CN112574643B - 一种阻燃型水性绝缘漆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃型水性绝缘漆及其制备方法和应用，其原料包括如下组分：超支化水性环氧树脂乳液；封闭型异氰酸酯；水性氨基树脂；超支化聚酰胺树脂；超支化聚磷酸酯；第一溶剂；超支化水性环氧树脂乳液通过使聚醚多元醇、双酚A型环氧树脂和超支化环氧树脂反应后分散在第二溶剂中制成，超支化水性环氧树脂乳液的固含量为50％‑60％，第一溶剂、第二溶剂均为水；制备：先制备超支化水性环氧树脂乳液，然后按照配方量称取各原料，混匀，制成；以及上述阻燃型水性绝缘漆在电机、电子变压器中的应用；本发明水性绝缘漆不仅具有优异的环保性能，而且兼具优异的阻燃性能、粘结强度和极佳的耐水、耐盐雾等性能。

Description

一种阻燃型水性绝缘漆及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于绝缘材料技术领域，具体地涉及一种阻燃型水性绝缘漆及其制备方法和应用。

背景技术

随着环保和安全要求的不断提高，溶剂型绝缘漆在使用时伴随大量的VOC排放和易燃的弊端日渐显著，因此环保绝缘漆的开发势在必行，环保型绝缘漆最典型的代表就是以水替代有机溶剂，使用时不会产生大量VOC排放，同避免火灾产生。目前水性漆种类主要有水性环氧，水性丙烯酸、水性聚酯体系，它们都不具备阻燃性，在要求阻燃领域的电器上无法推广。

目前现有技术也有一些提出具有阻燃性能的水性绝缘漆，但是都或多或少地存在着一些问题。例如中国发明专利CN108997932B，其公开了一种水性绝缘漆，按照重量份计由以下成分制成：聚醚改性二羟甲基海因有机硅缩聚物60-70份、聚氨酯改性超支化聚乙烯亚胺20-30份、表面修饰纳米硼纤维5-10份、消泡剂1-5份、流平剂1-5份、中和稳定剂1-3份、助溶剂1-5份、水20-30份；其中，所述聚醚改性二羟甲基海因有机硅缩聚物的制备方法，包括如下步骤：Ⅰ、在装有搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗的三口瓶中，加入二羟甲基海因、1-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、高沸点溶剂和催化剂二月桂酸二丁基锡，升高温度至75-85℃，再滴加蒸馏水，在90-100℃下搅拌反应15-18小时，后旋蒸除去高沸点溶剂，得到中间产物；II、将经过步骤Ⅰ制备得到的中间产物、单胺基聚醚溶于有机溶剂中形成溶液，再向溶液中加入碱性催化剂，在50-60℃下搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，得到聚醚改性二羟甲基海因有机硅缩聚物。此专利虽然声称实现了阻燃性能，但是实际上其阻燃效果并未加以证明，同时此水性绝缘漆制备过程较为复杂，不易推广应用。

又如中国发明专利CN106800864A，其公开了一种水性绝缘漆，按照重量百分比的原料包括：水性环氧树脂25～35％，水性氨基树脂8～15％，颜料5～15％，经多元醇改性的水性环氧固化剂3～7％，加工助剂3～8％，余量为水。所述的助剂包括消泡剂15～25％、阻燃剂8～15％、杀菌剂8～15％，流平剂25～32％、润湿分散剂25～35％。此专利虽然通过外加阻燃剂，可能实现了一定的阻燃特性，但是整体性能欠佳，粘接性、耐水、耐盐雾等性能均难以满足高标准要求，存在明显的顾此失彼的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种改进的水性绝缘漆，该水性绝缘漆不仅具有优异的环保性能，而且兼具优异的阻燃性能、粘结强度和极佳的耐水、耐盐雾等性能。

本发明同时还提供了一种上述所述的水性绝缘漆的制备方法。

本发明同时还提供了一种上述所述的水性绝缘漆在电机、电子变压器中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种阻燃型水性绝缘漆，以质量百分含量计，所述阻燃型水性绝缘漆的原料包括如下组分：

所述超支化水性环氧树脂乳液通过使聚醚多元醇、双酚A型环氧树脂和超支化环氧树脂反应后分散在第二溶剂中制成，所述超支化水性环氧树脂乳液的固含量为50-60％，所述第一溶剂、所述第二溶剂均为水。

根据本发明的一些优选方面，所述聚醚多元醇、所述双酚A型环氧树脂和所述超支化环氧树脂的投料质量比为2-5∶1∶2-5。

根据本发明的一些优选方面，所述封闭型异氰酸酯、所述水性氨基树脂和所述超支化聚酰胺树脂的投料质量比为1∶0.2-0.5∶0.2-0.5。

根据本发明的一些优选方面，所述超支化水性环氧树脂乳液通过如下方法制备而得：使聚醚多元醇、双酚A型环氧树脂和超支化环氧树脂在催化剂存在下、在80-90℃下反应，然后加水分散，制成。

