一种低粘度水溶性半无机硅钢片漆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硅钢片漆，具体涉及一种低粘度水溶性半无机硅钢片漆及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 研究开发环保水溶性半无机硅钢片漆不仅是机电产品发展的要求，更是日益严峻 的环境所迫。粘度是水溶性半无机硅钢片漆在使用过程中重要的工艺指标，因其关系到成 膜质量、厚度及流平性等，粘度太大会使涂层过厚和表面有沟纹现象，粘度太小涂层易出现 斑点或空白现象。
[0003] 目前国内水溶性半无机硅钢片漆粘度普遍偏高，如文献《新型水溶性半无机硅钢 片漆的研制》(赵雷，2008,绝缘材料，41(1)，哈尔滨理工大学）以改性酚醛树脂为基体树脂， 纳米Ti0 2为无机填料，桐油酸酐和三聚氰胺为交联剂研制了一种新型水溶性半无机硅钢片 漆，文中采用加水量来控制体系粘度，最终产品配方中纳米粉体填充量为20%，固含量为 51 %，粘度为144s(涂/4杯，23°C);文献《0151水溶性半无机硅钢片漆的研制与应用》(葛志 有等，2010，绝缘材料，43(5))以自制的不含铬盐和酚醛的植物油改性水溶性聚酯树脂为基 体，高效微晶形态且粒径不同的无机粒子为填料，填充量达到50%，制得1051水溶性半无机 硅钢片漆，其固含量为76%，粘度为180s(涂/4杯，23°C)。由于粘度较高，在使用过程中，为 了满足涂漆工艺要求，需用水将漆液稀释到90~110s(涂/4杯，23°C)，但加水量过多，会造 成粉体沉降严重，固含量较低，漆膜厚度不够等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种低粘度水溶性半无机硅钢片漆及其制备方 法。本发明所述硅钢片漆在固含量为40~75 %时的粘度为81~122s (涂/4杯，23°C )，在涂敷 过程中无需加水稀释，即可保证涂层具有足够的厚度和良好的流平性。
[0005] 本发明所述的低粘度水溶性半无机硅钢片漆，按重量份计，该低粘度水溶性半无 机娃钢片漆米用包括下述物质在内的原料制成：
[0006] 水溶性聚酯树脂，其用量以水溶性聚酯树脂中固体分计（即以水溶性聚酯树脂中 固形物含量计)为70.0份；
[0007] 水性氨基树脂，7.0~21.0份；
[0008] 助剂，6~12份；
[0009] 无机粉体，其用量为水溶性聚酯树脂、水性氨基树脂和助剂总用量的0.8~1.4倍； [0010]水，其用量为使所得产品的固含量达到所需要求。
[0011]上述技术方案中，所述的水溶性聚酯树脂可以为现有常规的水溶性聚酯树脂，但 优选为按以下方法制备得到的水溶性聚酯树脂：
[0012] 1)取醇类、多元酸和对叔丁基苯甲酸置于反应装置中，在催化剂存在且在保护气 氛条件下进行反应，直至反应物的酸值达到60~95mgK0H/g时停止反应，得到反应物A;
[0013] 2)向反应物A中仅加入长链烯基琥珀酸酐反应，或者是同时加入长链烯基琥珀酸 酐和芳香族酸酐反应，直至反应物的酸值达到35~65mgK0H/g时停止反应，得到反应物B;
[0014] 3)向反应物B中加入助溶剂，混匀，得到反应物C，用pH调节剂调节反应物C的pH值 至碱性，根据需要加水或不加水稀释到所需的固含量，得到低粘度水溶性聚酯树脂;其中：
[0015] 所述的醇类为选自新戊二醇、1，3_丙二醇、一缩二丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、 三羟甲基乙烷、季戊四醇、一缩二乙二醇和三(2-羟乙基）异氰尿酸酯（赛克）中一种或两种 以上的组合；
[0016] 所述的多元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸和己二酸中的一种或两种以上的组合；
[0017] 所述的催化剂为选自醋酸锌、氯化锌、辛酸锌、氢氧化锂和氧化二丁基锡中的一种 或两种以上的组合；
[0018] 所述的长链烯基琥珀酸酐为选自十八烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐和2-辛烯 基琥珀酸酐中的一种或两种以上的组合；
[0019] 所述催化剂的用量为整个方法中所加醇类和酸类物质总重量的0.05~0. lwt% ;
[0020] 所述对叔丁基苯甲酸的用量为整个方法中所用醇类和酸类物质的总当量的0.15 ~0·3mol%;
[0021] 所述长链烯基琥珀酸酐的加入量为整个方法中所用醇类和酸类物质的总当量的 8.0~12.0mol% ;
