CN110835492A - 用于c6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂及其制备方法；它包括30‑50份的耐高温树脂、5‑15份的乙二醇丁醚、5‑15份的丁醇、2‑10份的2‑氨基‑2‑甲基‑1‑丙醇和20‑40份的去离子水；其中，所述耐高温树脂的原料按重量份数比计包括10‑30份的脂肪酸、10‑25份的二元酸、5‑20份的多元醇、10‑50份的环硅氧烷和5‑10份的三元酸。该方法将研磨物、黑色颜料色浆、耐高温水性树脂、苯代氨基树脂和辅助助剂，充分搅拌过滤；得到C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料。本发明解决了C6涂层的耐温需求，达到了C6涂层需求的各方面的极端要求。

Description

用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂及其制 备方法

技术领域

本发明涉及硅钢绝缘涂料领域，具体涉及一种用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂及其制备方法。

背景技术

绝缘涂料是一种具有优良电绝缘性的涂料。它有良好的电化性能、热性能、机械性能和化学性能，多为清漆,也有色漆。绝缘漆是漆类中的一种特种漆。绝缘漆是以高分子聚合物为基础，能在一定的条件下固化成绝缘膜或绝缘整体的重要绝缘材料。绝缘漆由基料、固化剂、颜填料、和溶剂等组成。

硅钢绝缘涂层主要包括四大类：有机涂层、无机涂层、半有机涂层、有机涂层加颜填料。目前硅钢绝缘涂层标准以美国ASTM976分类最为全面，目前分类都采用该标准。它将硅钢绝缘涂层分为以下几类：

1.C-0在工厂加工时，在钢板表面自然形成的氧化层。该氧化层很薄，附着紧密，对大多数小型铁心能够提供足够的绝缘性能。该氧化层能够承受正常的消除应力退火的温度，绝缘性能受用户退火的氧化气氛影响，即可以通过控制气氛对表面进行更强或更弱地氧化来增加己氧化表面的状态。对这种涂层，不适宜要求一个最大可接受富兰克林测试电流(即最小的层间电阻)；

2.C-1用户在热处理过程的后期将钢板表面和氧化性炉气接触而在钢板表面形成的氧化物。这种涂层一般是从蓝色到灰色的涂层，用于各种电工钢的用途。对这种涂层，不适宜要求一个最大可接受富兰克林测试电流(即最小的层间电阻)；

3.C-2无机绝缘涂层，主要由硅酸镁组成，应用于取向硅钢。涂层在高温退火阶段由退火隔离剂和钢板表面反应生成。该涂层通常被称为“钢厂玻璃”或“玻璃膜”，尽管该涂层并不是技术意义上的玻璃。该涂层非常粗糙，因此，一般不用于冲片叠片；该涂层的主要应用是空气冷却或油浸式卷式分配变压器。该涂层能承受正常的消除应力退火温度；

4.C-3有机漆，应用于钢板表面，通过加热固化。应用于全工艺无取向和其它类型电工钢。这种涂层适合于设计一个最大富兰克林测试电流。需要的富兰克林测试电流取决于生产商和用户达成的协议。这种涂层一般会提高钢板的冲片性，因此非常适合于冲片叠片铁心。该涂层不能承受典型的消除应力退火温度。该涂层一般适合于工作温度最大为180℃的情况。

5.C-4该涂层的形成过程是，先对钢板表面经过化学处理或磷化，然后进行一个高温的固化处理。这种类型的涂层应用于需要中等绝缘阻抗的情况。该涂层能承受正常的消除应力退火温度，但在退火过程中，表面绝缘阻抗会有一些下降。适合于根据生产商和用户达成协议确定一个最大可接受富兰克林测试电流；

C-4-AS该涂层是一种很薄的C-4型涂层，主要用于防止半工艺无取向电工钢或冷轧电机叠片钢在提高性能的退火过程中发生粘结。这种涂层通常称为“抗粘”涂层。对这种涂层，不适宜要求一个最大可接受富兰克林测试电流。

