本发明涉及水性涂料领域，特别涉及一种单组份水性硅钢片漆，覆盖在硅钢片表面起到绝缘保护作用，特别适用于大型发电机、电动机的硅钢片绝缘。
背景技术：
硅钢片用于电机、变压器铁芯，为降低铁芯的涡流损耗，增强防锈和耐腐蚀能力，需要采用绝缘漆涂覆硅钢片。作为绝缘漆，它应具有良好的介电性能、耐油性、防潮性、附着力强以及足够的机械强度和硬度。另外，漆膜在满足性能的前提下尽量薄，以提高铁芯的叠压系数，增加铁芯的有效长度。
传统的环氧树脂涂覆材料大部分都是双组分体系，需要现用现配，给施工现场带来不便(赵辉，陈志明，王秋英，巫峡.改性咪唑类潜伏性环氧树脂固化剂的制备[j].涂料工业,2004,7:23-25)。且现有的单组分体系的硅钢片漆，稳定性差，漆膜硬度及耐热等级也有待提升。
另外，现有的硅钢片漆漆膜与硅钢片之间的附着力或者粘结性能不够好，附着效果不够好，流平性能差，导致漆膜厚度较大，铁芯的叠压系数较小。
并且，现有的硅钢片漆大多添加有机溶剂，有异味、甚至有毒性。随着环保要求和健康意识的提高，制备无毒无害的水溶性绝缘漆成为硅钢片漆发展的主旋律。
技术实现要素：
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种单组份水性硅钢片漆。
本发明的技术方案为：
一种单组份水性硅钢片漆，按照重量份数计，由以下组份构成：双酚a型环氧树脂150-350份、改性双氰胺3-30份、吗啉-4-甲基苯磺酸盐0-10份、去离子水50-200份、环氧树脂稀释剂10-60份、无机填料5-20份、润湿剂1-8份、消泡剂0.5-2份、流平剂0.5-2份、防腐剂0.5-1份、防闪锈剂1-4份、硅烷偶联剂5-25份、中和剂0.3-3份；所述改性双氰胺为4-氨基邻苯二甲酸酐改性的双氰胺。
本发明中的核心组分双酚a型环氧树脂为水性环氧树脂乳液，可很好的分散于水中；另外本发明中的其他组分也可以很好的分散于水中，不需要有机溶剂；绿色环保。
本发明中改性双氰胺和吗啉-4-甲基苯磺酸盐共同作为环氧树脂固化剂，比仅以改性双氰胺作为固化剂固化效果好。以改性双氰胺和吗啉-4-甲基苯磺酸盐共同作为环氧树脂固化剂时，双酚a型环氧树脂交联后粘结力更强。
漆膜中含有的大量羟基，硅烷偶联剂与纳米无机填料通过其分子或基团间应力或氢键的相互作用，使漆膜硬度达到8h以上，耐热等级达到h级(180℃以上)。
作为优选方案，所述环氧树脂稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚和/或苄基缩水甘油醚。
作为优选方案，所述无机填料为纳米二氧化硅和/或纳米二氧化锡；所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
作为优选方案，所述润湿剂为乙二醇、丙二醇、1-(2-丁氧基乙氧基)乙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇或1-甲氧基-2-丙醇中的一种或多种复配物。
作为优选方案，所述流平剂为乙酰乙酸乙酯、4-氯乙酰乙酸乙酯或4-氯乙酰乙酸甲酯中的一种或多种复配物。
作为优选方案，所述防腐剂为异噻唑啉酮或kathonlxe；所述防闪锈剂为r-760f。
作为优选方案，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂z-6011、z-6121、z-6020或z-6030中的任意一种或多种的复配物；所述中和剂为二甲基乙醇胺。
作为优选方案，所述单组份水性硅钢片漆，按照重量份数计，由以下组份构成：双酚a型环氧树脂200-300份、改性双氰胺5-20份、吗啉-4-甲基苯磺酸盐1-4份、去离子水80-120份、环氧树脂稀释剂20-40份、无机填料8-15份、润湿剂2-5份、消泡剂0.5-1份、流平剂1-2份、防腐剂0.5-0.8份、防闪锈剂1.5-3份、硅烷偶联剂10-20份、中和剂0.5-2份。
所述单组份水性硅钢片漆的制备方法，包括步骤：
1)制备改性双氰胺
