一种环保无取向硅钢绝缘涂料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种新型环保无取向硅钢绝缘涂料及其应用，以涂料的总质量为基础计，本发明专利技术涂料的化学组分及相应的质量百分比为：硼酸３～２０％；异丙醇镁５～２０％；聚氨酯－丙烯酸酯－环氧乙烷树脂５～２５％；磷酸二氢铝５～４０％；乙酸锌５～１０％；胶体二氧化硅１１～３０％；余量为去离子水。本发明专利技术的新型环保无取向硅钢绝缘涂层，不仅完全消除了铬元素带来的环保问题，而且也能保证涂层的均匀性、耐腐性、耐热性、焊接性、附着性等各项性能优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于形成绝缘涂层的环保型有机-无机混合涂料组合物及其应 用，用于硅钢绝缘涂层制备

技术介绍
随着时代的发展，能源日益紧张，节能已成为机电行业进行产品设计开发所必须 考虑的因素之一，降低电能消耗已成为当今世界所面临的重大课题。无取向硅钢被广泛用 作电机及中小型变压器铁芯的原材料，在全球减少能源浪费，提高能源利用率的浪潮中扮演着重要角色。无取向硅钢绝缘涂层是涂覆在无取向硅钢表面的一层由多种化学成分组成的绝 缘涂层。它能保证无取向硅钢有较高的表面电阻率，使层间功率损失降为最小；同时保护无 取向硅钢免受各种腐蚀介质的侵蚀和锈蚀。无取向硅钢表面绝缘涂层主要包括有机涂层、 无机涂层和半无机涂层三大类，总的发展趋势是有机涂层己被逐渐淘汰，无机涂层将逐渐 代替半无机涂层。但是，由于受到各方面条件的限制和无机涂层本身的属性，目前应用较多 的仍为半无机涂层。日本公开特许公报昭54243823介绍了一种在无取向硅钢板上使用磷酸铝镁溶液 就能形成性能极好的绝缘涂层。该溶液含有的Al3+、Mg2+、H2P04_，浓度符合下列范围(干基， 按财％计):Al3+(用A1203进行计算) ll%、Mg2+(用MgO进行计算) 15%、 H2P04-(用H3P04进行计算)78% 87%，三种成分总重量百分比为100% (干基)。磷 酸铝镁溶液中还可以加入胶态Si02，如果Al3+、Mg2+和H2P04_浓度分别以A1203、MgO和H3P04 的计，(干基)算作100份，则加入的胶态Si02(干基)的含量可以是0 150份，这 四种物质之和为100% (干基)，所形成的溶液中水分含量不得少于45%。这种溶液可用 任何合适的常规方法涂到电工钢板(带或不带玻璃底涂层)上，然后将硅钢板进行加热处 理，使溶液干燥，从而得到所需要的绝缘玻璃膜涂层。针对涂层附着性不佳的问题，特开平 4-110476，提出在半有机涂液中加一种钛的螯和物，涂敷在电工钢基板表面并形成绝缘膜 后，可有效提高在消除应力退火后的附着性和绝缘性。特开平2-38582中提出，在电工钢表 面先涂敷一种硅酸盐，进行干燥固化形成硅酸盐底层膜，然后再涂敷含有铬酸或者磷酸盐， 再次干燥固化形成上层涂层，并且要在二层涂层液中至少一层中加有有机树脂和硅烷偶合 剂，最终形成具有绝缘涂层附着性能优良的电工钢板。该种方法需要涂敷烘烤二次，制作成 本高，生产效率低。US 3793073介绍了一种用于涂覆电工钢的绝缘涂层。涂层的有机部分 是由选自丙烯酸树脂或共聚物，无水马来酸、聚乙烯醇缩醛、氨基树脂、木素磺酸钙、酚醛树 脂、醋酸乙烯酯、氯乙烯和环氧树脂的一种或多种。可以添加粒度大于2 ym的有机颗粒物 质，例如酚醛树脂，三聚氰胺树脂等来提供表面不平度，以获得良好的焊接性，涂层的无机 部分可以包括磷酸类物质或铬酸类物质中一种或多种。US 4496399涉及到一种无机/有机 磷酸盐绝缘涂层，此专利介绍了 一种用于涂覆无取向硅钢的含水组合物，组合物的无机部 分包含100份磷酸铝镁或者是33 250份胶体二氧化硅和10 25份铬酐，或者是30 250份的一种硅酸铝微粒。组合物的有机部分含15 1350份的一种水悬浮溶液。悬浮液 含有40 60wt%的一种丙烯酸或醋酸乙烯树脂的固体。US 4844753介绍了一种用于无取 向硅钢上形成绝缘涂层的含水涂料组合物，它包括了一种无机铬酸盐成膜组分和一种树脂 组分。树脂组分是一种丙烯酸或丙烯酸_苯乙烯乳液和粒度为0. 2 1 y m的三聚氰胺树 脂的混合物。在US 4618377的无机/有机涂料中，有机乳液树脂用一种分散改进剂进行了 表面处理的有机树脂颗粒，和一种含有至少一种无机磷酸盐或铬酸盐组分的溶液，经表面 处理的树脂颗粒被用于控制固化涂层的表面粗糙度。