CN102153896A - 一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料及其制备方法，由下述质量百分比的组分配制而成：磷酸二氢铝：20％～60％，硅溶胶：0.5％～5％，磷酸：1％～10％，硝酸：0.3～2％，氧化镁：1％～5％，稀土盐混合溶液：0.3％～5.5％，硅烷偶联剂：0.5％～5.5％，防沉添加剂：3％～20％，其余为溶剂水。本发明采用传统辊涂工艺涂覆后，经过适当的高温固化处理成膜，通过物理遮盖、化学钝化及磷化等多重作用，使得冷轧无取向电工钢板表面绝缘涂层具有良好的附着性、高绝缘性(高层间电阻和击穿电压)、高耐蚀和耐高温等特性，同时具有无铬和不含有害离子的环保特点，可广泛适用于冷轧无取向电工钢板表面涂覆处理。具有更优良的抗沉降性，分散性和流平性，现场涂覆操作更加方便快捷，可有效避免涂料成分的偏析和涂层性能的波动。

Description

一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，更具体地，本发明涉及一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料及其制备方法，本发明涂料用以更为便利和稳定地制造冷轧无取向电工钢板表面的环保绝缘涂层。

背景技术

电工钢(亦称硅钢)是一种含碳量极低的硅铁软磁合金，其用途十分广泛，可用于制造电动机、发电机、变压器和镇流器铁芯，是电力、电子和军事工业中不可或缺的重要磁性材料。一个国家电工钢的需求量与其发电量大体成正比，随着我国规划的发电装机容量迅速增加，加之我国电网设备老化，改造电网需要大量高质量的变压器，我国电工钢的需求量将持续上升。

通常，冷轧电工钢板表面需涂敷一层厚度为0.5～5μm的绝缘薄膜后使用，以确保硅钢片之间具有较高的层间电阻率，降低硅钢片层间功率损失，防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗，提高其电磁性能。此外，绝缘薄膜还可使电工钢在储存、运输和使用过程中减缓各种腐蚀介质的侵蚀，有效防止锈蚀，

国内外的冷轧无取向电工钢涂层主要包括有机涂层、无机涂层和半无机涂层三大类。尽管有机涂层成膜性良好，具有较好的冲剪加工性，但是也存在着如：(1)涂层较厚(10～15μm)，焊接性差，铁芯叠装系数低；(2)涂层热收缩性大，铁芯易松动，尺寸稳定性差；(3)涂层硬度低，容易产生表面划伤；(4)有机溶剂毒性大，易造成环境污染和浪费，影响操作人员的身体健康；(5)层间电阻随运行逐渐降低，若遇铁芯局部过热，易发生碳化，耐热性较差等缺点。当前，世界各大电工钢生产厂商的表面涂层技术均向无机或半无机发展，总体上有机涂层将逐渐被淘汰，代之以无机涂层或者半无机涂层。但是，由于受到各方面条件和无机涂层本身属性的限制，目前应用较多的仍然是半无机涂层。

此外，从上世纪90年代起，由于世界范围内环保意识的加强和对六价铬(Cr⁶⁺)剧毒性和致癌性的认识，欧盟已从2006年7月1日起停止使用含Cr⁶⁺涂层的电工钢，国内也从2007年1月1日起对国内凡含Cr⁶⁺的家用电器销售实施限制，由此国内外加紧了电工钢产品无铬环保绝缘涂料和涂层的研究开发。到目前为止，国内外均已有若干电工钢无铬环保型绝缘涂料问世并投入实际应用。

目前，国内外电工钢有机绝缘涂料和半有机绝缘涂料都因成分复杂而存在着成品涂料在静置时容易发生沉降的问题，沉降将使涂料分散不均，导致上下层浓度不一致，在一定程度上影响涂料的在线使用及涂层的均匀性和稳定性。

典型的如，公开号为“CN101029196”的中国专利申请-“一种电工钢表面涂料”是一种有机涂料，其不仅含重铬酸盐，且涂料的防沉降性也欠佳，该专利主要解决的是现有涂料附着性差的问题，并未在防沉降、绝缘性、层间电阻、抗电击穿性方面有何突破。

