CN113337172A - 水性丙烯酯酯类绝缘漆及其制备方法 - Google Patents

水性丙烯酯酯类绝缘漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水性丙烯酯酯类绝缘漆及其制备方法，水性丙烯酯酯类绝缘漆的原料包括以下重量份的各组分：软单体25～38份，硬单体62～78份，附着力单体1～10份，含双键的磷酸酯单体1～8份，交联单体2～6份，乳化剂2～6份，引发剂0.2～0.4份，水150～170份。该绝缘漆引入了含双键的磷酸酯单体，使磷酸酯基团与金属基材表面的阳离子结合形成致密的磷酸酯盐，降低基材表面游离金属离子的浓度，从而使金属钝化，阻止金属与水或者其它介质接触，达到优异的防腐蚀效果。该绝缘漆的制备方法，通过半连续预乳化工艺合成具有核壳结构的绝缘漆树脂，提升了绝缘漆的性能，并使其耐水性得到相应的提升，增强了其防腐蚀效果。

Description

水性丙烯酯酯类绝缘漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及绝缘漆树脂技术领域，特别涉及一种水性丙烯酯酯类绝缘漆及其制备方法。
背景技术
绝缘漆主要应用于电气绝缘领域，它能够保护电机不受腐蚀生锈，提供稳定的磁通量以及提供绝缘性能。目前绝缘漆主要用环氧、醇酸、聚酯等树脂作为成膜物质，其大多为溶剂型组分，其中水性绝缘漆重点在于防腐蚀。金属材料的腐蚀是由于金属与外界发生电化学或者化学作用产生氧化物，从金属单质高能状态变化为氧化物的低能状态，因此在热力学上金属腐蚀属于自发过程。金属腐蚀会带来严重的危害与损失，全球因腐蚀造成的损失每年近万亿美元。
水性绝缘漆中一般利用丙烯酸酯对金属优良的附着力达到防腐蚀的目的。现有的丙烯酸酯防腐乳液，成膜后致密性低，水和氧气渗透率高，防腐蚀效果达不到要求；且丙烯酸乳液成膜后耐水性差，热粘冷脆，也不利于防腐蚀。
发明内容
本发明提供了一种水性丙烯酯酯类绝缘漆及其制备方法，以解决现有技术中水性绝缘漆成膜后致密性低、耐水性差的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种水性丙烯酯酯类绝缘漆，所述水性丙烯酯酯类绝缘漆的原料包括以下重量份的各组分：软单体25～38份，硬单体62～78份，附着力单体1～10份，含双键的磷酸酯单体1～8份，交联单体2～6份，乳化剂2～6份，引发剂0.2～0.4份，水150～170份。
进一步地，所述软单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、衣康酸二丁酯中的一种或几种；和/或所述硬单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。
进一步地，所述附着力单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、环三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯中的一种或几种。
进一步地，所述交联单体包括二乙二醇二甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。
进一步地，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种。
进一步地，所述水性丙烯酯酯类绝缘漆的原料包括以下重量份的各组分：软单体27～33份，硬单体67～73份，附着力单体5～6份，含双键的磷酸酯单体3～4份，交联单体2～3份，乳化剂2～3份，引发剂0.2～0.4份，水150～170份。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：S1、将原料中的所述附着力单体分为2份，将所述乳化剂分为3份，将所述引发剂分为3份；核层单体的乳化：将原料中所述软单体与所述硬单体混合并加入第一份所述附着力单体得到核层单体，将第一份所述乳化剂中加入水，分散后加入至核层单体中，然后加入第一份所述引发剂，得到乳化后的核层单体；壳层单体的乳化：将第二份所述乳化剂中加入水，分散后再加入所述含双键的磷酸酯单体、所述交联单体及第二份所述附着力单体，乳化完成后加入第二份所述引发剂，得到乳化后的壳层单体；