6.C-5无机涂层或绝大多数为无机成分的涂层，和C-4类似，其中加入了陶瓷填料或无机成膜组分，用于提高涂层的绝缘性能。这种涂层的典型类型是磷酸盐，铬酸盐，或硅酸盐涂层，或者是他们的复合体。这样的涂层应用于钢板表面，加热固化。该涂层能应用于取向硅钢，无取向电工钢和冷轧电机叠片钢。C-5涂层能应用于C-2涂层上面，这种应用主要是要求超高表面绝缘性能的情况，比如，电力变压器铁心的取向硅钢剪切叠片。C-5涂层应用于需要高的表面绝缘阻抗的情况。可以对该涂层设定消除应力退火前的最大富兰克林测试电流。需要的富兰克林测试电流取决于生产商和用户达成的协议。该涂层能够承受在中性或弱还原性气氛中最高达840℃的消除应力退火温度，但在退火过程中，表面绝缘阻抗会有一些下降。该涂层能够承受在320-540℃进行的“燃烧法”处理(燃烧法用于在马达重建时，去除定子缠绕的绝缘性)。该涂层能够应用于空气冷却或油浸式铁心。

C-5-AS该涂层是一种很薄的C-5型涂层，主要用于防止半工艺无取向电工钢或冷轧电机叠片钢在提高性能的退火过程中发生粘结。这种涂层通常称为“抗粘”涂层。对这种涂层，不适宜指定一个最大可接受富兰克林测试电流。

6.C-6有机基涂层，其中加入了无机填料，目的是增加涂层的绝缘性能。该涂层应用于钢板表面并通过加热固化。典型的C-6涂层应用于全工艺无取向电工钢。对该涂层，适合于指定一个最大的富兰克林测试电流。需要的富兰克林测试电流取决于生产商和用户达成的协议。该涂层能够承受在温度为320-540℃进行的“燃烧法”处理(燃烧法用于在马达重建时，去除定子缠绕的绝缘性)。但不能承受正常的消除应力退火温度，这种涂层一般会提高钢板的冲片性，因此非常适合于冲片叠片铁心。

CN200810130177公开了一种C6涂层有机树脂制备方法，它由桐油、顺丁烯二酸酐、改性酚醛树脂、、正丁醇、三聚氰胺树脂组成，重量分数比为98.8：26.4：80：52.8:48.4。该方法先将桐油加入搅拌釜里，开启加热搅拌，升温至90℃，加入顺丁烯二酸酐自动升温至150℃，在温度为150-160℃保温1小时，冷却出料待用，将改性酚醛树脂投入反应釜中加热，待树脂全部融化后，加入桐油酸酐，在温度为150-160℃保温1小时，然后降温，当降到130℃以下加入正丁醇做助剂，搅拌20-30分钟，继续降温至65℃加入乙醇胺酒精溶液中和，调节中和物pH7.5-8.5，再温度为65℃以下加入配方量的三聚氰胺树脂，混合30分钟，过滤出料。

该树脂还是低耐热的，对于C6要求的180℃长期使用温度，及500℃半小时短时耐热不够。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂及其制备方法，该耐高温树脂具有高耐热性，高硬度，高耐冲击等等性能；其应用在大型发电机或大型电机领域；提供电工钢表面外观，硬度，热压缩性，绝缘，耐热等级H级，短时耐热性，电气强度，冲击性等。为加工过程提升加工性。

为实现上述目的，本发明所设计一种用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂，它的原料按重量份数比计包括30-50份的耐高温树脂、5-15份的乙二醇丁醚、5-15份的丁醇、2-10份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和20-40份的去离子水；其中，所述耐高温树脂的原料按重量份数比计包括10-30份的脂肪酸、10-25份的二元酸、5-20份的多元醇、10-50份的环硅氧烷和5-10份的三元酸。

进一步地，它的原料按重量份数比计包括35-45份耐高温树脂、8-12份乙二醇丁醚、8-12份的丁醇、5-8份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和25-35份的去离子水；其中，所述耐高温树脂的原料按重量份数比计包括15-25份的脂肪酸、15-25份的二元酸、5-15份的多元醇、20-45份的环硅氧烷和5-10份的三元酸。

再进一步地，所述脂肪酸选自油酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、月桂酸和桐油酸；所述二元酸选自己二酸、富马酸、间苯二甲酸和葵二酸。

再进一步地，所述多元醇选自乙二醇、丁二醇、戊二醇、二乙二醇、甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇；所述环硅氧烷选自六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷；所述三元酸选自偏苯三甲酸和偏苯三甲酸酐。

再进一步地，它的原料按重量份数比计包括40份耐高温树脂、10份乙二醇丁醚、10份的丁醇、6份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和30份的去离子水；其中，所述耐高温树脂的原料按重量份数比计包括20份的油酸、20份的己二酸、10份的三羟甲基丙烷、30份的八甲基环四硅氧烷和8份的偏苯三甲酸酐。