4-胺基邻苯二甲酸酐和双氰胺混合，以水作溶剂，盐酸为催化剂，氮气保护下，在80-95℃下反应3-5h，反应结束后将产物进行抽滤，滤渣水洗，真空干燥得到4-氨基邻苯二甲酸酐改性的双氰胺；
改性双氰胺合成的化学方程式如下：
2)向水中加入改性双氰胺、吗啉-4-甲基苯磺酸盐、双酚a型环氧树脂乳液、润湿剂、消泡剂、流平剂、防腐剂和防闪锈剂，均匀分散；
3)在搅拌下加入硅烷偶联剂和中和剂，搅拌均匀后；
4)加入无机填料，再次均匀分散；
5)加入环氧树脂稀释剂调节粘度，搅拌均匀得单组份水性硅钢片漆。
作为优选方案，步骤2)中的通过4000-6000r/min高速搅拌4-6小时均匀分散；步骤4)中通过4000-6000r/min高速搅拌3-5小时均匀分散。
本发明的有益效果为：
1、采用4-氨基邻苯二甲酸酐改性的双氰胺和吗啉-4-甲基苯磺酸盐作为环氧树脂固化剂制备单组份水性硅钢片漆，常温条件下性能稳定，不发生化学反应；在给予一定温度后发生化学固化反应，有效避免双组分体系在混合配制时产生计量误差或混合不均匀，给施工带来不便；且以改性双氰胺和吗啉-4-甲基苯磺酸盐共同作为环氧树脂固化剂时，双酚a型环氧树脂交联后粘结力更强。
2、与常规的双氰胺固化体系相比，本发明硅钢片漆中存在过量的极性基团(羟基，胺基，羧基，酸酐，环氧基团)，它们在高温下形成络合体，提高大大提高了漆膜与硅钢片的附着力或粘接性能。同时，硅烷偶联剂与纳米无机填料通过其分子或基团间应力或氢键的相互作用，使漆膜硬度达到8h以上，耐热等级达到h级(180℃以上为h级)。
3、长期贮存稳定且性能稳定，未开封常温保存6个月，无粉体沉降。
4、不添加挥发性有机溶剂、无异味、毒性低、环境友好。
5、漆膜厚度为2-3μm即可满足硅钢片漆性能，从而提高了铁心的叠压系数，增加了铁心的有效长度。
6、本发明的硅钢片漆以乙酰乙酸乙酯、4-氯乙酰乙酸乙酯或4-氯乙酰乙酸甲酯中的一种或多种复配物为流平剂，该流平剂可有效降低其表面张力，提高硅钢片漆的流平性能，成膜均匀度高，覆盖性好。
7、生产和储运简单方便。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
以下各实施例中的改性双氰胺制备过程如下：
分别取物摩尔物质量比为1:1.2的4-氨基邻苯二甲酸酐和双氰胺混合，加入与4-胺基邻苯二甲酸酐等物质量的盐酸作催化剂，并加入水作溶剂，氮气保护下在90℃条件下反应4h，反应结束后将产物进行抽滤，滤渣水洗3～4次，真空干燥得到邻苯二甲酸酐改性改性的双氰胺固化剂。
实施例1
称量80.0g水；5.2g改性双氰胺；1.0g吗啉-4-甲基苯磺酸盐；260g环氧树脂waterpoxy1422；20g稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚，15g稀释剂苄基缩水甘油醚；7g纳米二氧化硅，5g纳米二氧化锡；0.8g乙二醇和2.5g1-(2-丁氧基乙氧基)乙醇混合作为润湿剂；0.6g消泡剂b-0520；1.0g流平剂乙酰乙酸乙酯；0.5g防腐剂kathonlxe；1.8g防闪锈剂r-760f；10g道康宁硅烷偶联剂z-6011；0.3g中和剂二甲基乙醇胺dmea。
在水中依次加入改性双氰胺、吗啉-4-甲基苯磺酸盐、水性环氧乳液、润湿剂、消泡剂、防腐剂、流平剂和防闪锈剂，于反应釜中高速搅拌(约5000r/min)5h，低速搅拌加入硅烷偶联剂和中和剂，搅拌均匀后待用。将无机填料纳米二氧化硅sio2和纳米二氧化锡sno2充分混合后注入树脂中，于高速搅拌下(约5000r/min)分散4h，加入稀释剂调粘度，最后得到成品乳白色涂料。
实施例2
称量100g水；10g固化剂改性双氰胺；1.0g吗啉-4-甲基苯磺酸盐；200g环氧树脂waterpoxy1422；15g稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚，15g稀释剂苄基缩水甘油醚；7g纳米二氧化硅，10g纳米二氧化锡；1.8g2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇和2.5g1-(2-丁氧基乙氧基)乙醇混合作为润湿剂；0.5g消泡剂b-0519；2.0g流平剂4-氯乙酰乙酸乙酯；0.7g防腐剂kathonlxe；2.0g防闪锈剂r-760f；10g道康宁硅烷偶联剂z-6121；1.4g中和剂二甲基乙醇胺dmea。