S2、聚合：将第三份所述乳化剂和水混合并升温至聚合温度，然后加入第三份所述引发剂并开始滴加所述乳化后的核层单体；滴加完成后，继续滴加所述乳化后的壳层单体后进行保温；然后调节PH值至碱性，即可得到所述水性丙烯酯酯类绝缘漆。
进一步地，所述步骤S1所述核层单体的乳化过程中，第一份所述附着力单体的重量份为所述附着力单体总重量份的1/3；和/或，所述核层单体的重量份为总单体重量份的2/3，第一份所述乳化剂的重量份为所述乳化剂总重量份的1/2；和/或，所述核层单体的玻璃化温度为25℃～30℃。
进一步地，所述步骤S1所述壳层单体的乳化过程中，第二份所述乳化剂的重量份为所述乳化剂总重量份的1/4；第二份所述附着力单体的重量份为所述附着力单体总重量份的2/3；和/或，所述壳层单体的玻璃化温度为5℃～15℃。
进一步地，所述步骤S2中，所述聚合温度为80℃～90℃；和/或，所述乳化后的核层单体的滴加时间为2.5h～3h；所述乳化后的壳层单体的滴加时间为0.8h～1.2h；所述保温的时间为1.5h～3h。
本发明提供的水性丙烯酯酯类绝缘漆，引入了含双键的磷酸酯单体，使磷酸酯基团与金属基材表面的阳离子结合形成致密的磷酸酯盐，降低基材表面游离金属离子的浓度，从而使金属钝化，阻止金属与水或者其它介质接触，达到优异的防腐蚀效果；另外，在水性丙烯酯酯类绝缘漆中添加含双键的磷酸酯单体改性水性丙烯酯酯类绝缘漆，能够提高交联度，增强水性丙烯酯酯类绝缘漆树脂对金属基材的附着力，相对于常用的环氧绝缘漆适用期长，成本低。将上述水性丙烯酯酯类绝缘漆涂布于电机表面并烘干，对电机表面的粘结效果好，防腐蚀性能佳。
本发明的水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，通过半连续预乳化工艺合成具有核壳结构的水性丙烯酯酯类绝缘漆树脂，提升了水性丙烯酯酯类绝缘漆的性能，并使其耐水性得到相应的提升，增强了水性丙烯酯酯类绝缘漆的防腐蚀效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本申请实施例的第一方面，提供了一种水性丙烯酯酯类绝缘漆，其原料包括以下重量份的各组分：软单体25～38份，硬单体62～78份，附着力单体1～10份，含双键的磷酸酯单体1～8份，交联单体2～6份，乳化剂2～6份，引发剂0.2～0.4份，水150～170份。
本申请实施例的水性丙烯酯酯类绝缘漆，引入了含双键的磷酸酯单体，使磷酸酯基团与金属基材表面的阳离子结合形成致密的磷酸酯盐，降低基材表面游离金属离子的浓度，从而使金属钝化，阻止金属与水或者其它介质接触，达到优异的防腐蚀效果；另外，在水性丙烯酯酯类绝缘漆中添加含双键的磷酸酯单体改性水性丙烯酯酯类绝缘漆，能够提高交联度，增强水性丙烯酯酯类绝缘漆树脂对金属基材的附着力，相对于常用的环氧绝缘漆适用期长，成本低。将上述水性丙烯酯酯类绝缘漆涂布于电机表面并烘干，对电机表面的粘结效果好，防腐蚀性能佳。
进一步地，水性丙烯酯酯类绝缘漆的原料包括以下重量份的各组分：软单体27～33份，硬单体67～73份，附着力单体5～6份，含双键的磷酸酯单体3～4份，交联单体2～3份，乳化剂2～3份，引发剂0.2～0.4份，水150～170份。其中，含双键的磷酸酯单体的牌号选用PAM-100、PAM-200、PM-2中的一种或几种。乳化剂选用RE-610或者NP-10P。
一些实施例中，交联单体包括二乙二醇二甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。本申请实施例中，添加上述多官能团单体作为交联单体，能够提高树脂的交联密度从而达到耐水防腐蚀的目的。
本申请实施例的第二方面，提供了一种上述水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将原料中的附着力单体分为2份，将乳化剂分为3份，将引发剂分为3份；核层单体的乳化：将原料中软单体与硬单体混合并加入第一份附着力单体得到核层单体，将第一份乳化剂中加入水，分散后加入到核层单体中，然后加入第一份引发剂，得到乳化后的核层单体；壳层单体的乳化：将第二份乳化剂中加入水，分散后再加入含双键的磷酸酯单体、交联单体及第二份附着力单体，乳化完成后加入第二份引发剂，得到乳化后的壳层单体；
