CN101792635A

CN101792635A - 电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN101792635A
Application number: CN 201010114199
Authority: CN
Inventors: 段辉
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2010-08-04

Abstract

本发明具体涉及一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。其技术方案是：将10～40wt％的水性丙烯酸改性树脂、2～20wt％的水性氨基树脂、30～60wt％的颜料、0～10wt％的助剂、0.1～5wt％的催化剂、0～5wt％的缓蚀剂和1～30wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。本发明的组分中不含铬酸盐、不含有毒有害成分，因此环境友好；所制备的涂料涂覆于电工钢表面，经高温烘烤固化后，在表面形成一层附着性能强的保护层，该保护层具有很高的表面电阻率、优异的耐腐蚀和很高的耐强压抗蠕变性。

Description

电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于水性绝缘涂料技术领域。具体涉及一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。

背景技术

100万千瓦以上的大型发电机、电动机组和变压器所用的电工钢片表面要有一层绝缘涂层，以提供一个高水平的表面电阻率，使得电工钢片形成的叠片在使用时层间的功率损失降至最小。尤其是钢片的叠加较多，要求涂层具有较强的耐强压和抗蠕变能力。目前，电工钢片用绝缘涂料，主要有三种：无机绝缘涂层、有机绝缘涂层和有机-无机绝缘涂层。

无机绝缘涂层可以提供优良的表面电阻率和耐热性。如美国专利US2501846、US2743203、US3948786等分别报道了一种含有氧化镁或氢氧化镁的磷酸组成的溶液，以及一种由包含磷酸铝镁溶液、胶体二氧化硅和铬酐的溶液形成的改进无机磷酸盐绝缘涂层。但是这些涂层在冲压叠片时会对模具造成过分的磨损，而且不易和钢片产生良好的附着性。

有机绝缘涂层具有很好的抗冲击性和电绝缘性，但是由于这一涂层是由一种有机材料组成，故其耐热性很差，并在焊接时产生大量的气体并在焊缝处产生大量的气孔，应力退火会使这一涂料燃烧或碳化，且绝缘涂层的耐压性能不高。

无机-有机混合型绝缘涂层则充分利用了无机涂层良好的焊接和耐热性能以及有机涂层良好的耐水、绝缘和附着性能。如美国专利US4496399、US4618377、US4844753、US4830877和中国专利CN 98125437.3等均采用这种配方。但这些配方在应用过程中都会产生一些问题，如大多无机部分含有游离的磷酸，在高温下必定会与钢片发生反应，并且还含有磷酸镁化合物，这种化合物必须在高温下使其固化，以预防因未反应的磷酸或吸湿性的磷酸盐化合物的存在而引起的粘性。然而在这样高的固化温度下，树脂会发生降解，产生一种不均匀的褐色外观，并使得涂层和钢片的附着性变差；US4618377、US3793073、US4844753等专利含有铬酸或铬酸盐化合物，会造成安全和环境方面的问题，若组分中不加入这些对人体有害的化合物，则在钢板表面形成的涂层耐蚀性能较差。另外，上述这些绝缘涂层用于100万千瓦以上的大型发电机、电动机组和变压器时，难以在钢片的整个宽度上进行均匀涂覆和涂层在强压下会产生蠕变。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好、附着力强、绝缘和防锈性能优良、抗蠕变能力高的电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将10～40wt％的水性丙烯酸改性树脂、2～20wt％的水性氨基树脂、30～60wt％的颜料、0～10wt％的助剂、0.1～5wt％的催化剂、0～5wt％的缓蚀剂和1～30wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。其中：

所述的水性丙烯酸改性树脂为水性丙烯酸改性环氧树脂、水性丙烯酸改性醇酸树脂中的一种以上。

所述的水性氨基树脂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、乙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂中的一种以上。