公开号为“CN101857754A”的中国专利申请-“综合性能优良的电工钢绝缘涂料”是一种半有机涂料，其在综合性能方面(包括绝缘性、涂覆性、耐蚀性、层间电阻和抗电击穿性)有所提高，但其在涂料的防沉降性能方面并无改善，且涂料中含六价铬(Cr⁶⁺)，限制了其应用范围。

公开号为“CN101659799”的中国专利申请-“一种电工钢绝缘涂料，其制备方法及涂覆方法”是一种几近无机的半有机涂料，该涂料能充分满足环保、绝缘、耐蚀、高层间电阻、抗电击穿性及涂覆性等要求，但涂料长期存放时沉降较为明显。

另外，涂料中通常采用防沉剂来改善涂料的沉降性。防沉剂是一类涂料的流变控制剂，在现代涂料中起着重要作用，对涂料的生产、贮存、涂装和涂膜性能产生重要影响，它可使涂料具有触变性能，明显提高涂料的黏度，使成品涂料在静置过程中的沉降速度大大降低。但是目前，大部分增稠剂在作为防沉剂应用到电工钢水性涂料中的时候，都无法赋予涂料较高的触变性能，防沉剂的筛选及其在水性环保涂料中的应用具有一定的难度，现有的一些电工钢水性环保涂料中所采用增稠剂的防沉降性能差强人意，不能满足现代工业生产的实际要求。

目前国内尚无公开的能够在较长时间内(超过1周)抗沉降的电工钢水性环保绝缘涂料或其制备方法的专利报道。

发明内容

鉴于上述已有发明和技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，本发明的所述抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料通过采用适当的无机有机成分配比和制备工艺，并在涂料中添加了有效防沉剂，可在已有电工钢水性绝缘涂料的基础上，获得一种在储存、运输、涂装过程中具有较好抗沉降性的水性涂料，同时兼具无毒环保、耐蚀、高层间电阻、抗电击穿性、高绝缘、分散性、流平性、焊接性、膜层薄等特点。

本发明的目的又在于，提供一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料的制备方法。

为克服上述问题，本发明提供一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料。所述抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料可用于制造各种电机、变压器、镇流器铁芯及各种电器元件使用的无取向电工钢板，特别是，可解决目前电工钢环保类涂料普遍存在的在储存、运输、涂覆过程中容易沉降的缺点。本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料具备较高的耐蚀性、涂覆性能、附着性、绝缘性、高层间电阻、抗电击穿性及耐高温性等特性，同时具有无铬和不含任何有害元素的环保特点，适用于多种型号的无取向冷轧电工钢的表面涂覆处理。

本发明的一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料的技术方案如下：

一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，由下述质量百分比的组分配制而成：

磷酸二氢铝：    20％～60％

硅溶胶：        0.5％～5％

磷酸：          1％～10％

硝酸：          0.3～2％

氧化镁：        1％～5％

稀土盐混合溶液：0.3％～5.5％

硅烷偶联剂：    0.5％～5.5％

防沉添加剂：    3％～20％

其余为溶剂水，

所述涂料配方中采用的稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂及硝酸的溶液，配制所述稀土盐混合溶液时，所述配合溶液的配合比为：

稀土盐：  1～10％

过氧化物：1～10％

缓冲剂：  0.5～5％

硝酸：    0.5～5％

其余为溶剂水；

所述稀土盐混合溶液中的稀土盐选自硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕中的一种或多种/硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕中的一种或多种与选自硫酸铈铵、氯化镨、氯化亚铈的一种或多种的混合物。