乳液树脂可以是单独的丙烯酸系、醋 酸乙烯酯、苯乙烯、丁二烯，或者是醋酸乙烯酯、苯乙烯和丁二烯中的一种或多种共聚物。无 机部分可包括钙、铝、镁和锌的磷酸盐或钙、镁、锌或铝的铬酸盐或重铬酸盐。US 5945212中采用的无机成分为磷酸铝、磷酸钙、磷酸锌并加入颗粒度为0. 3 3. Oym的粗粒树脂乳液作为有机部分。阿姆科公司在US 3994387专利中专利技术了一种固化 后包括按每100份干基重量计算20 60份的磷酸铝，20 70份的至少一种无机硅酸盐颗 粒和10 25份的一种丙烯酸树脂。形成该涂层的酸性水悬浮液对每1份树脂可包含按重 量计至多1份的一种水溶性有机溶剂。水悬浮液的PH值大约为2 2.5，可能由硅酸铝、硅 酸镁中的一种或几种组成的硅酸盐颗粒大小为0. 3 60 y m，树脂颗粒小于1 P m,含有低于 大约0. 5wt%的未反应的磷酸。韩国科学家开发了一种新的用于半有机涂层树脂体系，并指出电工钢的树脂不是 单体树脂，而是一种树脂单体体系。包含各种丙烯酸单体、苯乙烯单体，这两个作为基本的 材料，阴离子或阳离子的乳化剂作为稳定剂，多官能团的单体作为交联剂。最佳的乳液体系 为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯体系，羟基甲胺和二乙烯基苯作为交联剂。但由于 上述涂层多含有六价铬(Cr6+)等强致癌性的重金属元素和对环境有害的成分，这将会对现 场使用环境及操作者的健康带来不可预计的损害。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半无机型环保无取向硅钢绝缘涂料组合物，不仅完全 消除了铬元素带来的环保问题，而且还改善了涂层的附着性、焊接性等各项性能。为了达到上述专利技术目的，本专利技术提供一种含有硼酸、异丙醇镁和乙酸锌的新型环 保无取向硅钢绝缘涂料，以涂料的总质量为基础计，其化学组分及相应的质量百分比为硼酸，3 20%，优选6 10% ；异丙醇镁，5 20%，优选9 13% ；聚氨酯_丙烯酸酯-环氧乙烷树脂，5 25%，优选5 10% ；磷酸二氢铝，5 40%，优选27 35% ；乙酸锌，5 10%;胶体二氧化硅，11 30%，优选11 15% ；余量为去离子水，水的最低含量为10%。本专利技术提供的上述涂料组合物中，使用的硼酸对改善涂层的附着性起到了重要的 作用。若其含量过低，附着性不强，易脱落；若其含量过高，则在释放应力的热处理之后对涂 层的外观性能受到影响。本专利技术使用的硼酸应占涂料总质量的3 20%。本专利技术使用的异丙醇镁对改善涂层的耐热性、焊接性起到重要的作用。其用量应占涂料总质量的5 20%。本专利技术使用的聚氨酯-丙烯酸酯_环氧乙烷树脂，由质量百分比20 50%的聚 氨酯、25 50 %的丙烯酸酯和10 30 %的环氧乙烷通过常规的聚合反应制得，所得聚 氨酯_丙烯酸酯_环氧乙烷树脂的分子量在1000 20000之间，它们的平均粒度应该在 0. 2 2 y m之间，且其pH值在2 5之间。本专利技术所使用的聚氨酯-丙烯酸酯-环氧乙烷 树脂用量应占涂料总质量的5 25%。为了使涂层环保且不含铬元素，磷酸二氢铝对提高涂层的耐高温、抗震、抗剥落和 绝缘性等有重要的作用。本专利技术所采用的磷酸二氢铝的用量占涂料总质量的5 40%。乙酸锌的加入可使涂层的外观发生变化，若加入的量少，则涂层的外观不理想；若 加入量过多，则在释放应力的热处理后该涂敷膜可能剥离。本专利技术所采用的乙酸锌的加入 量应占涂料总质量的5 10%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保无取向硅钢绝缘涂料，以涂料的总质量为基础计，其组分及相应的质量百分比为：硼酸３～２０％；异丙醇镁５～２０％；聚氨酯－丙烯酸酯－环氧乙烷树脂５～２５％；磷酸二氢铝５～４０％；乙酸锌５～１０％；胶体二氧化硅１１～３０％；余量为去离子水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，齐素芳，陈正中，
申请(专利权)人：上海迪升防腐新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]