在水中依次加入改性双氰胺、吗啉-4-甲基苯磺酸盐、水性环氧乳液、润湿剂、消泡剂、防腐剂、流平剂和防闪锈剂，于反应釜中高速搅拌(约5000r/min)5h，低速搅拌加入硅烷偶联剂和中和剂，搅拌均匀后待用。将无机填料纳米二氧化硅sio2和纳米二氧化锡sno2充分混合后注入树脂中，于高速搅拌下(约5000r/min)分散4h，加入稀释剂调粘度，最后得到成品乳白色涂料。
实施例3
称量120g水；15g固化剂改性双氰胺；1.5g吗啉-4-甲基苯磺酸盐；300g环氧树脂waterpoxy1455；10g稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚，30g稀释剂苄基缩水甘油醚；10g纳米二氧化硅，10g纳米二氧化锡；2.5g丙二醇和2.5g1-甲氧基-2-丙醇混合作为润湿剂；1.0g消泡剂b-0518；1.0g流平剂乙酰乙酸乙酯，1.0g4-氯乙酰乙酸甲酯；1.0g防腐剂kathonlxe；2.8g防闪锈剂r-760f；20g道康宁硅烷偶联剂z-6020；2.6g中和剂二甲基乙醇胺dmea。
在水中依次加入改性双氰胺、吗啉-4-甲基苯磺酸盐、水性环氧乳液、润湿剂、消泡剂、防腐剂、流平剂和防闪锈剂，于反应釜中高速搅拌(约5000r/min)5h，低速搅拌加入硅烷偶联剂和中和剂，搅拌均匀后待用。将无机填料纳米二氧化硅sio2和纳米二氧化锡sno2充分混合后注入树脂中，于高速搅拌下(约5000r/min)分散4h，加入稀释剂调粘度,最后得到成品乳白色涂料。
实施例4
称量100.0g水；10.5g改性双氰胺；2.0g吗啉-4-甲基苯磺酸盐；280g环氧树脂waterpoxy1422；28g稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚；12g纳米二氧化硅；2.0g乙二醇和1.2g1-甲氧基-2-丙醇混合作为润湿剂；0.8g消泡剂b-0520；1.2g流平剂4-氯乙酰乙酸甲酯；0.8g防腐剂异噻唑啉酮nordesc15；2.3g防闪锈剂r-760f；13g道康宁硅烷偶联剂z-6020；0.5g中和剂二甲基乙醇胺dmea。
在水中依次加入改性双氰胺、吗啉-4-甲基苯磺酸盐、水性环氧乳液、润湿剂、消泡剂、防腐剂、流平剂和防闪锈剂，于反应釜中高速搅拌(约5000r/min)5h，低速搅拌加入硅烷偶联剂和中和剂，搅拌均匀后待用。将无机填料纳米二氧化硅sio2和纳米二氧化锡sno2充分混合后注入树脂中，于高速搅拌下(约5000r/min)分散4h，加入稀释剂调粘度，最后得到成品乳白色涂料。
实施例5
称量100g水；8g固化剂改性双氰胺；1.5g吗啉-4-甲基苯磺酸盐；250g环氧树脂waterpoxy1455；30g稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚；5g纳米二氧化硅，7g纳米二氧化锡；5g丙二醇作为润湿剂；1.0g消泡剂b-0518；1.0g4-氯乙酰乙酸甲酯流平剂；1.0g防腐剂kathonlxe；2g防闪锈剂r-760f；20g道康宁硅烷偶联剂z-6121；2.6g中和剂二甲基乙醇胺dmea。
在水中依次加入改性双氰胺、吗啉-4-甲基苯磺酸盐、水性环氧乳液、润湿剂、消泡剂、防腐剂、流平剂和防闪锈剂，于反应釜中高速搅拌(约5000r/min)5h，低速搅拌加入硅烷偶联剂和中和剂，搅拌均匀后待用。将无机填料纳米二氧化硅sio2和纳米二氧化锡sno2充分混合后注入树脂中，于高速搅拌下(约5000r/min)分散4h，加入稀释剂调粘度,最后得到成品乳白色涂料。
实施例6
