一种水性绝缘漆及其制备方法与流程

本发明涉及一种涂料，特别是一种水性绝缘漆，还涉及一种制备该绝缘漆的方法。

背景技术：

为了确保变压器、电路板、电子器件、LED芯片等在使用过程中保持良好的绝缘性能，避免外部冲击及损坏，不会受到机械、热、潮湿、灰尘、油烟、腐蚀气体等的影响，并提高使用性能和稳定参数，需对这些器件涂覆保护涂层或进行封装处理。绝缘漆便于灌注、使用方便，常用于电子元器件及光电器件等的粘接、密封、灌封和涂覆保护，填充其空隙，固化后使被浸物成为一个密实的整体，可以起到防潮、防尘、防腐蚀、防震的作用，提高其绝缘性能、机械性能以及耐候性能。

绝缘漆一般分为有溶剂漆和无溶剂漆两种，有溶剂漆是由有机化合物作为溶剂；无溶剂漆采用的是活化稀释剂，稀释剂参与成膜。无溶剂漆虽然可以减少有机溶剂的挥发和对环境的污染，但无溶剂漆中的活性稀释剂也具有一定的挥发性，同样可能产生对人和环境的危害，且易燃易爆，其运输和储存也存在安全隐患。在环境保护要求日益严格的今天，迫切需要开发一种不含挥发性有机化合物，储存运输安全，对环境无影响，对人体无伤害的绝缘漆产品。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种水性绝缘漆及其制备方法，以解决现有绝缘漆含有挥发性有机化合物从而对环境和人体造成不利影响的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种水性绝缘漆，包括如下重量百分比的组分组成：

进一步，所述水性绝缘漆包括如下重量百分比的组分：

进一步，所述甲醚化氨基树脂为全甲醚化氨基树脂或部分甲醚化的氨基树脂。

进一步，所述全甲醚化氨基树脂与部分甲醚化的氨基树脂的重量比例为1:(0.8-1.2)。

进一步，所述助溶剂含丙二醇甲醚。

进一步，所述助溶剂还包括异丁醇、正丁醇或乙醇中的至少一种，其中，丙二醇甲醚与异丁醇、正丁醇或乙醇的重量比例为3:(1-2)。

进一步，所述中和稳定剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二甲基乙醇胺或氨水中的至少一种。

本发明还提供一种水性绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，按照水性绝缘漆所含组分及其含量进行分别量取各组分原料；

步骤S2，将水性硅丙树脂、甲醚化氨基树脂和助溶剂进行混料处理配置混合浆料；

步骤S3，向所述混合浆料中依次加入中和稳定剂和去离子水，并再次进行混料处理。

其中，步骤S2中将水性硅丙树脂、甲醚化氨基树脂和助溶剂进行混料处理是将水性硅丙树脂和甲醚化氨基树脂依次加入助溶剂中后进行混料处理。

进一步，所述制备方法，混料处理是采用搅拌处理，所述搅拌的速度为300-800转/分。

相对于现有技术，本发明以水为分散介质，挥发性有机物含量低、气味小、绿色环保，由于不使用危险化学溶剂，从根本上消除化学品运输及存储环节的燃烧、爆炸、污染等危险。

本发明的水性绝缘漆，以水性硅丙树脂与甲醚化氨基树脂配合，可自干，也可经烘干，可以形成防潮、耐水、耐热且绝缘性能良好的漆膜。

本发明还提供一种水性缘漆的制备方法，该方法操作简便，不需复杂设备，能耗低，不使用危险化学溶剂，从根本上消除化学品运输及存储环节的燃烧、爆炸、污染等危险，制得的无苯阻燃绝缘漆性能优异。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本水性绝缘漆制备方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种防潮、耐水绝缘性能优异，附着力好，不易开裂绿色环保的水性绝缘漆，包括如下重量百分比的组分组成：

