CN100473697C - 耐高温水性自粘接涂料 - Google Patents

耐高温水性自粘接涂料 Download PDF

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Abstract

耐高温水性自粘接涂料，其成分重量百分比为：主剂，包括碱金属硅酸盐，季胺、叔胺以及胍的硅酸盐，磷酸盐中的一种，配成水溶液，水溶液中的固体含量为10-80%；如是硅酸盐，其量占整个涂料量的23.5～46.3%；如是磷酸盐，其量占涂料量67.8～83.9%；固化剂，对于硅酸盐类主剂，需有固化剂，包括金属氧化物，氢氧化铝，氟硅酸镁，硼酸镁，硼酸锌，磷酸镁或磷酸钾等，其用量占整个涂料量的26.8～45.1%；填料，包括二氧化硅、氧化铝、莫来石、氮化硼或云母等，其用量占涂料量的16.1～32.2%。本发明所制造的自粘接涂层可经受高温，可达到1000℃，电工钢产品能够进行高温退火和铸铝加工，大大扩展了应用领域。

Description

耐高温水性自粘接涂料
技术领域
本发明涉及一种耐高温水性自粘接涂料，尤其涉及一种用于能耐高温的电工钢自粘接涂层的水性自粘接涂料。
背景技术
自粘接涂层是一种新颖的电工钢涂层，它不是用传统的焊接或铆接方式固定铁心的芯片，而是利用电工钢片表面的涂层发挥粘接的作用，将芯片相互粘接在一起。
德国蒂森EBG公司开发出了带有溶剂型自粘接涂层的钢板，该涂层同时具有绝缘、耐蚀、提高冲片性以及相互粘接的功能。这样，避免了焊接时产生的有害气体，而且片间连接力也很大。该产品可用于磁悬浮列车长定子铁心。
川崎制铁提出了一种水性热粘接涂敷组合物(专利公告平成6—21274)，该方法使用热塑性合成树脂乳液、环氧树脂乳液、固化剂和成膜助剂，可以涂敷于钢板上形成自粘接涂层。
中国发明专利申请号200410017997.8公开一种在结构上更简单，性能更优越的水性环保自粘接涂层，能够用明火烘烤，克服了水性自粘接涂层不均匀，不透明，剥离强度和剪切强度较差以及必须在实施涂敷之前配制，保存时间较短，给施工造成麻烦的问题。
通过对国内外电工钢产品的调研，对专利、文献等的查询，可以发现虽然国内外已经开发出了自粘接涂层电工钢，但这些品种的自粘接涂层都是有机涂层，即涂层的主体成分都是有机高分子，不能经受高温，比如不能长时间处于300℃以上，因此不能进行消除应力退火，进行铸铝加工时也较为困难，因为铝的熔点是660℃，在这个温度下有机自粘接涂层已经破坏了。
发明内容
本发明的目的在于提出一种由无机物构成的耐高温水性自粘接涂料，可经受高温，最高可达到800℃，甚至1000℃，能使自粘接涂层电工钢应用到需要进行消除应力退火的电工产品和铸铝的电工产品上去，大大扩展了自粘接涂层电工钢的应用领域。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是，耐高温水性自粘接涂料，其成分重量百分比为：
主剂，包括碱金属硅酸盐，季胺、叔胺以及胍的硅酸盐，磷酸盐中的一种，配成水溶液，水溶液中的固体含量为10～80％，优选为30～70％，更优选40～60％；如果是硅酸盐溶液，其量占整个涂料量的23.5～46.3％，优选为30～40％；如果是磷酸盐溶液，其量占整个涂料量的67.8～83.9％，优选为70～80％；
固化剂，对于硅酸盐类主剂，需要有固化剂，包括有金属氧化物，氢氧化铝，氟硅酸镁，氟硅酸锌，氟硅酸钠，氟硅酸钾，硼酸镁，硼酸锌，硼酸钠，硼酸钾，磷酸镁，磷酸锌，磷酸钠或磷酸钾等中的一种，其用量占整个涂料量的26.8～45.1％，优选为30～40％；
填料，选用本身机械强度高、耐水及耐热性能好，并能降低胶粘剂固化时的收缩率的材料，包括二氧化硅、氧化铝、莫来石、碳化硅、氮化硼、云母等中的一种或一种以上，其用量占整个涂料量的16.1～32.2％，优选为20～30％。
其中，所述的碱金属硅酸盐即M2O·SiO2，M是Na、K或Li。
所述的磷酸盐为MO·nP2O5，其中M为钠、钾、锂、镁、锌、铝等金属。
所述的磷酸盐为酸式磷酸铝，酸式磷酸肼、酸式磷酸胲、酸式磷酸苯胺、酸式磷酸甲胺或乙胺中的一种。
所述的金属氧化物包括SiO2、MgO或ZnO。
所述的填料为粉状、鳞片状物质。
所述的填料的线膨胀系数与被粘物一致，可以保证最小的热应力。
将以上3种主要成分或需要的辅助组分进行混合，就得到了所需的耐高温水性自粘接涂料。混合可在带有搅拌的反应釜中进行。涂料加入涂层机供料系统就可进行涂敷。
本发明还可以根据需要配上各种外加添加剂，如稀释剂、增韧剂、着色剂、阻燃剂、防锈剂、防沉剂、触变剂或消泡剂、表面调整剂、增粘剂、颜料分散剂、防腐剂等各种添加剂。
所采用的稀释剂为乙二醇单乙醚，增韧剂为聚丙二醇二缩水甘油醚，着色剂为二氧化钛或炭黑，阻燃剂为氢氧化铝，防锈剂为德国科宁公司的Nopcochex RD的水乳化性防锈剂，防沉剂为有机膨润土。
所采用的触变剂为气相二氧化硅，消泡剂为德国科宁公司的Nopco8034消泡剂，增粘剂为中国台湾三化实业有限公司的SO-Thick 30水性增粘剂，颜料分散剂为德国德固萨公司的Dispers 715w的颜料分散剂，防腐剂为美国安格斯化学公司的CANGUARD 327杀菌防腐剂。
上述外加添加剂的用量均为本行业内的常规用量。
采用无取向电工钢或取向电工钢退火板进入涂层室进行双面涂敷，采用辊涂，使得带钢表面涂层均匀。涂层在烘烤炉内进行烘烤。冷却后进行卷取，就获得了性能优良的耐高温自粘接涂层电工钢板。
将耐高温自粘接涂层电工钢板冲片、叠片，然后进行热压，就得到了粘接在一起的铁心，如果不需要消除应力退火，就可以直接拿去应用；如果还需要消除应力退火，则将铁心整体进行消除应力退火，退火后铁心的叠片之间仍然有良好的粘接强度，可作为铁心整体使用。
本发明的有益效果
本发明耐高温水性自粘接涂料应用于制造电工钢涂层，所制造的自粘接涂层电工钢产品能够进行高温退火和铸铝加工，如可经受高温，最高可达到800℃，甚至1000℃，能使自粘接涂层电工钢应用到需要进行消除应力退火的电工产品和铸铝的电工产品上去，大大扩展了自粘接涂层电工钢的应用领域。
具体实施方式
实施例见表1，其主剂选用碱金属硅酸盐，表1中还显示了涂层对性能的影响。
表1
Figure C200510029249D00061
注：以上实施例和比较例中的碱金属硅酸盐配成水溶液，浓度见表2。
表2
                                  单位：质量百分比
 