根据本发明的一些优选方面，所述催化剂为三乙醇胺，相比于常规的其它催化剂(例如一乙醇胺、二乙醇胺等)在本发明的反应体系中催化效果更好。

根据本发明的一些优选方面，所述聚醚多元醇为选自聚乙二醇1000、聚乙二醇4000和聚乙二醇6000中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些优选方面，所述双酚A型环氧树脂的分子量为300-500。

根据本发明的一些优选方面，所述超支化环氧树脂为超支化环氧树脂E102和/或超支化环氧树脂E103。

根据本发明的一些优选方面，所述水性氨基树脂为选自甲醚化三聚氰胺树脂、高亚氨基甲基化三聚氰胺树脂和甲醚化脲醛树脂中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些优选方面，所述超支化聚酰胺树脂为选自超支化聚酰胺树脂HPN202、超支化聚酰胺树脂N102、超支化聚酰胺树脂N103中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些优选方面，所述超支化聚磷酸酯为选自超支化聚磷酸酯HPP-101、超支化聚磷酸酯HPP-102、超支化聚磷酸酯HPP-103中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些具体方面，以质量百分含量计，所述原料还包括0.1-0.3％的水性润湿剂、0.1-0.3％的水性消泡剂。

根据本发明的一些具体方面，所述水性润湿剂为炔二醇及其衍生物、聚醚改性硅氧烷、氟硅聚合物。

根据本发明的一些具体方面，所述水性消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅、聚硅氧烷。

根据本发明的一些具体且优选的方面，本发明中采用的水均为去离子水。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的阻燃型水性绝缘漆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)超支化水性环氧树脂乳液的制备

将配方量的聚醚多元醇、双酚A型环氧树脂、超支化环氧树脂和三乙醇胺混合，在80-90℃下反应，加入水，分散，制成水性环氧树脂乳液；

(2)阻燃型水性绝缘漆的制备

按照配方量称取各原料，混匀，制成所述阻燃型水性绝缘漆。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的阻燃型水性绝缘漆在电机、电子变压器中的应用。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的阻燃型水性绝缘漆配方中，创新地引入一种新型的超支化水性环氧树脂，其通过聚醚多元醇、双酚A型环氧树脂和超支化环氧树脂反应制成，然后结合复配的封闭型异氰酸酯、水性氨基树脂和超支化聚酰胺树脂作为固化剂，并结合可在固化时参与反应的超支化聚磷酸酯，使得本发明的绝缘漆在固化反应后，能够获得N-P复配结构以赋予固化物优异的阻燃性能，而且对于固化物的粘接性能以及耐水、耐盐雾等性能也有明显提升，而且配方整体环保性好，克服了现有技术中在阻燃性与其它物化性能难以兼顾的问题，拓宽了水性漆的应用领域，能够较好地应用于对于阻燃性能要求较高的中小电机、电子变压器等行业。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例所用原料均为可商购的工业品。

下述实施例中，如无特殊说明，所有的原料基本来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。

下述中，封闭型异氰酸酯BL3175，购自科思创；水性氨基树脂5303-98，购自上海树脂厂；水性氨基树脂为氰特325；超支化聚酰胺树脂HPN202，购自武汉海博特科技有限公司；超支化聚磷酸酯HPP102，购自武汉海博特科技有限公司；聚乙二醇4000，购自陶氏化学；E51环氧树脂，购自江苏三木集团；超支化环氧树脂E102，购自武汉海博特科技有限公司。

实施例1

本例提供一种阻燃型水性绝缘漆，所述阻燃型水性绝缘漆的原料包括如下组分：

其制备方法包括如下步骤：

(1)超支化水性环氧树脂乳液的制备

将聚乙二醇4000：100g、E51环氧树脂20g、超支化环氧树脂E102:100g和三乙醇胺1g混合，在85±3℃下反应，加入去离子水180g，高速分散机1000rpm分散1小时，制成水性环氧树脂乳液，固含量为55％；

(2)阻燃型水性绝缘漆的制备

按照配方量称取去离子水150g以及其它各原料，搅拌混匀，制成所述阻燃型水性绝缘漆。

实施例2

本例提供一种阻燃型水性绝缘漆，所述阻燃型水性绝缘漆的原料包括如下组分：

其制备方法包括如下步骤：

(1)超支化水性环氧树脂乳液的制备

将聚乙二醇4000：100g、E51环氧树脂30g、超支化环氧树脂E102:90g和三乙醇胺1g混合，在85±3℃下反应2h，加入去离子水180g，高速分散机1000rpm分散1小时，制成水性环氧树脂乳液，固含量为55％；