本发明实施例中，水性硅丙树脂为热固性丙烯酸树脂，也称为反应交联型树脂，通过与甲醚化氨基树脂交联，能够为漆膜提供良好的柔韧性和成型性。硅树脂一突出的性能是优异的电绝缘性能,它在较宽的温度和频率范围内均能保持其良好的绝缘性能。一般硅树脂的电击穿强度为50千伏/毫米，体积电阻率为10¹³～10¹⁵欧姆/厘米，介电常数为3，介电损耗角正切值在10-30左右。此外，有机硅树脂还具有卓越的耐潮、防水、防锈、耐寒、耐臭氧和耐候性能。因此，该有机硅树脂组分及其优选含量能赋予本实施例水性绝缘漆更优异的绝缘性，且不容易开裂。

该水性绝缘漆成膜过程伴着几个组分可反应基团的交联反应，涂膜具有网状结构，耐溶剂性、耐化学品性好，适于制备绝缘涂料。有效克服了现有绝缘漆含毒性极强的苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机化合物的问题，从而显著减少了挥发性有机化合物的排放，并且提高了电器绝缘性能，并简化了固化工艺，降低劳动强度。

优选地，作为本发明的实施例，上述水性硅丙树脂与甲醚化氨基树脂混溶性好，烘干后涂膜透明，附着力好，光泽高。本实施例中，水性硅丙树脂的重量百分含量为54％～60％，甲醚化氨基树脂的重量百分比含量为14％～18％。通过该优选的水性硅丙树脂与甲醚化氨基树脂的协同作用，能进一步提高水性绝缘漆的附着力和绝缘性。

优选地，作为本发明的实施例，上述甲醚化氨基树脂可以为全甲醚化氨基树脂或部分甲醚化的氨基树脂。制备全甲醚化氨基树脂的方法能耗高，含醛废水多，耗时长，产能低，而部分甲醚化的氨基树脂生成条件容易控制，具有能耗低，产能高的优点。本实施例可采用部分甲醚化的氨基树脂作为交联剂，与水性硅丙树脂交联，所述部分甲醚化氨基树脂能在有机溶剂中溶解，得到的水性绝缘漆耐水防潮性能和绝缘性能和使用全甲醚化氨基树脂的实施例相仿，但生产成本大大降低，部分甲醚化氨基树脂的使用，可降低烘烤温度，提高漆膜的硬度，从而有效节省烘烤成本。

优选地，作为本发明的实施例，上述全甲醚化氨基树脂与部分甲醚化的氨基树脂的重量比例可达1:(0.8-1.2)，优选比例为1:1。本发明的一实施例中，全甲醚化氨基树脂与部分甲醚化的氨基树脂的重量比例为1:1，得到的水性绝缘漆烘烤固化后硬度更适中，附着粘结力更好。

优选地，作为本发明的实施例，所述助溶剂中含有丙二醇甲醚，还包括异丁醇或正丁醇或乙醇，其中丙二醇甲醚与异丁醇或正丁醇或乙醇的重量比例为3：(1-2)。助溶剂能软化或溶解乳胶微粒，协同成膜助剂促进乳胶漆成膜。助溶剂挥发速度比水慢，所以有利于延长乳胶漆的开放时间和搭接时间，从而有利于乳胶漆在基面上的铺展，并且避免出现接痕。同时助溶剂冰点较低，还能降低乳胶漆的冰点，提高乳胶漆的低温稳定性和防冻能力。助溶剂还对乳胶漆的黏度有调节作用，二醇类助溶剂的存在，会降低缔合型增稠剂的增稠效果。

助溶剂的功能与许多因素有关，如极性、HLB值和挥发速率等，但有一点是很明显的，与其在乳胶漆中所处的地点紧密相关。如果较取向于在水中的话，则较多的表现为流变助剂、防冻剂、干燥调节剂和湿润剂的作用。如果较取向于在聚合物粒子中的话，则较多的表现为成膜助剂的作用。本实施例中，所述助溶剂的加入使涂料易于施工，对所述水性绝缘漆的挥发速率进行控制，可提高最终涂膜的质量。