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1 比较例2
浓度(％) 80 60 10 50 60 50 50
表3  所示的实施例的主剂选用硅酸盐以及涂层对性能的影响。
表3
Figure C200510029249D00071
注：以上实施例和比较例中的硅酸盐配成水溶液，浓度见表4。
表4
                                   单位：质量百分比
 
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1 比较例2
浓度(％) 70 50 20 50 30 56 56
表5所示的实施例的主剂选用碱金属硅酸盐中的硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂以及涂层对性能的影响。
表5
Figure C200510029249D00081
注：以上实施例和比较例中的碱金属硅酸盐配成水溶液，浓度见表6。
表6
                                   单位：质量百分比
 
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1 比较例2
浓度(％) 80 60 20 45 45 40 45
表7所示的实施例的主剂选用碱金属硅酸盐中的硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂，固化剂选用硼酸钾、硼酸镁、硼酸锌以及涂层对性能的影响。
表7
Figure C200510029249D00091
注：以上实施例和比较例中的碱金属硅酸盐配成水溶液，浓度见表8。
表8
                                单位：质量百分比
  
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1 比较例22
浓度(％) 60 60 50 50 60 50 50
表9所示的实施例的主剂选用硅酸盐以及涂层对性能的影响。
表9
Figure C200510029249D00101
注：以上实施例和比较例中的碱金属硅酸盐配成水溶液，浓度见表10。
表10
                                  单位：质量百分比
 