上述抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料配方采用磷酸二氢铝、氧化镁、二氧化硅溶胶作为涂料的主要组分，因此，具有优异的涂覆性能和耐蚀性能，可有效改善电工钢表面与涂料发生钝化反应的能力，有利于提高涂层的附着性能和绝缘性能。加入硅溶胶有利于提高硅钢片的电磁性能，加入的氧化镁和磷酸可提高涂层的耐高温性和绝缘性能。抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料配方中采用的稀土盐混合溶液可取代铬盐，提高涂层的耐蚀性能。所加入的硅烷偶联剂用于偶联无机填料，增强粘结性能，提高涂层的耐蚀性、耐高温性、机械性能、耐水性能及抗老化性能，所加入的防沉添加剂可以较大幅度地降低成品涂料中大分子组分的沉降速度，提高涂料整体的分散性和流平性。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述涂料配方中采用的稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂及硝酸的溶液，配制所述稀土盐混合溶液时，所述配合溶液的配合比为：

稀土盐：  1～10％

过氧化物：1～10％

缓冲剂：  0.5～5％

硝酸：    0.5～5％

其余为溶剂水。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述稀土盐为选自硝酸钇、硝酸铈和硝酸钕的一种或多种混合。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述稀土盐为硫酸铈铵、硝酸铈和氯化镨的混合物，其质量配合比在1～5∶3～7∶1～4。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，稀土盐混合溶液中的缓冲剂选自硼酸、醋酸、碳酸铵中的一种或多种混合。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述缓冲剂为硼酸和醋酸的混合物，其质量配合比在1～5∶1～4。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，稀土盐混合溶液中的过氧化物选自过氧化氢、过氧化钠、过氧化钾、过氧化镁、过氧化钙、过氧化钡中的一种或多种混合。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述过氧化物为过氧化氢、过氧化钠、过氧化钡，所述过氧化氢、过氧化钠、过氧化钡的质量配合比在1～8∶1～6∶1～4。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料中采用的防沉添加剂为矿物土、胶类增稠剂、纤维素增稠剂和水配合的溶液，其配合比为：

矿物土：      0.1％～5％

胶类增稠剂：  0.1％～5％

纤维素增稠剂：0.1％～5％

其余为溶剂水。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，防沉添加剂中的矿物土选自坡缕石、硅酸镁锂、天然云母粉、高粘土、有机膨润土、无机膨润土、活性凹土中的一种或多种混合。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述矿物土为硅酸镁锂和无机膨润土，硅酸镁锂和无机膨润土的质量配合比在1～2∶5～10。防沉添加剂中的胶类增稠剂选自瓜尔豆胶、明胶、阿拉伯胶、黄原胶中的一种或多种混合。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述胶类增稠剂为阿拉伯胶和黄原胶，阿拉伯胶和黄原胶的质量配合比在1～2∶5～10。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，防沉添加剂中的纤维素增稠剂选自羟乙基纤维素(30000型纤维素、100000型纤维素或200000型纤维素)、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素中的一种或多种混合。根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述纤维素增稠剂为乙基羟乙基纤维素30000型纤维素，乙基羟乙基纤维素和30000型纤维素的质量配合比在1～2∶5～10。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料中采用的硅烷偶联剂选自N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷)、乙烯基三乙氧基硅烷、1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)及γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷的水解物中的一种或多种的混合物。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷和1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)的水解物的混合物，所述γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷和1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)的水解物的质量混合比在1～3∶3～9。

本发明又提供一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料的制备方法，其技术方案如下：

一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料的制备方法，包括如下工序：

(1)将氧化镁与磷酸反应，充分搅拌并加少量溶剂水至反应完全，氧化镁全部溶解；

(2)将磷酸二氢铝溶液与硅溶胶溶液混合；

(3)充分混合上述两个步骤得到的溶液，充分搅拌至少1h，搅拌同时加入少量溶剂水；

(4)缓慢加入稀土盐混合溶液，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(5)缓慢加入硅烷偶联剂，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(6)缓慢加入防沉添加剂，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(7)用水定溶，并充分搅拌1h，至溶液分散均匀，采用200目滤网过滤，即得成品涂料，其中：

磷酸二氢铝：    20％～60％

硅溶胶：        0.5％～5％

磷酸：          1％～10％

硝酸：          0.3～2％

氧化镁：        1％～5％

稀土盐混合溶液：0.3％～5.5％

硅烷偶联剂：    0.5％～5.5％

防沉添加剂：    3％～20％

其余为溶剂水，所述涂料配方中采用的稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂及硝酸的溶液，配制所述稀土盐混合溶液时，所述配合溶液的配合比为：

