CN106590324A - 有机无机复合硅钢片绝缘涂料的技术研发 - Google Patents

有机无机复合硅钢片绝缘涂料的技术研发 Download PDF

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张莉
孙蕾
赵岩
孙广军
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Abstract

本发明公开了一种有机无机复合硅钢片绝缘涂料。按重量配比它们由20-70%的有机成膜物质组分、20-60%的无机高温粘结剂、5-20%的无机功能填料组分、1-8%的助剂组分及3-20%的水组成。其中,有机成膜物质由水性环氧树脂、水性丙烯酸合成乳液、水性有机硅树脂中的一种或儿种按一定比例组成;无机粘结剂由低温无铅玻粉利碱性硅溶胶组成;以及粒径在6um以下的无机功能填料和功能助剂。该涂料既保证了低温条件下涂层的成膜性、耐冲击性、耐水性等性能,又保证了高温工作环境下涂层的附着力和绝缘性,且涂料中不含铬酸盐等有毒成分,使用安全可靠。

Description

有机无机复合硅钢片绝缘涂料的技术研发
技术领域:
本发明涉及一种有机无机复合硅钢片绝缘涂料的技术研发,该涂料应用于大型电机、变压器中硅钢片的表面防护,形成的涂层具有良好的绝缘性、冲剪加工性、耐高温性、表面防护性等应用性能。
背景技术:
硅钢片涂层不仅要求有良好的绝缘能力,而且还要求涂层在高温条件下不产生脱落,有机涂层不能满足硅钢片高温应用性能,纯无机涂层对涂覆工艺和加工设备有很高的要求,应用过程存在局限性;目前国内传统的半无机涂料配方中含有剧毒的铬酸盐,对人身产生严重的危害,也给环境造成严重的污染。
发明内容:
本发明的目的就是提出一种不含铬酸盐、甲苯等对人体和环境造成危害的硅钢片涂料,形成的涂层具有优良的绝缘性能、耐高温性、耐腐蚀性和机加工性能,以及良好的高低温涂层附着性和防护性等特点,能更好的满足硅钢片加工和应用要求。且涂料制备所用原料方便易得,制造过程简单、便捷,施工方便,安全环保。
为实现上述目的,本发明所研制的有机无机复合硅钢片绝缘涂料,各组分按重量配比为:
有机成膜物质组分由水性环氧树脂、水性丙烯酸合成乳液、水性有机硅树脂组成,有机成膜物质的含量占涂料总重量的20-70%,其中水性环氧树脂占有机成膜物质总重量的20-85%,水性丙烯酸合成乳液有机成膜物质总重量的5-70%,水性有机硅树脂占有机成膜物质总重量的10-75%。
有机成膜物质的作用既要保证涂层具有优良的成膜性,又要保证涂层具有很好的附着性和柔韧性,这也是保证工艺操作或运行时冲片变形而漆膜不出现开裂或脱落的基础条件,有机成膜物质种类的选择和含量的确定对硅钢片涂层整体的性能至关重要。本发明有机成膜物质为改性水性树脂,水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性有机硅树脂的一种或几种的混合物,其中水性有机硅树脂具有对金属底材有附着性好、弹性好的特点,且其耐温性能也高于通常的有机物;水性环氧树脂是热固性高分子树脂,具有很好的绝缘性能;水性丙烯酸树脂的加入可以很好的改善涂层的柔韧性和涂料的成膜性。同时有机成膜物质的含量如果过高会降低漆膜硬度,且会至漆膜防锈性能变差,用量如果过少又会使漆膜附着力下降,漆膜表面光亮度和平整性变差。
无机高温粘结剂组分由碱性硅溶胶和低温无铅玻粉组成,用量占涂料总重量的20-60%,其中碱性硅溶胶占无机高温粘结剂组分总重量的35-60%,无铅低温玻粉占无机高温粘结剂组分总重量的40-70%。
无机高温粘结剂组分的作用既能保证硅钢片涂层高温条件下的附着力,又能很好的满足Franklin测试要求,保证铁心高温条件下运行时片间可靠绝缘不短路。无机粘结剂的用量过少会降低涂层高温附着力,用量过多会影响漆膜的亮度及平整性。低熔点无铅玻粉的加入使涂层在高温阶段形成二次成膜的效果,弥补有机成膜物质在高温挥发后对涂层性能造成的损害,有效提高涂层的耐热性、改善粉化现象、改善和提高涂层的附着力,且该低温无铅玻粉不含铅等有害物质,应用上安全环保。硅溶胶是一种良好的无机粘结剂,具有无毒、耐高温、隔热、绝缘性能好等优点,并有较好的稳定性,添加到涂料中可以改善涂层的外观及附着性能。
无机功能填料组分可以是钛白粉、云母粉、氮化硼、氮化硅、石英纤维、玻璃纤维、氧化铝、氧化锆中的一种或几种,无机功能填料组分的用量占涂料总重量的5-20%,且无机功能填料组分的平均粒径在6um以下。
无机功能填料填充在涂料中可以起到绝缘保护、增加漆膜强度和便度的作用,其种类、粒径及含量对硅钢片涂层的叠片性能和耐腐蚀性能影响作用巨大。其中氮化硼的晶体结构具有类似石墨层状结构,呈松散、润滑、质轻的性状,其热稳定性和化学特性优于其它材料,利于涂层间隙的填充,使涂层更加致密,同时提高涂层的高温使用性能。氮化硅具有高强度、高硬度、耐高温、耐化学腐蚀的特性,是一种高性能电绝缘材料和抗腐蚀材料。其他无机填料如氧化锆、氧化铝等具有较大的热膨胀系数,它们的加入能够减少涂层和硅钢片基体间的热失配,利于提高涂层的耐高温性能。玻璃纤维和石英纤维都是性能优异的无机非金属材料,除具有良好的绝缘性、耐热性和抗腐蚀性能外,增强增韧性是其主要应用目的。
功能助剂组分可以为乳化剂、消泡剂、润湿剂、附着力促进剂中的一种或几种,功能助剂组分的用量占涂料总重量的1-10%;其余成分为水3-20%,用于填料的预分散和涂料整体粘度的调整。
有机-无机复合型硅钢片绝缘涂料中的有机质和无机质是共存的,易产生涂料分散性差从而导致涂层与硅钢片界面结合力弱的现象,为提高有机质和无机质之间的结合能力,得到稳定一致的溶液体系,需向体系中加入适量的悬浮剂、OP10乳化剂等功能助剂,以提高涂料体系的整体均匀性和稳定性;同时这些助剂还有改善涂层的冲制性、粘结性、附着性和光亮性的辅助功能,并起到表面活性剂的作用适度降低漆液的表面张力,还有助于降低漆膜的边缘效应防止漆膜缩边和针孔现象的出现,利于涂覆工艺的实施和涂层性能的提高。
具体实施方式:
实施例1,制备无机混合溶液:在反应釜中分别依次加入20kg水,1kg消泡剂,1kg水性分散剂、0.5kg润湿剂、0.5kg附着力促进剂后进行高速剪切搅拌,同时分批次加入粒径为6um左右的云母粉5kg,钛白粉4.5kg,氮化硼0.5kg,无铅低温玻粉13kg,高速搅拌,各组分充分混合均匀后,最后加入碱性硅溶胶13kg。制备有机混合溶液:水性丙烯酸合成乳液2kg,水性有机硅树脂18kg,1kg偶联剂以中低速混合均匀后,分批次逐步加入预先制备好的无机混合溶液中,中速充分搅拌混合,最终制得均匀稳定的有机无机复合硅钢片绝缘涂料。
实施例2,制备无机混合溶液:在反应釜中分别依次加入,10kg水,0.5kg消泡剂,1kg水性分散剂、0.5kg润湿剂后进行高速剪切搅拌,同时分批次加入粒径为6um左右的云母粉4kg,钛白粉1.5kg氮化硅0.5kg,石英纤维粉2kg,无铅低温玻粉30kg,高速搅拌,各组分充分混合均匀后,最后加入碱性硅溶胶20kg。制备有机混合溶液:水性丙烯酸合成乳液5kg,水性环氧树脂15kg,有机硅树脂10kg,以中低速混合均匀后,分批次逐步加入预先制备好的无机混合溶液中,中速充分搅拌混合,最终制得均匀稳定的有机无机复合硅钢片绝缘涂料。
实施例3,制备无机混合溶液:在反应釜中分别依次加入10kg水,0.5kg消泡剂,0.5kg水性分散剂、1kg乳化剂后进行高速剪切搅拌,同时分批次加入粒径为6um左右的云母粉3kg,玻璃纤维2kg,钛白粉4kg,滑石粉2kg,氮化硼1kg,无铅低温玻粉24kg,高速搅拌,各组分充分混合均匀后,加入碱性硅溶胶14kg。制备有机混合溶液:水性丙烯酸合成乳液10kg,水性有机硅树脂18kg,水性环氧树脂10kg以中低速混合均匀后,分批次逐步加入预先制备好的无机混合溶液中,中速充分搅拌混合,最终制得均匀稳定的有机无机复合硅钢片绝缘涂料。

