温至50-60°C，缓慢加入中和剤，加完后恒温搅拌O. 5小时；5)加入水稀释至固含量为30°/Γ40%，其中原料组成按重量份计为环氧树脂5-10份、溶剂2-5份、改性剂O. 1-1份、中和剂O. 2-1份。
3.根据权利要求2中所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂Ε-51、双酚A型环氧树脂Ε-44和双酚A型环氧树脂Ε-20中的任意ー种或多种的混合。
4.根据权利要求2中所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于所述的改性剂为ーこ醇胺、ニこ醇胺、三こ醇胺和ニ甲基こ醇胺中的任意ー种或多种的混合。
5.根据权利要求2中所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于所述的溶剂为甲苯、ニ甲苯、こ醚、こニ醇甲醚和こニ醇丁醚中的任意ー种或多种的混合。
6.根据权利要求2中所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于所述的中和剂为盐酸、草酸、磷酸和硫酸中的任意ー种或多种的混合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于所述的锌系化合物为磷酸锌、磷酸ニ氢锌、氧化锌和氯化锌中的任意ー种或多种的混合。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于所述的铜系化合物为磷酸铜、氧化铜、碱式碳酸铜和氯化铜中的任意ー种或多种的混合。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于
10.根据权利要求1-6中任一项所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于所述的镍系化合物为氧化镍、氯化镍和碳酸镍中的任意ー种或多种的混合。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料，其特征在于所述表面活性剂的为ΒΥΚ-021、ΒΥΚ-028和BYK-220S中的任意ー种或多种的混合。
12.权利要求I所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤 1)将磷酸ニ氢铝和去离子水混合搅拌均匀； 2)在搅拌条件下缓慢加入硅溶胶； 3)待溶液完全混合均勾后加入锋系化合物、铜系化合物、钻系化合物、镇系化合物和表面活性剤，搅拌均匀； 4)最后缓缓加入改性的水性环氧树脂，直至搅拌均匀，即得所需涂层溶液，各组分所占质量百分比为改性的水性环氧树脂209Γ40%;磷酸ニ氢铝209Γ30%;锌系化合物O.1°/Γ3% ;铜系化合物O. 1°/Γ % ;钴系化合物 O. ι°/Γι% ;镍系化合物 O. ι°/Γι%;硅溶胶10% 30% ;表面活性剂1% 3% ;去离子水，20% 30%。
13.根据权利要求12所述的用于无取向电エ钢的环保绝缘涂料的制备方法，其特征在于所述的改性的水性环氧树脂的制备方法包括如下步骤 O环氧树脂的溶解在反应釜中加入环氧树脂，升温至20-80°C，再加入溶剂，搅拌至均匀；2)升温至70-90°C，在I小时内滴加完改性剂，保温2-4小时；3)减压抽出溶剂；4)降温至50-60°C，缓慢加入中和剤，加完后恒温搅拌O. 5小时；5)加入水稀释至固含量为30°/Γ40%，其中原料组成按重量份计为环氧树脂5-10份、溶剂2-5份、改性剂O. 1-1份、中和剂O. 2-1份，水10-20份。
全文摘要
本发明涉及一种用于无取向电工钢的环保绝缘涂料及其制备方法由以下组分按质量百分比配制而成改性的水性环氧树脂20%~40%；磷酸二氢铝20%~30%；锌系化合物0.1%~3%；铜系化合物0.1%~1%；钴系化合物0.1%~1%；镍系化合物0.1%~1%；硅溶胶10%~30%；表面活性剂1%~3%；去离子水20%~30%。本发明的有益效果在于以改性的水性环氧树脂溶液制得的无取向钢涂料，涂布过程中水份的挥发速度与硅钢涂布线速度匹配，成膜时涂膜均匀；并且因为是溶液，所以保存时间长、施工时长时间使用不凝胶、涂膜不会出现“露晶”的问题。
文档编号C09D5/25GK102732132SQ20121020440
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者刘洋, 张欢, 张良均, 沈珍慧, 谈伟成, 雷田 申请人:武汉工程大学