稀土盐：  1～10％

过氧化物：1～10％

缓冲剂：  0.5～5％

硝酸：    0.5～5％

其余为溶剂水；

所述稀土盐混合溶液中的稀土盐选自硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕中的一种或多种/硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕中的一种或多种与选自硫酸铈铵、氯化镨、氯化亚铈的一种或多种的混合物。

根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料及其制备方法，效果如下：

(1)制备的绝缘涂层具有较高的绝缘性、耐蚀性、附着性、冲片性及耐高温性等。

(2)所述抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料防沉性能优越，成品涂料不仅在短期运输、涂装过程中不发生沉降分层，而且在长达7天的静置储存时间内也不发生明显沉降。有效解决了已有电工钢环保绝缘涂料分散性能较差，容易发生沉降和流平性不稳定的问题，保证了涂料的涂覆性能和工艺适应性，显著降低了工人在线生产的操作难度。

(3)所述抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料为环境友好型的绿色涂料产品，其不含铬或其它有害元素成分，涂料的生产和使用符合“清洁生产”的要求，生产过程可做到零排放，对人身无害，对环境无污染。

具体实施方式：

以下，举具体实施例详细说明本发明的电工钢绝缘涂料及其制备方法和应用。

为显示本发明的实际效果，以本发明的组分和成分范围分别制备若干种涂料成品，取样封存，长时间静置，观察涂料的沉降状况；并采用模拟装置涂覆冷轧无取向电工钢板，考察本发明涂料的涂覆工艺性能；制备带有绝缘涂层的电工钢板试样，按照相关国家标准和常用试验方法(表1)，在实验室全面进行相关涂层的绝缘性、耐蚀性、附着性等基本性能检测，评价本发明涂料的实际效果。

实施例1：编号No.1

按下述比例，配制本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料：

磷酸二氢铝：    35％

二氧化硅溶胶：  4％

磷酸：          3％

硝酸：          0.5％

氧化镁：        2.5％

稀土盐混合溶液：2.5％

硅烷偶联剂：    0.5％

防沉添加剂：    15％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂和硝酸配合的溶液，其配合比为：

稀土盐：  1％

过氧化物：3％

缓冲剂：  2％

硝酸：    0.6％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液中的稀土盐选自硝酸铈和氯化镨，其质量配合比在2-3∶1。稀土盐混合溶液中的过氧化物为过氧化氢、过氧化钠、过氧化钡，所述过氧化氢、过氧化钠、过氧化钡的质量配合比在1～5∶2～4∶1。稀土盐混合溶液中的缓冲剂为硼酸和醋酸，硼酸和醋酸的质量配合比在5∶2。

在本实施例中，防沉添加剂为矿物土、胶类增稠剂、纤维素增稠剂配合的溶液，其配合比为：

矿物土：      3％

胶类增稠剂：  3％

纤维素增稠剂：3％

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂中的矿物土选自硅酸镁锂和无机膨润土，其质量配合比在2∶3。防沉添加剂中的胶类增稠剂为明胶和黄原胶，明胶和黄原胶的质量配合比在2∶5。防沉添加剂中的纤维素增稠剂为30000型纤维素和200000型纤维素，30000型纤维素和200000型纤维素的质量配合比在5∶3。

在本实施例中，硅烷偶联剂为1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)。

配制过程如下：

(1)将氧化镁与磷酸反应，充分搅拌并加少量溶剂水至反应完全，氧化镁全部溶解；

(2)将磷酸二氢铝溶液与硅溶胶溶液混合；

(3)充分混合上述两个步骤得到的溶液，充分搅拌至少1h，搅拌同时加入少量溶剂水；

(4)缓慢加入稀土盐混合溶液，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(5)缓慢加入硅烷偶联剂，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(6)缓慢加入防沉添加剂，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(7)用水定溶，并充分搅拌1h，至溶液分散均匀，采用200目滤网过滤，即得成品涂料。