所述的颜料的粒径为0.01～0.8μm，颜料为A、B、C、D组中的一组以上：

A组为二氧化钛、氧化镁、三氧化二铝、氧化铁、氧化锌、钼酸锌中的一种以上；

B组为磷酸镁、磷酸铝、磷酸锌、磷酸钙中的一种以上；

C组为钛酸钙、钛酸钡、硫酸钡、碳酸钙中的一种以上；

D组为炭黑、滑石粉、云母粉、高岭土中的一种以上。

所述的助剂为水溶性润湿分散剂、消泡剂、流平剂、偶联剂、增稠剂、防腐剂、pH调节剂中的一种以上的混合物。

所述的催化剂为对甲苯磺酸、对甲苯磺酸氨中的一种以上。

所述的缓蚀剂为邻氨基苯甲酸、间氨基苯甲酸中的一种以上。

由于采用技术方案，本发明的组分中不含铬酸盐、不含有毒有害成分，因此环境友好；由于所采用的树脂与金属基底牢固的结合、各种颜料组分具有较高的介电常数、缓蚀剂的加入以及较高的颜基比和高密度的树脂交联，使得所制备的涂料涂覆于电工钢表面，经高温烘烤固化后，在表面形成了一层附着性能强的保护层，该保护层具有很高的表面电阻率、优异的耐腐蚀性能和很高的耐强压抗蠕变性。

因此，本发明所制备的涂料具有环境友好、附着力强、绝缘和防锈性能优良、抗蠕变能力高的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制：

为避免重复，本具体实施方式中涉及的颜料粒径为0.01～0.8μm，颜料为A、B、C、D组中的一组以上，其组分分别为：

B组为磷酸镁、磷酸铝、磷酸锌、磷酸钙中的一种以上；

C组为钛酸钙、钛酸钡、硫酸钡、碳酸钙中的一种以上；

D组为炭黑、滑石粉、云母粉、高岭土中的一种以上。

在以下各实施例中不再赘述。

实施例1

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将10～15wt％的水性丙烯酸改性环氧树脂、2～5wt％的甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、55～60wt％的颜料、8～10wt％的助剂、0.1～0.2wt％的对甲苯磺酸、4～5wt％的邻氨基苯甲酸和5～10wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的颜料中：A组为35～40wt％、B组为10～15wt％、C组为5～10wt％和D组为1～5wt％；

所述的助剂为润湿分散剂、消泡剂、流平剂、偶联剂、增稠剂、防腐剂和pH调节剂的混合物。

实施例2

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将15～20wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、5～10wt％的乙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、53～56wt％的颜料、4～8wt％的助剂、0.2～0.3wt％的对甲苯磺酸、4～5wt％的邻氨基苯甲酸和10～15wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的颜料中：A组为35～45wt％、B组为5～10wt％、C组为5～10wt％和D组为1～5wt％；

所述的助剂为润湿分散剂、流平剂、偶联剂、增稠剂、防腐剂和pH调节剂的混合物。

实施例3

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将18～22wt％的水性丙烯酸改性树脂、2～5wt％的丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、40～45wt％的颜料、5～7wt％的助剂、0.3～0.4wt％的对甲苯磺酸、2～3wt％的间氨基苯甲酸和25～30wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性丙烯酸改性树脂为水性丙烯酸改性环氧树脂和水性丙烯酸改性醇酸树脂的混合物；

所述的颜料中：A组为30～35wt％、B组为5～10wt％和C组为5～10wt％；

所述的助剂为润湿分散剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂和pH调节剂的混合物。

实施例4

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将22～30wt％的水性丙烯酸改性环氧树脂、6～10wt％的丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、50～55wt％的颜料、4～5wt％的助剂、2～3wt％的缓蚀剂、0.4～0.5wt％的对甲苯磺酸和5～10wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的颜料中：A组为35～40wt％、B组为5～10wt％和D组为5～10wt％；