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1 比较例2
浓度(％) 70 65 30 55 40 58 54
表11所示的实施例的主剂选用硅酸盐和磷酸盐以及涂层对性能的影响。
表11
注：以上实施例1采C-2胶粘剂是市售商品，为湖北省襄樊市胶粘剂研究所生产的硅酸盐型水性胶粘剂；其余实施例和比较例中的磷酸盐配成水溶液，浓度见表12。
表12
                        单位：质量百分比
 
项目 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1 比较例2
浓度(％) 70 30 50 50 50
注：拉伸剪切强度(I)指自粘接涂层样板直接热压后测得的拉伸剪切强度，按国标GB/T7124-86测试；拉伸剪切强度(II)指自粘接涂层样板热压粘接后经消除应力退火(750℃*2h)后测得的拉伸剪切强度，按国标GB/T7124-86测试。
可看出，采用耐高温自粘接涂层的电工钢经热压后有较好的粘接强度，试样再经过消除应力退火，还保留有较好的粘接强度，充分说明耐高温自粘接涂层能进行消除应力退火等高温加工。比较例中各物料的用量超出要求的范围后，性能劣化。
有了耐高温自粘接涂层，就使得自粘接涂层电工钢能够应用到压缩机电机领域中去，而这在原来是不可能的。因为压缩机电机铁心要整体进行退火，目的有两个，一是消除加工中存在的应力，使铁损下降，电机性能更好，另一个是使铁心边缘发蓝，起到绝缘和防锈的作用。以前的自粘接涂层由有机成分构成，不能经受退火，因此不能应用到压缩机电机领域。
综上所述，应用本发明所制造的自粘接涂层电工钢产品可经受高温，使自粘接涂层电工钢可以应用到需要进行消除应力退火的电工产品和铸铝的电工产品上去，大大扩展了自粘接涂层电工钢的应用领域。

Claims (7)

1.耐高温水性自粘接涂料，其成分重量百分比为：
主剂，为季胺、叔胺以及胍的硅酸盐中的一种，配成硅酸盐水溶液，所述硅酸盐水溶液中的固体含量为10～80％，所述硅酸盐水溶液的量占整个涂料量的23.5～46.3％；
固化剂，为金属氧化物，氢氧化铝，氟硅酸镁，氟硅酸锌，氟硅酸钠，氟硅酸钾，硼酸镁，硼酸锌，硼酸钠，硼酸钾，磷酸镁，磷酸锌，磷酸钠或磷酸钾中的一种，其用量占整个涂料量的26.8～45.1％；
填料，为二氧化硅、氧化铝、莫来石、碳化硅、氮化硼、云母中的一种或一种以上，其用量占整个涂料量的16.1～32.2％。
2.如权利要求1所述的耐高温水性自粘接涂料，其特征是，所述主剂的硅酸盐水溶液中的固体含量为30～70％，按重量百分比计。
3.如权利要求1所述的耐高温水性自粘接涂料，其特征是，所述的金属氧化物为SiO2、MgO或ZnO。
4.如权利要求1所述的耐高温水性自粘接涂料，其特征是，所述的填料为粉状、鳞片状物质。
5.如权利要求1所述的耐高温水性自粘接涂料，其特征是，所述的填料的线膨胀系数与被粘物一致。
6.如权利要求1所述的耐高温水性自粘接涂料，其特征是，还外加添加剂，添加剂是稀释剂、增韧剂、着色剂、阻燃剂、防锈剂、防沉剂、触变剂、消泡剂、表面调整剂、增粘剂、颜料分散剂或防腐剂。
7.如权利要求6所述的耐高温水性自粘接涂料，其特征是，所采用的稀释剂为乙二醇单乙醚，增韧剂为聚丙二醇二缩水甘油醚，着色剂为二氧化钛或炭黑，阻燃剂为氢氧化铝，防锈剂为德国科宁公司的Nopcochex RD的水乳化性防锈剂，防沉剂为有机膨润土；所采用的触变剂为气相二氧化硅，消泡剂为德国科宁公司的Nopco 8034消泡剂，增粘剂为中国台湾三化实业有限公司的SO-Thick 30水性增粘剂，颜料分散剂为德国德固萨公司的Dispers 715w的颜料分散剂，防腐剂为美国安格斯化学公司的CANGUARD 327杀菌防腐剂。
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