本发明还提供了一种上述用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份数比称取10-30份的脂肪酸、10-25份的二元酸、10-20份的多元醇、10-50份的环硅氧烷和5-10份的三元酸；

2)将脂肪酸、二元酸、多元醇和环硅氧烷加入反应釜中，通氮气保护，搅拌迅速升温至180℃，缓慢升温到220℃反应至酸值低于10mgKOH/g，降温到175℃加入三元酸反应至酸值为55mgKOH/g；得到耐高温树脂；

3)按重量份数比称取30-50份的耐高温树脂、5-15份的乙二醇丁醚、5-15份的丁醇、2-10份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和20-40份的去离子水

4)耐高温树脂降温至150℃加入乙二醇丁醚，继续降温至100℃；加入丁醇，再降温至60℃；加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇和去离子水搅拌溶解后过滤出料；得到耐高温水性树脂。

本发明还提供了一种利用上述耐高温水性树脂制备C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)按重量份数比称取10-20份的钛白粉、40-50份的填料、1-5份的助剂和20-30份的水；

2)将钛白粉、填料、助剂和水充分搅拌后经砂磨机研磨；得到研磨物；

3)按重量份数比称取60-80份的研磨物、0.1-5份的黑色颜料色浆、5-10份的耐高温水性树脂，10-20份的苯代氨基树脂和1-5份的辅助助剂；备用；

4)将研磨物、黑色颜料色浆、耐高温水性树脂、苯代氨基树脂和辅助助剂，充分搅拌过滤；得到C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料。

作为优选方案，所述步骤1)中，助剂为聚醚改性有机硅消泡剂和有机高分子铵盐类型分散剂组成，聚醚改性有机硅消泡剂和有机高分子铵盐类型分散剂的重量比为1:10；填料选自硫酸钡、滑石粉和硅微粉。

作为优选方案，所述步骤3)中，黑色颜料色浆为碳黑色浆或钴黑色浆，辅助助剂由有机硅乳液消泡剂、有机硅流平剂和封闭型二壬基萘磺酸催化剂组成；有机硅乳液消泡剂、有机硅流平剂和封闭型二壬基萘磺酸催化剂重量比为1:1:1。

本发明的有益效果：

本发明解决了C6涂层的耐温需求，达到了C6涂层需求的各方面的极端要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

本发明的用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份数比称取10-30份的脂肪酸、10-25份的二元酸、10-20份的多元醇、10-50份的环硅氧烷和5-10份的三元酸；

2)将脂肪酸、二元酸、多元醇和环硅氧烷加入反应釜中，通氮气保护，搅拌迅速升温至180℃，缓慢升温到220℃反应至酸值低于10mgKOH/g，降温到175℃加入三元酸反应至酸值为55mgKOH/g；得到耐高温树脂；

3)按重量份数比称取30-50份的耐高温树脂、5-15份的乙二醇丁醚、5-15份的丁醇、2-10份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和20-40份的去离子水

4)耐高温树脂降温至150℃加入乙二醇丁醚，继续降温至100℃；加入丁醇，再降温至60℃；加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇和去离子水搅拌溶解后过滤出料；得到耐高温水性树脂。

根据上述制备方法，结合实际情况设计下述实施例的配方：

表1耐高温树脂的配方

表2耐高温水性树脂的配方

利用上述耐高温水性树脂1～4制备C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的方法，包括以下步骤：

1)按重量份数比称取10-20份的钛白粉、40-50份的填料、1-5份的助剂和20-30份的水；

2)将钛白粉、填料、助剂和水充分搅拌后经砂磨机研磨；得到研磨物；

3)按重量份数比称取60-80份的研磨物、0.1-5份的黑色颜料色浆、5-10份的耐高温水性树脂，10-20份的苯代氨基树脂和1-5份的辅助助剂；备用；

4)将研磨物、黑色颜料色浆、耐高温水性树脂、苯代氨基树脂和辅助助剂，充分搅拌过滤；得到C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料。

