一种有机-无机环保绝缘涂层溶液及其应用制造技术

本发明专利技术硅钢绝缘涂层制备技术领域，涉及一种安全环保和性能优异的有机-无机绝缘涂层溶液及其应用。本发明专利技术有机-无机环保型绝缘涂层溶液，以涂层溶液的总质量为基础计，其组份及相应的质量百分比为：聚氨酯-丙烯酸酯-环氧乙烷树脂，5%～25%；磷酸二氢铝，10%～40%；磷酸二氢锌，5%～15%；乙酸铵，3%～12%；氧化镁，1%～10%；非离子型表面活性剂，1%～5%；余量为去离子水。本发明专利技术的绝缘涂层溶液不含铬等重金属元素，安全、无毒、环保，具有优秀的绝缘性、成膜性、耐腐蚀性、耐热性、化学稳定性、机械稳定性和表面加工性能，应用在硅钢表面，起绝缘保护和装饰的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于硅钢绝缘涂层制备
，涉及一种绝缘涂层溶液，具体涉及用于 硅钢表面的环保型有机-无机涂层溶液及其应用。
技术介绍
随着国民经济高速发展，硅钢的生产与电器行业有着密切关系，无论是大型发电 机组，还是各种电动机，变压器，包括所有的家用电器都需要大量地使用硅钢片。我国已成 为全球硅钢最大消费国，2010年我国硅钢片消耗总量将近600万吨。为减少硅钢板涡流损 失，需要在钢板表面涂覆绝缘涂膜，使得硅钢片具有较高的层间电阻率，层间功率损失降为 最小，同时使硅钢片在储存、运输和使用过程中免受各种腐蚀介质的侵蚀，防止锈蚀。一直以来，硅钢生产所用的涂料大多含有六价铬。上世纪90年代起，人们认识到 六价铬离子会对人们的身体健康产生危害并造成严重的环境污染。近几年，一些发达国家 对环保的重视程度越来越高，他们对进口产品环保要求日趋严格，并设定了进口产品的绿 色“门槛”。欧盟议会及欧盟委员《废旧电子电气》设备指令(简称《WEEE指令》)和《电子 电气设备中限制使用某些有害物质指令》明确要求六价铬元素含量小于1000PPM。因此，无 铬环保绝缘涂层产品，成为硅钢涂层的发展趋势。国内外加强了对无铬环保型无机/有机混合涂料的研究并取得了 一些成果，环保 无铬涂层将是今后主要的研究方向。日本专利JP 2005M0125报道了一种水系绝缘涂层， 该涂层无铬环保并且有优异的防锈性、附着性和绝缘性。该涂层由100份粒径小于30nm的 胶体二氧化硅、10-100份水溶性树脂和0. 01-10份的钛酸酯偶联剂组成，水溶性树脂主要 是含有硅氧基、羟基等基团的丙烯酸树脂。该类涂层中含有胶体二氧化硅，在涂覆到钢板的 后续加工过程中，纳米二氧化硅易团聚，造成硅钢表面粗糙，有细小颗粒，影响硅钢外观。佐 志一道等人在其专利JP 2008127664、JP 2008127674涉及到了几种相似的半无机绝缘涂 层，无机部分主要有P、Zr, P/Zr约0. 4-4. 0，另外还可以加入Ca、Mg等，有机树脂主要为丙 烯酸树脂及其共聚物。该涂层中有机树脂在较高的固化温度下，易产生一种不均勻的褐色 外观，使涂层和钢片的附着性变差。国内无铬环保涂层也有不少的研究，但成果较少。其中， 南京大学在其专利CN 1151212中涉及了一种具有高层间电阻率、优良的附着性、焊接性等 性能的水性无铬涂料。该涂料的有机部分为丙烯酸树脂共聚物，无机部分包括磷酸盐类和 硅酸盐类等，通过对无机填料进行了超细粉碎处理和表面改性，使填料粒径小并且与树脂 相容性好，涂覆时比较均勻，固化后不掉粉。但该涂料中，硅酸盐的添加，使涂料的表面硬度 变大，对冲切的模具磨损加大，表面加工性能不佳。CN1887987涉及了一种水性热固化绝缘 涂料，由40-45份水性聚醋酸乙烯乳液、45-50份的无机溶液和10-12份的交联剂组成。无 机溶液中主要含有磷酸盐(镁、铝)、硼酸、硅溶胶等。该涂料在焊接加工过程中，树脂挥发 会产生过多的气孔，在冲切过程中会发生粉化现象。鉴于现有的技术中绝缘涂料，存在外观性、附着性、表面加工性等方面的缺陷，现 在特别需要研制一种硅钢上的环保绝缘涂层。这种绝缘涂层能提供良好的表面电阻率，是层间功率损耗降至最小，有良好的抗水蒸汽吸收能力，能提供与钢板表面优良的附着性，在 从钢板冲剪叠片的过程中所造成的模具磨损最小，在叠片冲压过程中不产生过量的粉化或 不在冲压设备上造成涂层的堆积，并且不产生过多的焊接气孔。并且，不含有铬元素和挥发 性有机物，避免对环境和人体的危害影响。