检测结果见表2。

实施例2：编号No.2

除以下不同之处外，其他如同实施例1，按下述比例，配制本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料：

磷酸二氢铝：    45％

二氧化硅溶胶：  3.5％

磷酸：          8％

硝酸：          0.8％

氧化镁：        2.5％

稀土盐混合溶液：3％

硅烷偶联剂：    1.5％

防沉添加剂：    12％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂和硝酸配合的溶液，其配合比为：

稀土盐：  1.5％

过氧化物：2％

缓冲剂：  2％

硝酸：    0.5％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液中的稀土盐选自硝酸钕和氯化镨，其质量配合比在2∶1。稀土盐混合溶液中的过氧化物为过氧化氢和过氧化钾，过氧化氢和过氧化钾的质量配合比在3∶2。稀土盐混合溶液中的缓冲剂为硼酸和醋酸，硼酸和醋酸的质量配合比在5∶2。

在本实施例中，防沉添加剂为矿物土、黄原胶、纤维素增稠剂配合的溶液，其配合比为：

矿物土：      4％

黄原胶：      2％

纤维素增稠剂：3％

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂中的矿物土选自有机膨润土和天然云母粉，其质量配合比在2∶5。防沉添加剂中的纤维素增稠剂为乙基羟乙基纤维素和200000型纤维素，乙基羟乙基纤维素和200000型纤维素的质量配合比在5∶1。

在本实施例中，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷和1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)的水解物的混合物，其质量混合比在1∶3∶1。

检测结果见表2。

实施例3：编号No.3

除以下不同之处外，其他如同实施例1，按下述比例，配制本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料：

磷酸二氢铝：    30％

二氧化硅溶胶：  4％

磷酸：          7％

硝酸：          0.7％

稀土盐混合溶液：2％

氧化镁：        2％

硅烷偶联剂：    1％

防沉添加剂：    17％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液为硝酸铈和氯化亚铈、氯化镨混合物、过氧化钠、硼酸和硝酸配合的溶液，其配合比为：

稀土盐：  1.5％

过氧化钠：2％

硼酸：    2％

硝酸：    0.5％

硝酸铈和氯化亚铈、氯化镨混合比为3-5∶2-4∶1，

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂为天然云母粉、胶类增稠剂、纤维素增稠剂配合的溶液，其配合比为：

天然云母粉：3％，

胶类增稠剂：4％，

纤维素增稠剂：5％，

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂中的胶类增稠剂为瓜尔豆胶和阿拉伯胶，瓜尔豆胶和阿拉伯胶的质量配合比在2∶1。防沉添加剂中的纤维素增稠剂为30000型纤维素和100000型纤维素，30000型纤维素和100000型纤维素的质量配合比在3∶1。

在本实施例中，硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的水解物的混合物，其质量混合比在1∶2。

检测结果见表2。

实施例4：编号No.4

除以下不同之处外，其他如同实施例1，按下述比例，配制本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料：

磷酸二氢铝：    40％

二氧化硅溶胶：  4.5％

磷酸：          6％

硝酸：          0.6％

氧化镁：        3％

稀土盐混合溶液：2.5％

硅烷偶联剂：    1.3％

防沉添加剂：    8％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液为硝酸钇、硝酸钕和硫酸铈铵混合物(1∶1∶2)、过氧化氢、醋酸和硝酸配合的溶液，其配合比为：

稀土盐：  1.5％

过氧化氢：2％

醋酸：    2％

硝酸：    0.5％

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂为矿物土、胶类增稠剂、纤维素增稠剂配合的溶液，其配合比为：

矿物土：    5％

胶类增稠剂：1％

纤维素增稠剂：2％

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂中的矿物土选自无机膨润土和高粘土，其质量配合比在2∶1。防沉添加剂中的胶类增稠剂为阿拉伯胶和黄原胶，阿拉伯胶和黄原胶的质量配合比在1∶3。防沉添加剂中的纤维素增稠剂为30000型纤维素、100000型纤维素和200000型纤维素，30000型纤维素、100000型纤维素和200000型纤维素的质量配合比在3∶1∶1。