根据上述制备方法，结合实际情况设计下述实施例的配方：

表3研磨物的配料

注：助剂为聚醚改性有机硅消泡剂和有机高分子铵盐类型分散剂组成，聚醚改性有机硅消泡剂和有机高分子铵盐类型分散剂的重量比为1:10。

表4 C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的配方

注：辅助助剂由有机硅乳液消泡剂、有机硅流平剂和封闭型二壬基萘磺酸催化剂组成；有机硅乳液消泡剂、有机硅流平剂和封闭型二壬基萘磺酸催化剂重量比为1:1:1

将上述制备得到C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料1～4进行性能检测，如下：

表5

如表5所示：各方面性能都能达到C6涂层需求的极端需求；且实施例1效果最好！

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂，其特征在于：它的原料按重量份数比计包括30-50份的耐高温树脂、5-15份的乙二醇丁醚、5-15份的丁醇、2-10份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和20-40份的去离子水；其中，所述耐高温树脂的原料按重量份数比计包括10-30份的脂肪酸、10-25份的二元酸、5-20份的多元醇、10-50份的环硅氧烷和5-10份的三元酸。

2.根据权利要求1所述用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂，其特征在于：它的原料按重量份数比计包括35-45份耐高温树脂、8-12份乙二醇丁醚、8-12份的丁醇、5-8份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和25-35份的去离子水；其中，所述耐高温树脂的原料按重量份数比计包括15-25份的脂肪酸、15-25份的二元酸、5-15份的多元醇、20-45份的环硅氧烷和5-10份的三元酸。

3.根据权利要求1或2所述用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂，其特征在于：所述脂肪酸选自油酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、月桂酸和桐油酸；所述二元酸选自己二酸、富马酸、间苯二甲酸和葵二酸。

4.根据权利要求1或2所述用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂，其特征在于：所述多元醇选自乙二醇、丁二醇、戊二醇、二乙二醇、甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇；所述环硅氧烷选自六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷；所述三元酸选自偏苯三甲酸和偏苯三甲酸酐。

5.根据权利要求1或2所述用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂，其特征在于：它的原料按重量份数比计包括40份耐高温树脂、10份乙二醇丁醚、10份的丁醇、6份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和30份的去离子水；其中，所述耐高温树脂的原料按重量份数比计包括20份的油酸、20份的己二酸、10份的三羟甲基丙烷、30份的八甲基环四硅氧烷和8份的偏苯三甲酸酐。

6.一种权利要求1所述用于C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的耐高温水性树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)按重量份数比称取10-30份的脂肪酸、10-25份的二元酸、10-20份的多元醇、10-50份的环硅氧烷和5-10份的三元酸；

2)将脂肪酸、二元酸、多元醇和环硅氧烷加入反应釜中，通氮气保护，搅拌迅速升温至180℃，缓慢升温到220℃反应至酸值低于10mgKOH/g，降温到175℃加入三元酸反应至酸值为55mgKOH/g；得到耐高温树脂；

3)按重量份数比称取30-50份的耐高温树脂、5-15份的乙二醇丁醚、5-15份的丁醇、2-10份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和20-40份的去离子水

4)耐高温树脂降温至150℃加入乙二醇丁醚，继续降温至100℃；加入丁醇，再降温至60℃；加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇和去离子水搅拌溶解后过滤出料；得到耐高温水性树脂。

7.一种利用权利要求1所述耐高温水性树脂制备C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)按重量份数比称取10-20份的钛白粉、40-50份的填料、1-5份的助剂和20-30份的水；

2)将钛白粉、填料、助剂和水充分搅拌后经砂磨机研磨；得到研磨物；

3)按重量份数比称取60-80份的研磨物、0.1-5份的黑色颜料色浆、5-10份的耐高温水性树脂，10-20份的苯代氨基树脂和1-5份的辅助助剂；备用；

4)将研磨物、黑色颜料色浆、耐高温水性树脂、苯代氨基树脂和辅助助剂，充分搅拌过滤；得到C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料。

8.根据权利要求7所述制备C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的方法，其特征在于：所述步骤1)中，助剂为聚醚改性有机硅消泡剂和有机高分子铵盐类型分散剂组成，聚醚改性有机硅消泡剂和有机高分子铵盐类型分散剂的重量比为1:10；填料选自硫酸钡、滑石粉和硅微粉。

9.根据权利要求7所述制备C6级别电工钢厚涂层绝缘涂料的方法，其特征在于：所述步骤3)中，黑色颜料色浆为碳黑色浆或钴黑色浆，辅助助剂由有机硅乳液消泡剂、有机硅流平剂和封闭型二壬基萘磺酸催化剂组成；有机硅乳液消泡剂、有机硅流平剂和封闭型二壬基萘磺酸催化剂重量比为1:1:1。