优选地，作为本发明的实施例，所述中和稳定剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二甲基乙醇胺或氨水中的至少一种。中和稳定剂能赋予涂料优异的pH稳定性，稳定的pH值的控制对涂料的调配是非常重要的。稳定的pH值对系统的稳定，包装桶罐的腐蚀和粘度的稳定等都有很重要的控制作用。其中，AMP-95(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)还能有效抑制桶罐的接缝和边缘处的锈蚀，有助于降低钢和铁表面的闪锈，这对于金属特别是铁制品表面的应用及其重要。

本发明实施例还提供了上述水性绝缘漆的制备方法，其工艺流程如图1所示。该方法包括如下步骤：

步骤S1，按照所述水性绝缘漆所含组分及其含量进行分别量取各组分原料；

步骤S2，将水性硅丙树脂、甲醚化氨基树脂和助溶剂进行混料处理，配置混合浆料；

步骤S3，向所述混合浆料中依次加入中和稳定剂和去离子水，并再次进行混料处理。

其中，步骤S2将水性硅丙树脂、甲醚化氨基树脂和助溶剂进行混料处理是将水性硅丙树脂和甲醚化氨基树脂依次加入助溶剂中后进行混料处理。其中，水性硅丙树脂，甲醚化氨基树脂，助溶剂的加入顺序对水性绝缘漆的制备没有影响，既可以先加入水性硅丙树脂和助溶剂，搅拌使之溶解，随后加入甲醚化氨基树脂和助溶剂，再搅拌使之溶解，也可以先加入甲醚化氨基树脂和助溶剂，搅拌溶剂后再加入水性硅丙树脂和助溶剂，还可以同时加入水性硅丙树脂、甲醚化氨基树脂及助溶剂，搅拌至完全溶解。两种树脂及助溶剂加入的顺序对制备的水性绝缘漆的各项性能没有显著影响。

具体地，上述步骤中，水性绝缘漆的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤中，各组分的溶解的方法采用低速搅拌的方式使得其溶解，其搅拌速度为300-800转/分，搅拌40分钟～60分钟使各组分完全溶解并分散均匀，使得形成体系稳定的水性绝缘漆。必要时，待各组分完全溶解并分散均匀后进行过滤，然后再进行包装。

上述步骤S2中所加入的助溶剂为丙二醇甲醚，步骤S4中加入的助溶剂为异丁醇、正丁醇或乙醇中的任一种，其重量比例为3:1至3:2，优选比例为3:2。先在步骤S2中加入3份丙二醇甲醚，再在步骤4中加入2份异丁醇或正丁醇或乙醇。

上述水性绝缘漆的制备只需按配方将各组分按序混合均匀即可，其制备方法工艺简单，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

上述本发明实施例水性绝缘漆具有不含苯、甲苯、二甲苯等毒性有机化合物的特点，从而显著减少了挥发性有机化合物的排放，并且提高了电器绝缘性能，并简化了固化工艺，降低劳动强度。同时本水性绝缘漆具有绝缘性能强，附着力好，耐油耐热性强的特点，其体积电阻率高达1×10¹⁴欧姆厘米。

现以具体水性绝缘漆的配方和制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

水性绝缘漆的重量百分比的配方组分如下：

该水性绝缘漆的制备方法如下：

步骤S1，按照所述水性绝缘漆所含组分及其含量进行分别量取各组分原料；

步骤S2，向搅拌池中加入60份水性硅丙树脂，加入6份助溶剂，以300转/分搅拌10分钟；加入18份甲醚化氨基树脂，其中含10份全甲醚化氨基树脂，8份部分甲醚化氨基树脂，以300转/分搅拌10分钟，再加入4份助溶剂，以300转/分搅拌10分钟。