在本实施例中，硅烷偶联剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷。

检测结果见表2。

实施例5：编号No.5

除以下不同之处外，其他如同实施例1，按下述比例，配制本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料：

磷酸二氢铝：    35％

二氧化硅溶胶：  4.5％

磷酸：          7％

硝酸：          0.5％

氧化镁：        3.5％

稀土盐混合溶液：2.4％

硅烷偶联剂：    1.5％

防沉添加剂：    7％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液为硝酸钇、过氧化氢、醋酸和硝酸配合的溶液，其配合比为：

硝酸钇：    2％

过氧化氢：  2.2％

醋酸：      2.5％

硝酸：      0.6％

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂为矿物土、胶类增稠剂、纤维素增稠剂配合的溶液，其配合比为：

矿物土：    4.5％

胶类增稠剂：      1.1％

纤维素增稠剂：    2.3％

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂中的矿物土选自坡缕石和天然云母粉，其质量配合比在2∶3。防沉添加剂中的胶类增稠剂为阿拉伯胶和明胶，阿拉伯胶和明胶的质量配合比在1∶3。防沉添加剂中的纤维素增稠剂为30000型纤维素、100000型纤维素和200000型纤维素，30000型纤维素、100000型纤维素和200000型纤维素的质量配合比在3∶1∶2。

在本实施例中，硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三乙氧基硅烷的水解物的混合物，其质量混合比在2∶3。

检测结果见表2。

实施例6：编号No.6

除以下不同之处外，其他如同实施例1，按下述比例，配制本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料：

磷酸二氢铝：    25％

二氧化硅溶胶：  1.5％

磷酸：          1.5％

硝酸：          1.5％

氧化镁：        1.5％

稀土盐混合溶液：1.5％

硅烷偶联剂：    3.5％

防沉添加剂：    7％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂和硝酸配合的溶液，其配合比为：

稀土盐：  3.5％

过氧化物：4％

缓冲剂：  2.5％

硝酸：    3.5％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液中的稀土盐为硝酸钇和硝酸铈的混合物，其质量配合比在2∶1。稀土盐混合溶液中的过氧化物为过氧化钠和过氧化钡，过氧化钠和过氧化钡的质量配合比在3∶2。稀土盐混合溶液中的缓冲剂为硼酸和醋酸，硼酸和醋酸的质量配合比在1～5∶2～4。

在本实施例中，防沉添加剂为矿物土、黄原胶、纤维素增稠剂配合的溶液，其配合比为：

矿物土：      1.5％

黄原胶：      3％

纤维素增稠剂：4.5％

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂中的矿物土选自有机膨润土和天然云母粉，其质量配合比在2∶5。防沉添加剂中的纤维素增稠剂为乙基羟乙基纤维素和200000型纤维素，乙基羟乙基纤维素和200000型纤维素的质量配合比在5∶1。

在本实施例中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)及γ-氨丙基三乙氧基硅烷的水解物的混合物，其质量混合比在1∶3∶1。

实施例7：编号No.7

除以下不同之处外，其他如同实施例1，按下述比例，配制本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料：

磷酸二氢铝：  25％

二氧化硅溶胶：    1.5％

磷酸：            3.5％

硝酸：            1.5％

氧化镁：          4.5％

稀土盐混合溶液：  5％

硅烷偶联剂：      4.5％

防沉添加剂：      15％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂和硝酸配合的溶液，其配合比为：

稀土盐：      8％

过氧化物：    8％

缓冲剂：      2.5％

硝酸：    3.5％

其余为溶剂水。

在本实施例中，稀土盐混合溶液中的稀土盐为硝酸钇、硝酸铈、氯化镨、硝酸钕混合物，其质量配合比在2∶1∶1∶1。稀土盐混合溶液中的过氧化物为过氧化氢和过氧化钠、过氧化钙，过氧化氢和过氧化钠、过氧化钙的质量配合比在2∶1∶1。稀土盐混合溶液中的缓冲剂为硼酸和醋酸，硼酸和醋酸的质量配合比在5∶2。

