硅钢绝缘涂料、其制备方法及其使用方法技术

本发明专利技术提供了硅钢绝缘涂料、其制备方法及其使用方法，硅钢绝缘涂料含有：有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液、磷酸二氢盐、改性纳米二氧化硅、硼化合物、助溶剂、快干剂、助剂和溶剂。与现有技术相比，本发明专利技术具有稳定性好，常温储存6个月不变质，成膜工艺简单和生产操作方便等优点；有机硅烷双[γ‑(三乙氧基硅)丙基]‑四硫化物改性纳米二氧化硅，增加了硅钢绝缘涂层间各物质的交联作用，提高绝缘涂层的致密性，增大层间电阻；(3)使用该新型环保硅钢绝缘涂料涂覆到无取向硅钢板上制备的绝缘涂层，具有优良的冲片性、耐湿热性、耐溶剂性、焊接性、附着性、耐腐蚀性和高的层间电阻等优异性能，满足工业生产对硅钢绝缘涂层的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料领域，具体涉及一种新型环保无取向硅钢绝缘涂料、其制备方法及其使用方法。
技术介绍
目前国内各大硅钢生产企业仍广泛使用含有Cr6+的半有机硅钢绝缘涂料，该硅钢绝缘涂料通过铬酐与氧化镁（或氧化锌）反应，添加一定量的水溶性丙烯酸乳液、甘油、硼酸和助剂等配制而成。虽然具有成本低、涂装工艺简单、焊接性能好以及优良的耐热性、耐腐蚀性能、附着性能、绝缘性能等优点，但是使用含有Cr6+的绝缘涂料不仅对环境有害，废液处理困难，而且对人体具有致癌作用。虽然硅钢绝缘涂料中的Cr6+在烘干固化过程中被乙二醇或甘油等还原成Cr3+，可以有效降低对环境和人体的危害，但是在电子电器设备报废之后，存在Cr3+氧化成Cr6+的风险，同样危害环境。2006年RoHS指令的颁布之后，出口到欧盟的电子电器产品严禁使用含有六价铬的电子电器产品，因此环保型半有机绝缘涂料的研究将是硅钢绝缘涂层领域发展重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硅钢绝缘涂料及其制备方法，替代目前使用的含有Cr6+的绝缘涂料，解决Cr6+造成的环保污染及对人体有害等问题，而且具有优良的冲片性、耐湿热性、耐溶剂性、焊接性、附着性、耐腐蚀性和高的层间电阻等涂层性能，满足高牌号无取向硅钢工业生产要求。本专利技术还提供了硅钢绝缘涂料的使用方法，成膜工艺简单，现场生产操作方便。本专利技术提供的硅钢绝缘涂料，含有以下组分：有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液、磷酸二氢盐、改性纳米二氧化硅、硼化合物、助溶剂、快干剂、助剂和溶剂。所述有机钠盐改性水性丙烯酸乳液制备方法为：将水与水溶性丙烯酸乳液混合后，搅拌条件下加入有机钠盐，继续搅拌30～60min，即得有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液；其中，水、水溶性丙烯酸乳液和有机钠盐的质量比（350～450）:（450～550）:（30～50）；所述有机钠盐为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、十二烷基本磺酸钠、草酸钠、酒石酸钠、柠檬酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或多种。所述水溶性丙烯酸乳液粒径要求≤100nm。所述磷酸二氢盐为Al(H2PO4)3、Zn(H2PO4)2、Mg(H2PO4)2、Ca(H2PO4)2、NaH2PO4或KH2PO4中的一种或多种；所述改性纳米二氧化硅采用有机硅烷双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物改性纳米二氧化硅，所述双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物为有机硅烷中的一种，所述纳米二氧化硅粒径要求10～20nm。