步骤S3，加入0.2份2-氨基-2-甲基-1-丙醇，以300转/分搅拌2分钟；再加入11.8份去离子水，配置混合浆料，并再次进行混料处理，以300转/分搅拌至所述水性绝缘漆混合均匀，然后包装，得到所述水性绝缘漆。

所述助溶剂为丙二醇甲醚与异丁醇的混合溶液，其中丙二醇甲醚与异丁醇的比例为3:1。

将本实施例制备的水性绝缘漆外观为透明液体，无浑浊现象，粘度适中(42.3S涂4杯/20℃)，固含量高(52.38％)。用于变压器浸入绝缘漆成膜后，固化后其外观光滑平整、无气泡，测得体积电阻率为7.56×10¹⁴欧姆厘米，浸水24小时后，其体积电阻率为8.32×10¹³欧姆厘米,高温130摄氏度下，其体积电阻率为6.36×10¹²欧姆厘米，耐热等级为155℃，防潮性能好，击穿强度常态为96千伏每毫米，浸水24小时后击穿强度为79千伏每毫米。检测其它性能正常，达到了保护变压器的要求。

实施例2

水性绝缘漆的重量百分比的配方组分如下：

该水性绝缘漆的制备方法如下：

步骤S1，按照所述水性绝缘漆所含组分及其含量进行分别量取各组分原料；

步骤S2，向搅拌池中加入60份水性硅丙树脂，加入6份助溶剂，以450转/分搅拌15分钟；加入18份甲醚化氨基树脂，其中含8.2份全甲醚化氨基树脂，9.8份部分甲醚化氨基树脂，以450转/分搅拌15分钟，再加入4份助溶剂，以450转/分搅拌10分钟。

步骤S3，加入0.2份三乙醇胺，以450转/分搅拌2分钟；再加入11.8份去离子水，配置混合浆料，并再次进行混料处理，以500转/分搅拌至所述水性绝缘漆混合均匀，然后包装，得到所述水性绝缘漆。

所述助溶剂为丙二醇甲醚与正丁醇的混合溶液，其中丙二醇甲醚与异丁醇的比例为3:2。

将本实施例制备的水性绝缘漆外观为透明液体，无浑浊现象，粘度适中(43.8S涂4杯/20℃)，固含量高(52.48％)，贮存稳定性好。用于变压器浸入绝缘漆成膜后，固化后其外观光滑平整、无气泡，测得体积电阻率为6.98×10¹⁴欧姆厘米，浸水24小时后，其体积电阻率为9.12×10¹³欧姆厘米,高温130摄氏度下，其体积电阻率为5.97×10¹²欧姆厘米，耐热等级为155℃，防潮性能好，击穿强度常态为94千伏每毫米，浸水24小时后击穿强度为75千伏每毫米。检测其它性能正常，达到了保护变压器的要求。

实施例3

水性绝缘漆的重量百分比的配方组分如下：

该水性绝缘漆的制备方法如下：

步骤S1，按照所述水性绝缘漆所含组分及其含量进行分别量取各组分原料；

步骤S2，向搅拌池中加入58份水性硅丙树脂，加入6份助溶剂，以600转/分搅拌10分钟；加入15份甲醚化氨基树脂，其中含7.5份全甲醚化氨基树脂，7.5份部分甲醚化氨基树脂，以600转/分搅拌10分钟，再加入4份助溶剂，以600转/分搅拌10分钟。

步骤S3，加入0.4份二甲基乙醇胺，以600转/分搅拌2分钟；再加入16.6份去离子水，配置混合浆料，并再次进行混料处理，以400转/分搅拌至所述水性绝缘漆混合均匀，然后包装，得到所述水性绝缘漆。