在本实施例中，防沉添加剂为矿物土、黄原胶、纤维素增稠剂配合的溶液，其配合比为：

矿物土：        1.5％

黄原胶：        3％

纤维素增稠剂：  4.5％

其余为溶剂水。

在本实施例中，防沉添加剂中的矿物土选自有机膨润土和天然云母粉，其质量配合比在2∶5。防沉添加剂中的纤维素增稠剂为乙基羟乙基纤维素和200000型纤维素，乙基羟乙基纤维素和200000型纤维素的质量配合比在5∶1。

在本实施例中，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷和1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)的水解物的混合物，其质量混合比在1∶3∶1。

实施例8：编号No.8

在本实施例中，除了稀土盐混合溶液中的稀土盐为硝酸钇和硝酸钕的混合物，其质量配合比在3∶1，所述矿物土为硅酸镁锂和无机膨润土，硅酸镁锂和无机膨润土的质量配合比在1～2∶5～10，硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷)水解物的混合物，其质量混合比在1∶3之外，其他如同实施例7。

实施例9：编号No.9

在本实施例中，除了稀土盐混合溶液中的稀土盐为硝酸钕，所述硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷)、及γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷的水解物的混合物(其质量混合比在1∶3∶5∶1)之外，其他如同实施例8。

实施例10：编号No.10

在本实施例中，除了硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，稀土盐混合溶液中的稀土盐为硫酸铈铵、硝酸铈混合物，其质量混合比在1∶1-2，之外，其他如同实施例8。

实施例11：编号No.11

在本实施例中，除了稀土盐混合溶液中的稀土盐为硝酸钕、硝酸铈、硝酸钇(质量混合比在1∶1∶1-2)，所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷和1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)的水解物的混合物，质量混合比在1∶5之外，其他如同实施例8。

实施例12：编号No.12

在本实施例中，除了硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，稀土盐混合溶液中的稀土盐为氯化亚铈、硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕混合物，其质量混合比在1∶1∶1∶2之外，其他如同实施例5。

表1本发明抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料和涂层试样主要性能及检测方法

表2本发明抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料和涂层试样主要性能检测结果

根据本发明提供的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料及其制备方法，所述抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料可用于制造各种电机、变压器、镇流器铁芯及各种电器元件使用的无取向电工钢板，特别是，可解决目前电工钢环保类涂料普遍存在的在储存、运输、涂覆过程中容易沉降的缺点。本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料具备较高的耐蚀性、涂覆性能、附着性、绝缘性、高层间电阻、抗电击穿性及耐高温性等特性，同时具有无铬和不含任何有害元素的环保特点，适用于多种型号的无取向冷轧电工钢的表面涂覆处理。

Claims (16)

1.一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，由下述质量百分比的组分配制而成：

磷酸二氢铝：    20％～60％

硅溶胶：        0.5％～5％

磷酸：          1％～10％

硝酸：          0.3～2％

氧化镁：        1％～5％

稀土盐混合溶液：0.3％～5.5％

硅烷偶联剂：    0.5％～5.5％

防沉添加剂：    3％～20％

其余为溶剂水；

所述涂料配方中采用的稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂及硝酸的溶液，配制所述稀土盐混合溶液时，所述配合溶液的配合比为：

稀土盐：        1～10％

过氧化物：      1～10％

缓冲剂：        0.5～5％

硝酸：          0.5～5％

其余为溶剂水；

所述稀土盐混合溶液中的稀土盐选自硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕中的一种或多种/硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕中的一种或多种与选自硫酸铈铵、氯化镨、氯化亚铈的一种或多种的混合物。

2.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述稀土盐为硫酸铈铵、硝酸铈和氯化镨的混合物，其质量配合比在1～5∶3～7∶1～4。

3.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述稀土盐为选自硝酸钇、硝酸铈和硝酸钕的一种或多种混合。