所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：取双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物，在搅拌条件下溶解在水和乙醇体积比1：1的混合溶液中，添加乙酸促进水解，在1200r/min高速分散条件下添加粒径在10～20nm气相法制备的纳米SiO2，经过45～65min反应后即生成有机硅改性纳米二氧化硅乳液；其中，双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、水和乙醇的混合溶液、乙酸、纳米SiO2的质量比为（30～50）:（550～650）:（3～6）:（260～320）。所述的硼化合物为硼酸或硼酸钠。所述助溶剂为乙二醇、丙三醇、异丙醇、丁醇，1,4～二丁醇或1,3～二丁醇中的一种或多种；所述的快干剂为乙二醇丁醚；所述助剂选自分散剂、润湿剂、有机硅消泡剂、流平剂、增稠剂或杀菌剂；其中分散剂和润湿剂为必须添加的，有机硅消泡剂、流平剂、增稠剂和杀菌剂任意组合。所述溶剂为去离子水。进一步的，所述硅钢绝缘涂料，含有以下重量百分比的组分：有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液：5%～35%；优选10%～20%；磷酸二氢盐：5%～15%；优选8%～12%；改性纳米二氧化硅：5%～15%；优选6%～8%；硼化的合物：1%～8%；优选3%～5%；助溶剂：1%～10%；优选3%～8%;快干剂：1%～5%；优选2%～3%；助剂：1%～10%；优选2%～5%；余量为去离子水。优选的，所述硅钢绝缘涂料，含有以下重量百分比的组分：有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液：10%～20%；磷酸二氢盐：8%～12%；改性纳米二氧化硅：6%～8%；硼化的合物：3%～5%；助溶剂：3%～8%；快干剂：2%～3%；助剂：2%～5%；余量为去离子水。本专利技术提供的硅钢绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：取5～10%的去离子水于反应釜中，在450～600r/min高速分散条件下添加0.3～0.6%的助剂，搅拌均匀之后提高分散速度至1000～1200r/min，依次添加配方量磷酸二氢盐、改性纳米二氧化硅、硼的化合物、助溶剂和快干剂，搅拌均匀后降低分散速度至450～600r/min，添加配方量的有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液，继续搅拌5～10min，添加配方量剩余的助剂，最后加入配方量剩余的去离子水，搅拌均匀即得硅钢绝缘涂料。其中,所加0.3～0.6%的助剂是指分散剂和润湿剂；最后加入的助剂为有机硅消泡剂、分散剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和杀菌剂任意比例混合。本专利技术提供的硅钢绝缘涂料的使用方法为：硅钢绝缘涂料采用辊涂涂覆工艺，然后，进行干燥，最后烧结，使涂层固化成膜。进一步的，所述辊涂涂覆工艺参数控制为：涂辊为聚氨酯型刻槽辊，涂覆过程中根据涂层厚度要求，压力控制在35～100N，涂覆过程中带钢速度控制在60～120m/min；所述干燥具体为：采用热电阻加热，温度控制在380～550℃，时间控制在10～30s，促进绝缘涂料水分的蒸发和绝缘涂料各物质与基板的反应；所述烧结具体为：采用明火加热，促进绝缘涂层的固化和绝缘涂料各物质间的交联反应，温度控制在320～500℃，时间控制在5～20s。本专利技术中，各原料作用如下：有机钠盐改性水性丙烯酸乳液中有机钠盐的加入可以提高水溶性丙烯酸乳液与无机盐的有效结合，增加绝缘涂料的稳定性和成膜性能；改性纳米二氧化硅的添加可以有效提高水溶性丙烯酸乳液的成膜性能，在硅钢绝缘涂层中起交联和骨架作用，增加绝缘涂层的致密性，提高绝缘涂层层间电阻；硼化合物以三配位B-O平面三角形或四配位B-O四面体结构与Al3+、Zn2+、Mg2+、Ca2+、Na+和K+离子通过O连接脱水缩合，形成链、层或三维网状结构的稳定聚合体，增加膜层的致密性，达到提高层间电阻目的；助溶剂作用是提高乳液和无机盐的结合能力，增加绝缘涂料的稳定性；快干剂在绝缘涂层烘干固化过程中可以有效降低干燥和烧结段温度，降低能源的消耗，达到节能环保目的；助剂用来改善绝缘涂料在硅钢薄板表面的综合性能本专利技术采用有机钠盐改性水性丙烯酸乳液，经过反应之后形成的阳离子型水溶性丙烯酸乳液稳定性增加，有机酸的生成可以增加绝缘涂料的缓蚀性能，减少绝缘涂料对硅钢基板表面的过渡腐蚀，提高绝缘涂料的成膜性。