所述助溶剂为丙二醇甲醚与乙醇的混合溶液，其中丙二醇甲醚与异丁醇的比例为3:2。

将本实施例制备的水性绝缘漆外观为透明液体，无浑浊现象，粘度适中(36.8S涂4杯/20℃)，固含量高(49.82％)，贮存稳定性好。用于变压器浸入绝缘漆成膜后，固化后其外观光滑平整、无气泡，测得体积电阻率为5.76×10¹⁴欧姆厘米，浸水24小时后，其体积电阻率为8.98×10¹³欧姆厘米,高温130摄氏度下，其体积电阻率为6.02×10¹²欧姆厘米，耐热等级为155℃，防潮性能好，击穿强度常态为96千伏每毫米，浸水24小时后击穿强度为72千伏每毫米。检测其它性能正常，达到了保护变压器的要求。

实施例4

水性绝缘漆的重量百分比的配方组分如下：

该水性绝缘漆的制备方法如下：

步骤S1，按照所述水性绝缘漆所含组分及其含量进行分别量取各组分原料；

步骤S2，向搅拌池中加入58份水性硅丙树脂，加入6份助溶剂，以600转/分搅拌10分钟；加入16.5份甲醚化氨基树脂，其中含8.5份全甲醚化氨基树脂，8份部分甲醚化氨基树脂，以600转/分搅拌10分钟，再加入4份助溶剂，以600转/分搅拌10分钟。

步骤S3，加入0.6份氨水，以600转/分搅拌2分钟；再加入14.9份去离子水，配置混合浆料，并再次进行混料处理，以400转/分搅拌至所述水性绝缘漆混合均匀，然后包装，得到所述水性绝缘漆。

所述助溶剂为丙二醇甲醚与乙醇的混合溶液，其中丙二醇甲醚与异丁醇的比例为3:1。

将本实施例制备的水性绝缘漆外观为透明液体，无浑浊现象，粘度适中(39.6S涂4杯/20℃)，固含量高(50.29％)，贮存稳定性好。用于变压器浸入绝缘漆成膜后，固化后其外观光滑平整、无气泡，测得体积电阻率为6.88×10¹⁴欧姆厘米，浸水24小时后，其体积电阻率为8.24×10¹³欧姆厘米,高温130摄氏度下，其体积电阻率为6.24×10¹²欧姆厘米，耐热等级为155℃，防潮性能好，击穿强度常态为102千伏每毫米，浸水24小时后击穿强度为81千伏每毫米。检测其它性能正常，达到了保护变压器的要求。

实施例5

水性绝缘漆的重量百分比的配方组分如下：

该水性绝缘漆的制备方法如下：

步骤S1，按照所述水性绝缘漆所含组分及其含量进行分别量取各组分原料；

步骤S2，向搅拌池中加入52份水性硅丙树脂，加入6份助溶剂，以800转/分搅拌10分钟；加入14.5份甲醚化氨基树脂，其中含7份全甲醚化氨基树脂，7.5份部分甲醚化氨基树脂，以800转/分搅拌10分钟，再加入4份助溶剂，以800转/分搅拌10分钟。

步骤S3，加入0.8份三乙醇胺，以800转/分搅拌2分钟；再加入22.7份去离子水，配置混合浆料，并再次进行混料处理，以400转/分搅拌至所述水性绝缘漆混合均匀，然后包装，得到所述水性绝缘漆。

所述助溶剂为丙二醇甲醚与正丁醇的混合溶液，其中丙二醇甲醚与异丁醇的比例为3:2。

将本实施例制备的水性绝缘漆外观为透明液体，无浑浊现象，粘度适中(30.2S涂4杯/20℃)，固含量高(44.81％)，贮存稳定性好。用于变压器浸入绝缘漆成膜后，固化后其外观光滑平整、无气泡，测得体积电阻率为3.45×10¹⁴欧姆厘米，浸水24小时后，其体积电阻率为6.98×10¹³欧姆厘米,高温130摄氏度下，其体积电阻率为5.62×10¹²欧姆厘米，耐热等级为155℃，防潮性能好，击穿强度常态为89千伏每毫米，浸水24小时后击穿强度为73千伏每毫米。检测其它性能正常，达到了保护变压器的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。