称量80.0g水；5.2g改性双氰胺；260g环氧树脂waterpoxy1422；20g稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚，15g稀释剂苄基缩水甘油醚；7g纳米二氧化硅，5g纳米二氧化锡；0.8g乙二醇和2.5g1-(2-丁氧基乙氧基)乙醇混合作为润湿剂；0.6g消泡剂b-0520；1.0g流平剂乙酰乙酸乙酯；0.5g防腐剂kathonlxe；1.8g防闪锈剂r-760f；10g道康宁硅烷偶联剂z-6011；0.3g中和剂二甲基乙醇胺dmea。
在水中依次加入改性双氰胺、水性环氧乳液、润湿剂、消泡剂、防腐剂、流平剂和防闪锈剂，于反应釜中高速搅拌(约5000r/min)5h，低速搅拌加入硅烷偶联剂和中和剂，搅拌均匀后待用。将无机填料纳米二氧化硅sio2和纳米二氧化锡sno2充分混合后注入树脂中，于高速搅拌下(约5000r/min)分散4h，加入稀释剂调粘度，最后得到成品乳白色涂料。
即，实施例6与实施例1相比，不包括吗啉-4-甲基苯磺酸盐。
对比例1
称量80.0g水；5.2g改性双氰胺；1.0g吗啉-4-甲基苯磺酸盐；260g环氧树脂waterpoxy1422；20g稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚，15g稀释剂苄基缩水甘油醚；0.8g乙二醇和2.5g1-(2-丁氧基乙氧基)乙醇混合作为润湿剂；0.6g消泡剂b-0520；1.0g流平剂乙酰乙酸乙酯；0.5g防腐剂kathonlxe；1.8g防闪锈剂r-760f；0.3g中和剂二甲基乙醇胺dmea。
在水中依次加入改性双氰胺、吗啉-4-甲基苯磺酸盐、水性环氧乳液、润湿剂、消泡剂、防腐剂、流平剂和防闪锈剂，于反应釜中高速搅拌(约5000r/min)5h，低速搅拌加入中和剂，再于高速搅拌下(约5000r/min)分散1h，加入稀释剂调粘度，最后得到成品乳白色涂料。
即，对比例1与实施例1相比不包含纳米无机填料和硅烷偶联剂。
对比例2
称量80.0g水；5.2g改性双氰胺；1.0g吗啉-4-甲基苯磺酸盐；260g环氧树脂waterpoxy1422；20g稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚，15g稀释剂苄基缩水甘油醚；7g纳米二氧化硅，5g纳米二氧化锡；0.8g乙二醇和2.5g1-(2-丁氧基乙氧基)乙醇混合作为润湿剂；0.6g消泡剂b-0520；1.0g摩能化工的1070作为流平剂(聚醚聚酯改性有机硅氧烷流平剂)；0.5g防腐剂kathonlxe；1.8g防闪锈剂r-760f；10g道康宁硅烷偶联剂z-6011；0.3g中和剂二甲基乙醇胺dmea。
在水中依次加入改性双氰胺、吗啉-4-甲基苯磺酸盐、水性环氧乳液、润湿剂、消泡剂、防腐剂、流平剂和防闪锈剂，于反应釜中高速搅拌(约5000r/min)5h，低速搅拌加入硅烷偶联剂和中和剂，搅拌均匀后待用。将无机填料纳米二氧化硅sio2和纳米二氧化锡sno2充分混合后注入树脂中，于高速搅拌下(约5000r/min)分散4h，加入稀释剂调粘度，最后得到成品乳白色涂料。
即，对比例2与实施例1相比，流平剂由摩能化工的1070替换乙酰乙酸乙酯。
对以上实施例和对比例所得硅钢片漆进行性能测试。
测试依据：
铅笔硬度：dinen13523-4；
耐热等级：gb/t11021-2007；
附着力等级：gb/1720-79；
韧性：gb1731-79；
漆膜厚度：gb1764；
耐腐蚀性：iso4628-3-2016；
铁芯叠压系数：厚度法(将本发明的硅钢片漆按照现有工艺应用于铁芯，通过厚度法得到铁芯叠压系数)。
性能测试结果如表1所示。
表1各实施例与对比例所得硅钢片漆性能测试结果
根据表1可知，本发明中固化剂的选择，无机纳米材料与硅烷偶联剂的选择，以及流平剂的选择，均对本发明硅钢片漆性能改善起到重要作用。本发明所得硅钢片漆固化后硬度高、耐热性好、附着力好、附着于铁芯后铁芯叠压系数增大，满足对硅钢片漆性能改善的要求。