采用有机硅烷双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物改性纳米二氧化硅，提高成膜过程中各物质的交联性能，从而达到提高绝缘涂层的致密性，增加层间电阻的目的。添加磷酸二氢盐、硼的化合物、助溶剂、快干剂和其他助剂等配制的硅钢绝缘涂料不仅成膜工艺简单，现场生产操作方便，而且具有优良的冲片性、耐湿热性、耐溶剂性、焊接性、附着性、耐腐蚀性和高的层间电阻等涂层性能，满足工业生产要求。与现有技术相比，本专利技术具有以下突出效果：（1）有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液与磷酸二氢盐、改性纳米二氧化硅、硼化合物、助溶剂、快干剂和助剂复配制备的硅钢绝缘涂料，具有稳定性好，常温储存6个月不本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅钢绝缘涂料，其特征在于，所述硅钢绝缘涂料含有以下组分：有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液、磷酸二氢盐、改性纳米二氧化硅、硼化合物、助溶剂、快干剂、助剂和溶剂；所述有机钠盐改性水性丙烯酸乳液制备方法为：将水与水溶性丙烯酸乳液混合后，搅拌条件下加入有机钠盐，继续搅拌30～60min，即得有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液。

【技术特征摘要】
1.硅钢绝缘涂料，其特征在于，所述硅钢绝缘涂料含有以下组分：有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液、磷酸二氢盐、改性纳米二氧化硅、硼化合物、助溶剂、快干剂、助剂和溶剂；所述有机钠盐改性水性丙烯酸乳液制备方法为：将水与水溶性丙烯酸乳液混合后，搅拌条件下加入有机钠盐，继续搅拌30～60min，即得有机钠盐改性水溶性丙烯酸乳液。2.根据权利要求1所述的硅钢绝缘涂料，其特征在于，所述有机钠盐改性水性丙烯酸乳液制备方法中，水、水溶性丙烯酸乳液和有机钠盐的质量比(350～450):(450～550):(30～50)；所述有机钠盐为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、十二烷基本磺酸钠、草酸钠、酒石酸钠、柠檬酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的硅钢绝缘涂料，其特征在于，所述磷酸二氢盐为Al(H2PO4)3、Zn(H2PO4)2、Mg(H2PO4)2、Ca(H2PO4)2、NaH2PO4或KH2PO4中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的硅钢绝缘涂料，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：取双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物，在搅拌条件下溶解在水和乙醇体积比1：1的混合溶液中，添加乙酸促进水解，在1200r/min高速分散条件下添加粒径在10～20nm气相法制备的纳米SiO2，经过45～65min反应后即生成有机硅改性纳米二氧化硅乳液。5.根据权利要求4所述的硅钢绝缘涂料，其特征在于，双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、水和乙醇的混合溶液、乙酸、纳米SiO2的质量比为(30～50):(550～650):(3～6):(260～320)。6.根据权利要求1所述的硅钢绝缘涂料，其特征在于，所述的硼化合物为硼酸或硼酸钠；所述助溶剂为乙二醇、丙三醇、异丙醇、丁醇，1,4～二丁醇或1,3～二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振海，夏雪兰，王立涛，董梅，裴英豪，施立发，裴陈新，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34