但，得到与含铬的半无机涂层等同的耐腐蚀性， 冲剪性、耐退火性和良好的外观性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不含有铬元素和可挥发性有机物的环保型无取向硅 钢用绝缘涂层，使硅钢产品对环境和人体没有害处；并且本专利技术解决了以下问题以两种 磷酸盐为主剂的涂层溶液体系，解决了铬元素造成的环境毒害问题，也调节了所制得的涂 层的吸收应力和应变能力，并与硅钢相一致，保证了绝缘涂层涂敷后的综合性能，如外观 性、附着性、焊接性、耐热性、绝缘性以及防腐蚀性等性能。本专利技术的有机-无机环保型绝缘涂层溶液，以涂层溶液的总质量为基础计，其组 份及相应的质量百分比为聚氨酯-丙烯酸酯-环氧乙烷树脂，5% 25%，优选8% 22% ；磷酸二氢铝，10% 40%，优选15% 38% ；磷酸二氢锌，5% 15%，优选6% 11% ；乙酸铵，3% 12%，优选4% 10% ；氧化镁， 10%，优选1.5% 8% ；非离子型表面活性剂， 5%，优选 3% ；余量为去离子水。本专利技术的涂层溶液的pH值在2-5之间。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25 % 50 %的聚 氨酯、25 % 50 %的丙烯酸酯和10 % 30 %的环氧乙烷反应聚合，所得到的聚氨酯-丙烯 酸酯-环氧乙烷树脂的平均分子量在1000 20000之间，平均粒度在0. 2 μ m 2 μ m之间。所述聚氨酯-丙烯酸酯-环氧乙烷树脂通过核壳聚合法聚合而成，如采用以下的 制备方法制得将含浓度为0. 01g/ml乳化剂十二烷基苯磺酸钠的去离子水溶液加入到反 应釜中，通入氮气，搅拌升温至80 120°C。将质量百分比25 % 50 %的聚氨酯、25 % 50%的丙烯酸酯单体和10% 30%的环氧乙烷单体混合后得到混合单体，并加入混合单 体总量的1 %的自由基引发剂偶氮二异丁腈，然后加入到反应釜中，保温40 60分钟，补加 混合单体总量的0. 5%的引发剂偶氮二异丁腈，再保温120 150分钟，冷却，过滤，用去离 子水多次洗涤后，球磨后备用。所得到的聚氨酯-丙烯酸酯-环氧乙烷树脂，其平均分子量 在1000 20000之间，平均粒度为0. 2μπι 2μπι。所述聚氨酯-丙烯酸酯-环氧乙烷树脂能改进钢板粘着性和改进涂覆膜柔韧性。 若固含量太低，则粘着性得不到强化且降低美感；若其含量过高，则在释放应力的热处理之 后，绝缘性和耐热性恶化。本专利技术的聚氨酯-丙烯酸酯-环氧乙烷树脂用量占涂层溶液总 质量的5% 25%。磷酸二氢铝在常温下固化，液体和固体化学结合力强，具有耐高温、抗震、抗剥落 和绝缘性能良好的特点。铝的原子半径较小，故以磷酸二氢铝为主体的绝缘涂层对硅钢的附着力较好，易于得到无序的固化体，更易吸收应力和应变而提高涂层的性能。本专利技术中采 用磷酸二氢铝的用量占涂层溶液总质量的10% 40%。磷酸二氢锌为辅助成膜物质，磷酸盐与硅钢底材粘结，具有优秀的耐高温、抗震、 抗剥落作用。锌离子调节涂层的厚度，并使涂层吸收应力和应变能力与硅钢相一致，改善了 绝缘涂层涂敷后外观性能。若其含量过低，则不能提高涂层的外观性能；若其含量过高，则 附着性变差。本专利技术的磷酸二氢锌的用量占涂层溶液总质量的5% 15%。乙酸铵的加入可使涂层的外观发生变化，若加入的量少，涂层的外观不理想；若加 入的量过多，则在释放应力的热处理后涂覆膜可能剥离。本专利技术的乙酸铵的加入量占涂层 溶液总质量的4% 10% ；氧化镁为添加剂，在磷酸二氢盐溶液中，发生中和反应溶解。调节涂层的酸碱性， 作为涂料的配合材料以提高结合性、监牢性、耐磨损性以及耐污染性。若含量过低，则对各 项综合性能改善不明显；若含量过高，则涂料本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种有机－无机环保型绝缘涂层溶液，以涂层溶液的总质量为基础计，其组份及相应的质量百分比为：聚氨酯－丙烯酸酯－环氧乙烷树脂，５％～２５％；磷酸二氢铝，１０％～４０％；磷酸二氢锌，５％～１５％；乙酸铵，３％～１２％；氧化镁，１％～１０％；非离子型表面活性剂，１％～５％；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，韩家佳，
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