(2)阻燃型水性绝缘漆的制备

按照配方量称取去离子水150g以及其它各原料，搅拌混匀，制成所述阻燃型水性绝缘漆。

实施例3

本例提供一种阻燃型水性绝缘漆，所述阻燃型水性绝缘漆的原料包括如下组分：

其制备方法包括如下步骤：

(1)超支化水性环氧树脂乳液的制备

将聚乙二醇4000：100g、E51环氧树脂40g、超支化环氧树脂E102:80g和三乙醇胺1g混合，在85±3℃下反应2h，加入去离子水180g，高速分散机1000rpm分散1小时，制成水性环氧树脂乳液，固含量为55％；

(2)阻燃型水性绝缘漆的制备

按照配方量称取去离子水150g以及其它各原料，搅拌混匀，制成所述阻燃型水性绝缘漆。

实施例4

本例提供一种阻燃型水性绝缘漆，所述阻燃型水性绝缘漆的原料包括如下组分：

其制备方法包括如下步骤：

(1)超支化水性环氧树脂乳液的制备

将聚乙二醇4000：100g、E51环氧树脂40g、超支化环氧树脂E102:80g和三乙醇胺1g混合，在85±3℃下反应2h，加入去离子水180g，高速分散机1000rpm分散1小时，制成水性环氧树脂乳液，固含量为55％；

(2)阻燃型水性绝缘漆的制备

按照配方量称取去离子水150g以及其它各原料，搅拌混匀，制成所述阻燃型水性绝缘漆。

对比例1

基本同实施例1，其区别仅在于：将“超支化水性环氧树脂乳液”替换为市售的“水性环氧树脂乳液(购自上海元邦，牌号YPE20W55)”。

对比例2

基本同实施例1，其区别仅在于：不加封闭型异氰酸酯BL3175，调整水性氨基树脂5303-98为25g。

对比例3

基本同实施例1，其区别仅在于：不加超支化聚酰胺树脂HPN202,调整水性氨基树脂5303-98为10g。

性能测试

将上述实施例1-4以及对比例1-3所获得的水性绝缘漆在130℃下固化，并进行如下一些性能测试，具体结果参见表1。

表1

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种阻燃型水性绝缘漆，其特征在于，以质量百分含量计，所述阻燃型水性绝缘漆的原料包括如下组分：

超支化水性环氧树脂乳液 30-40%

封闭型异氰酸酯 5-10%

水性氨基树脂 1-5%

超支化聚酰胺树脂 1-5%

超支化聚磷酸酯 5-10%

第一溶剂 40-55%；

所述超支化水性环氧树脂乳液通过使聚醚多元醇、双酚A型环氧树脂和超支化环氧树脂在催化剂存在下，在80-90℃下反应后分散在第二溶剂中制成，所述超支化水性环氧树脂乳液的固含量为50-60％，所述第一溶剂、所述第二溶剂均为水，所述催化剂为三乙醇胺；

所述聚醚多元醇、所述双酚A型环氧树脂和所述超支化环氧树脂的投料质量比为2-5∶1∶2-5；所述聚醚多元醇为选自聚乙二醇1000、聚乙二醇4000和聚乙二醇6000中的一种或多种的组合；所述双酚A型环氧树脂的分子量为300-500；所述超支化环氧树脂为超支化环氧树脂E102和/或超支化环氧树脂E103；

所述超支化聚磷酸酯为选自超支化聚磷酸酯HPP-101、超支化聚磷酸酯HPP-102、超支化聚磷酸酯HPP-103中的一种或多种的组合。

2.根据权利要求1所述的阻燃型水性绝缘漆，其特征在于，所述封闭型异氰酸酯、所述水性氨基树脂和所述超支化聚酰胺树脂的投料质量比为1∶0.2-0.5∶0.2-0.5。

3.根据权利要求1所述的阻燃型水性绝缘漆，其特征在于，所述水性氨基树脂为选自甲醚化三聚氰胺树脂、高亚氨基甲基化三聚氰胺树脂和甲醚化脲醛树脂中的一种或多种的组合；所述超支化聚酰胺树脂为选自超支化聚酰胺树脂HPN202、超支化聚酰胺树脂N102、超支化聚酰胺树脂N103中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的阻燃型水性绝缘漆，其特征在于，以质量百分含量计，所述原料还包括0.1-0.3％的水性润湿剂、0.1-0.3％的水性消泡剂。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的阻燃型水性绝缘漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)超支化水性环氧树脂乳液的制备

将配方量的聚醚多元醇、双酚A型环氧树脂、超支化环氧树脂和三乙醇胺混合，在80-90℃下反应，加入水，分散，制成水性环氧树脂乳液；

(2)阻燃型水性绝缘漆的制备

按照配方量称取各原料，混匀，制成所述阻燃型水性绝缘漆。

6.一种权利要求1-4中任一项所述的阻燃型水性绝缘漆在电机、电子变压器中的应用。