所述的助剂为润湿分散剂、消泡剂、流平剂和增稠剂的混合物；

所述的缓蚀剂为邻氨基苯甲酸和间氨基苯甲酸的混合物。

实施例5

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将30～35wt％的水性丙烯酸改性树脂、10～15wt％的水性氨基树脂、40～50wt％的颜料、2～3wt％的助剂、0.5～1.0wt％的对甲苯磺酸、1～2wt％的邻氨基苯甲酸和1～5wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性氨基树脂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和乙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的颜料中：A组为30～35wt％、C组为5～10wt％和D组为1～5wt％；

所述的助剂为润湿分散剂和消泡剂的混合物。

实施例6

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将35～40wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、15～20wt％的水性氨基树脂、35～40wt％的颜料、3～4wt％的助剂、1～2wt％的缓蚀剂、2～3wt％的对甲苯磺酸氨和1～5wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性氨基树脂为乙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的颜料中：A组为25～28wt％和B组为10～12wt％；

所述的助剂为润湿分散剂、防腐剂和pH调节剂的混合物；

所述的缓蚀剂为邻氨基苯甲酸和间氨基苯甲酸的混合物。

实施例7

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将35～40wt％的水性丙烯酸改性树脂、15～20wt％的水性氨基树脂、30～35wt％的颜料、1～3wt％的增稠剂、3～4wt％的对甲苯磺酸氨、2～3wt％的邻氨基苯甲酸和1～5wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性氨基树脂为丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的颜料中：A组为20～23wt％和C组为10～12wt％。

实施例8

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将35～40wt％的水性丙烯酸改性环氧树脂、15～20wt％的水性氨基树脂、30～35wt％的颜料、3～4wt％的助剂、4～5wt％的对甲苯磺酸氨、4～5wt％的间氨基苯甲酸和3～8wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性氨基树脂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的颜料中：A组为20～23wt％和D组为10～12wt％；

所述的助剂为流平剂和pH调节剂的混合物。

实施例9

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将35～40wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、15～20wt％的水性氨基树脂、30～35wt％的颜料、3～4wt％的助剂、1～2wt％的对甲苯磺酸氨、4～5wt％的邻氨基苯甲酸和5～10wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性氨基树脂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、乙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的颜料中：B组为20～22wt％和C组为10～13wt％。

所述的助剂为润湿分散剂、流平剂和增稠剂的混合物。

实施例10

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将30～35wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、10～15wt％的水性氨基树脂、30～35wt％的颜料、3～4wt％的防腐剂、3～4wt％的对甲苯磺酸氨、3～4wt％的邻氨基苯甲酸和10～15wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性氨基树脂为乙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的颜料中：B组为20～22wt％和D组为10～13wt％。

实施例11

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将35～40wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、10～15wt％的水性氨基树脂、30～35wt％的颜料、3～4wt％的润湿分散剂、2～3wt％的对甲苯磺酸、3～4wt％的邻氨基苯甲酸和10～17wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性氨基树脂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的颜料中：C组为20～23wt％和D组为10～12wt％。

实施例12

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将35～40wt％的水性丙烯酸改性树脂、10～15wt％的水性氨基树脂、30～35wt％的颜料、4～5wt％的流平剂、2～3wt％的缓蚀剂、2～3wt％的对甲苯磺酸和5～10wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性丙烯酸改性树脂水性丙烯酸改性环氧树脂和水性丙烯酸改性醇酸树脂的混合物；

所述的水性氨基树脂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、乙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的颜料中：B组为20～24wt％、C组为5～10wt％和D组为1～5wt％；

所述的缓蚀剂为邻氨基苯甲酸和间氨基苯甲酸的混合物。

实施例13

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将30～35wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、10～15wt％的水性氨基树脂、40～45wt％的A组颜料、3～4wt％的偶联剂、0.5～1wt％的缓蚀剂、3～4wt％的催化剂和1～5wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的水性氨基树脂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂和丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂的混合物；