[0022] 所述芳香族酸酐的加入量为整个方法中所用醇类和酸类物质总当量的15~ 38mol% 〇
[0023] 上述水溶性聚酯树脂制备方法的步骤1)中，醇类和多元酸的物质的量之比与现有 技术相同，通常为1.1~1.2:1。反应通常在150~300°C条件下进行;为使反应更完全，优选 是先升温至170~180°C保温反应1.0~2.5h，之后再升温至200~230°C保温反应起到酸值 达到要求。本步骤中，反应通常是在氮气、氩气或氦气等惰性气体的保护条件下进行。
[0024] 上述水溶性聚酯树脂制备方法的步骤2)中，为了避免高温条件下反应过于剧烈， 优选是降低反应物A的温度后再加入长链烯基琥珀酸酐，或者是同时加入长链烯基琥珀酸 酐和芳香族酸酐进行反应，通常是将反应物A的温度降至190°C以下时再加入长链烯基琥珀 酸酐，或者是同时加入长链烯基琥珀酸酐和芳香族酸酐进行反应;反应优选是在160~190 °C条件下进行。本步骤中，反应通常是在氮气、氩气或氦气等惰性气体的保护条件下进行。 本步骤中，所述的芳香族酸酐为选自六氢苯酐、四氢苯酐和偏苯三酸酐（即偏酐)和邻苯二 甲酸酐中的一种或两种以上的组合。当芳香族酸酐的选择为上述两种以上的组合物时，在 满足总量要求的前提下，它们之间的配比可以为任意配比。
[0025] 上述水溶性聚酯树脂制备方法的步骤3)中，为了避免反应时溶剂出现沸腾的情 况，优选降低反应物B的温度后再加入助溶剂，通常是将反应物A的温度降至160°C以下时再 加入助溶剂;所述助溶剂的用量为至少使所得产品的的固含量达到80%，一般是介于70~ 80%之间。从成本角度考虑，可以先添加适量的助溶剂使产品中的固含量达到80%，之后再 在后续工序中用水进一步稀释至所需要的固含量要求(如70%等）。所述的助溶剂与现有技 术相同，具体可以是选自乙二醇单丁醚、三甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚和丁醇中的一种或两 种以上的组合。所述的pH调节剂与现有技术相同，通常可以是有机碱和/或无机碱，其中有 机碱可以是选自三乙胺、二甲基乙醇胺和三乙醇胺中的一种或两种以上的组合;无机碱可 以是氨水、氢氧化钠等。所述pH调节剂的用量为使所得产品的pH值呈碱性，通常是使所得产 品的pH值介于8~9之间。
[0026] 上述低粘度水溶性半无机硅钢片漆技术方案中，水的用量优选为控制使所得低粘 度水溶性半无机硅钢片漆产品的固含量为40~75 %。
[0027] 上述低粘度水溶性半无机硅钢片漆技术方案中，所述的水溶性聚酯树脂优选为固 含量为70 %的水溶性聚酯树脂，更优选为采用上述限定方法制备得到的固含量为70 %的水 溶性聚酯树脂。
[0028] 上述低粘度水溶性半无机硅钢片漆技术方案中，所述的水性氨基树脂为选自氨基 树脂5303-98、氨基树脂303、氨基树脂747和氨基树脂5747中的一种或两种以上的组合。。
[0029] 上述低粘度水溶性半无机硅钢片漆技术方案中，所述助剂的选择与现技术相同， 本发明优选助剂是由1.5~3重量份的流平剂、1.5~3重量份的消泡剂、1.5~3重量份的偶 联剂和1.5~3重量份的分散剂组成;其中：
[0030] 所述消泡剂为选自有机硅类消泡剂和硅醚类消泡剂中的一种或两种以上的组合， 所述的有机硅类消泡剂具体可以是SXP-103有机硅消泡剂、THIX-278水性有机硅消泡剂、道 康宁DC-65或道康宁DC-62等;所述的硅醚类消泡剂具体可以是GSK-712消泡剂、GSK-713消 泡剂、GSK-716消泡剂或改性有机硅聚醚消泡剂H3070等；
[0031] 所述的流平剂为选自流平剂BYK-333、流平剂ANTAR0XBL240、流平剂DT606和流平 剂DT-608中的一种或两种以上的组合；
[0032]所述的偶联剂为选自钛酸类偶联剂和硅烷类偶联剂中的一种或两种以上的组合， 其中，所述的钛酸类偶联剂具体可以是钛酸类酯偶联剂TC-2、钛酸类酯偶联剂TC-9或钛酸 类酯偶联剂TC-F等;所述的硅烷类偶联剂可以是道康宁硅烷偶联剂Z-6011、道康宁硅烷偶 联剂Z-6121、道康宁硅烷偶联剂Z-6020或道康宁硅烷偶联剂Z-6030等；
[0033] 所述分散剂为选自分散剂SN-5029、聚乙二醇400和分散剂0T-75中的一种或两种 以上的组合。
[0034]的微米级粉体组成;其中，
[0035] 所述的纳米级粉体为选自纳米二氧化钛、纳米二氧化娃和纳米硫酸钡中的一种或 两种以上的选择;其中纳米二氧化钛优选粒径为1~3nm的二氧化钛，纳米二氧化娃优选粒 径为1~3nm的二氧化娃，纳米硫酸钡优选粒径为100~300nm的硫酸钡；
[0036] 所述的微米级粉