Claims (6)

1.有机无机复合硅钢片绝缘涂料,按各组分的重量配比为:
2.根据权利要求1所述的有机无机复合硅钢片绝缘涂料,其特征是:所述的有机成膜物质组分由水性环氧树脂、水性丙烯酸合成乳液和水性有机硅树脂组成,各成分按重量配比配比为:
水性环氧树脂: 20-85%
水性丙烯酸合成乳液: 5-70%
水性有机硅树脂: 10-75%。
3.根据权利要求1所述的有机无机复合硅钢片绝缘涂料,其特征是:所述的无机高温粘结剂组分由碱性硅溶胶和低温无铅玻粉组成,各成分按重量配比为:
碱性硅溶胶: 35-60%
无铅低温玻粉: 40-70%。
4.根据权利要求3所述的有机无机复合硅钢片绝缘涂料,其特征是:所述的低温无铅玻粉高温下二次成膜,提高涂层高温性能,且成分中不含铅等有害物质。
5.根据权利要求1所述的有机无机复合硅钢片绝缘涂料,其特征是:所述的无机功能填料组分可以是平均粒径在6um以下的功能填料,如云母粉、钛白粉、滑石粉、氮化硼、氮化硅、氧化铝、氧化锆、石英纤维、玻璃纤维,取其中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的有机无机复合硅钢片绝缘涂料,其特征是:所述的助剂为各种水性润湿剂、分散剂、消泡剂、附着力促进剂中的一种或几种的混合物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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