所述的缓蚀剂为邻氨基苯甲酸和间氨基苯甲酸的混合物；

所述的催化剂为对甲苯磺酸和对甲苯磺酸氨的混合物。

实施例14

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将35～40wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、15～20wt％的水性氨基树脂、30～35wt％的B组颜料、0.1～0.5wt％的消泡剂、3.5～4wt％的催化剂和10～20wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的催化剂为对甲苯磺酸和对甲苯磺酸氨的混合物。

实施例15

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将35～40wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、10～15wt％的水性氨基树脂、40～45wt％的C组颜料、0.5～1wt％的pH调节剂、4～5wt％的催化剂、1～2wt％的邻氨基苯甲酸和3～8wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的催化剂为对甲苯磺酸和对甲苯磺酸氨的混合物。

实施例16

一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料及其制备方法。将30～35wt％的水性丙烯酸改性醇酸树脂、5～10wt％的水性氨基树脂、35～40wt％的D组颜料、4.5～5wt％的催化剂、0.1～0.5wt％的间氨基苯甲酸和15～25wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

所述的催化剂为对甲苯磺酸和对甲苯磺酸氨的混合物。

本具体实施方式所制备的涂料，涂覆于电工钢板的方法是：

(1)在电工钢表面辊式涂敷；

(2)烘烤成膜，30～60秒内，达到板温(PMT)在216～280℃；

(3)冷水喷淋或冷空气吹至室温；

(4)成品。

本具体实施方式各组分中不含铬酸盐、不含有毒有害成分，因此环境友好；由于所采用的树脂与金属基底牢固的结合、各种颜料组分具有较高的介电常数、缓蚀剂的加入以及较高的颜基比和高密度的树脂交联，使得所制备的涂料涂覆于电工钢表面，经高温烘烤固化后，在表面形成了一层附着性能强的保护层，该保护层具有很高的表面电阻率、优异的耐腐蚀性能和很高的耐强压抗蠕变性。涂覆在电工钢表面的漆膜性能指标见表1。

因此，本具体的实施方式所制备的涂料具有环境友好、附着力强、绝缘和防锈性能优良、抗蠕变能力高的特点。

表1

Claims

1.一种电工钢用耐强压水性绝缘涂料的制备方法，其特征在于将10～40wt％的水性丙烯酸改性树脂、2～20wt％的水性氨基树脂、30～60wt％的颜料、0～10wt％的助剂、0.1～5wt％的催化剂、0～5wt％的缓蚀剂和1～30wt％的去离子水混合，在砂磨机中研磨至细度为15微米以下，包装即可。

2.根据权利要求1所述的电工钢用耐强压水性绝缘涂料的制备方法，其特征在于所述的水性丙烯酸改性树脂为水性丙烯酸改性环氧树脂、水性丙烯酸改性醇酸树脂中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的电工钢用耐强压水性绝缘涂料的制备方法，其特征在于所述的水性氨基树脂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、乙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、丙醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、丁醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的电工钢用耐强压水性绝缘涂料的制备方法，其特征在于所述的颜料的粒径为0.01～0.8μm，颜料为A、B、C、D组中的一组以上：

B组为磷酸镁、磷酸铝、磷酸锌、磷酸钙中的一种以上；

C组为钛酸钙、钛酸钡、硫酸钡、碳酸钙中的一种以上；

D组为炭黑、滑石粉、云母粉、高岭土中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的电工钢用耐强压水性绝缘涂料的制备方法，其特征在于所述的助剂为水溶性润湿分散剂、消泡剂、流平剂、偶联剂、增稠剂、防腐剂、pH调节剂中的一种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的电工钢用耐强压水性绝缘涂料的制备方法，其特征在于所述的催化剂为对甲苯磺酸、对甲苯磺酸氨中的一种以上。

7.根据权利要求1所述的电工钢用耐强压水性绝缘涂料的制备方法，其特征在于所述的缓蚀剂为邻氨基苯甲酸、间氨基苯甲酸中的一种以上。

8.根据权利要求1所述的电工钢用耐强压水性绝缘涂料的制备方法所制备的电工钢用耐强压水性绝缘涂料。