4.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述稀土盐混合溶液中的缓冲剂选自硼酸、醋酸、碳酸铵中的一种或多种混合。

5.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述缓冲剂为硼酸和醋酸的混合物，其质量配合比在1～5∶1～4。

6.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，稀土盐混合溶液中的过氧化物选自过氧化氢、过氧化钠、过氧化钾、过氧化镁、过氧化钙、过氧化钡中的一种或多种混合。

7.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述过氧化物为过氧化氢、过氧化钠、过氧化钡，所述过氧化氢、过氧化钠、过氧化钡的质量配合比在1～8∶1～6∶1～4。

8.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料中采用的防沉添加剂为矿物土、胶类增稠剂、纤维素增稠剂和水配合的溶液，其配合比为：

矿物土：      0.1％～5％

胶类增稠剂：  0.1％～5％

纤维素增稠剂：0.1％～5％

其余为溶剂水。

9.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，防沉添加剂中的矿物土选自坡缕石、硅酸镁锂、天然云母粉、高粘土、有机膨润土、无机膨润土、活性凹土中的一种或多种混合。

10.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述矿物土为硅酸镁锂和无机膨润土，硅酸镁锂和无机膨润土的质量配合比在1～2∶5～10。

11.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述防沉添加剂中的胶类增稠剂选自瓜尔豆胶、明胶、阿拉伯胶、黄原胶中的一种或多种混合。

12.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述胶类增稠剂为阿拉伯胶和黄原胶，阿拉伯胶和黄原胶的质量配合比在1～2∶5～10。

13.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述防沉添加剂中的纤维素增稠剂选自羟乙基纤维素(30000型纤维素、100000型纤维素或200000型纤维素)、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素中的一种或多种混合。

14.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，所述纤维素增稠剂为乙基羟乙基纤维素和30000型纤维素，乙基羟乙基纤维素和30000型纤维素的质量配合比在1～2∶5～10。

15.如权利要求1所述的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，其特征在于，抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料中采用的硅烷偶联剂选自N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷)、乙烯基三乙氧基硅烷、1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)及γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷的水解物中的一种或多种的混合物。根据本发明的抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料，优选的是，所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷和1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)的水解物的混合物，所述γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷和1，2-双(三甲氧基硅烷乙烷)的水解物的质量混合比在1～3∶3～9。

16.一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料的制备方法，其技术方案如下：

一种抗沉降电工钢水性环保绝缘涂料的制备方法，包括如下工序：

(1)将氧化镁与磷酸反应，充分搅拌并加少量溶剂水至反应完全，氧化镁全部溶解；

(2)将磷酸二氢铝溶液与硅溶胶溶液混合；

(3)充分混合上述两个步骤得到的溶液，充分搅拌至少1h，搅拌同时加入少量溶剂水；

(4)缓慢加入稀土盐混合溶液，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(5)缓慢加入硅烷偶联剂，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(6)缓慢加入防沉添加剂，边加边搅拌，直至完全溶解为均匀相；

(7)用水定溶，并充分搅拌1h，至溶液分散均匀，采用200目滤网过滤，即得成品涂料，其中，

磷酸二氢铝：    20％～60％

硅溶胶：        0.5％～5％

磷酸：          1％～10％

硝酸：          0.3～2％

氧化镁：        1％～5％

稀土盐混合溶液：0.3％～5.5％

硅烷偶联剂：    0.5％～5.5％

防沉添加剂：    3％～20％

其余为溶剂水，

所述涂料配方中采用的稀土盐混合溶液为稀土盐、过氧化物、缓冲剂及硝酸的溶液，配制所述稀土盐混合溶液时，所述配合溶液的配合比为：

稀土盐：    1～10％

过氧化物：  1～10％

缓冲剂：    0.5～5％

硝酸：      0.5～5％

其余为溶剂水；

所述稀土盐混合溶液中的稀土盐选自硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕中的一种或多种/硝酸钇、硝酸铈、硝酸钕中的一种或多种与选自硫酸铈铵、氯化镨、氯化亚铈的一种或多种的混合物。