S2、聚合：将第三份乳化剂和水混合并升温至聚合温度，然后加入第三份引发剂并开始滴加乳化后的核层单体；滴加完成后，继续滴加乳化后的壳层单体后进行保温；然后调节PH值至碱性，即可得到水性丙烯酯酯类绝缘漆。
本申请实施例中水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，通过半连续预乳化工艺合成具有核壳结构的水性丙烯酯酯类绝缘漆树脂，提升了水性丙烯酯酯类绝缘漆的性能，并使其耐水性得到相应的提升，增强了水性丙烯酯酯类绝缘漆的防腐蚀效果。
通过上述制备方法制备得到的水性丙烯酯酯类绝缘漆树脂为硬核软壳结构，软壳结构的玻璃化温度一般较低，有利于乳胶粒的融合，在金属基材表面的成膜效果更好，从而有利于阻挡外界水分，增强防腐蚀的效果。本申请实施例中，壳层单体的玻璃化温度为5℃～15℃。
一些实施例中，步骤S1核层单体的乳化过程中，第一份附着力单体的重量份为附着力单体总重量份的1/3。核层单体的重量份为总单体重量份的2/3。第一份乳化剂的重量份为乳化剂总重量份的1/2。核层单体的玻璃化温度为25℃～30℃。
一些实施例中，步骤S1壳层单体的乳化过程中，第二份乳化剂的重量份为乳化剂总重量份的1/4。第二份附着力单体的重量份为附着力单体总重量份的2/3。
一些实施例中，步骤S2中聚合温度为80℃～90℃。乳化后的核层单体的滴加时间为2.5h～3h。乳化后的壳层单体的滴加时间为0.8h～1.2h。保温的时间为1.5h～3h。
以下实施例中的各试剂均为市售。
实施例1
一种水性丙烯酯酯类绝缘漆，其原料包括以下重量份的各组分：软单体丙烯酸丁酯30份，硬单体苯乙烯70份，附着力单体丙烯酸2份和甲基丙烯酸3份，含双键的磷酸酯单体PAM-100 3份，交联单体二乙二醇二甲基丙烯酸酯1份和邻苯二甲酸二烯丙酯1份，乳化剂RE-610 3份，引发剂过硫酸铵0.3份，去离子水150份。
上述水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：
1、将原料中的附着力单体分为2份，将乳化剂分为3份，将引发剂分为3份；
2、核层单体的乳化：将原料中软单体与硬单体混合并加入第一份附着力单体得到核层单体；将第一份乳化剂中加入单体量1/3的去离子水，分散10分钟后加入到核层单体中，然后加入第一份引发剂，得到乳化后的核层单体；其中，第一份附着力单体的重量份为附着力单体总重量份的1/3。第一份乳化剂的重量份为乳化剂总重量份的1/2。第一份引发剂的重量份为引发剂总重量份的4/9。核层单体的重量份为总单体重量份的2/3。
3、壳层单体的乳化：将第二份乳化剂中加入单体量1/3的去离子水，分散10分钟后再加入含双键的磷酸酯单体、交联单体及第二份附着力单体，乳化完成后加入第二份引发剂，得到乳化后的壳层单体；其中，第二份乳化剂的重量份为乳化剂总重量份的1/4。第二份附着力单体的重量份为附着力单体总重量份的2/3。第二份引发剂的重量份为引发剂总重量份的2/9。
4、聚合：将第三份乳化剂和水混合加入反应釜中并升温至84℃，恒温84℃后加入第三份引发剂并开始滴加乳化后的核层单体，滴加2.5h；滴加完成后，继续滴加乳化后的壳层单体后进行保温，滴加时间为1h，保温1h，补加单体量万分之四的引发剂后继续保温1h；然后降至室温，调节PH值至碱性，过滤即可得到水性丙烯酯酯类绝缘漆。其中，第三份乳化剂的重量份为乳化剂总重量份的1/4。第三份引发剂的重量份为引发剂总重量份的1/3。
实施例2
一种水性丙烯酯酯类绝缘漆，其原料包括以下重量份的各组分：软单体丙烯酸异辛酯20份和衣康酸二丁酯13份，硬单体甲基丙烯酸甲酯70份，附着力单体丙烯酸2份和衣康酸2份、环三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯2份，含双键的磷酸酯单体PAM-200 4份，交联单体二乙二醇二甲基丙烯酸酯2份和甲基丙烯酸缩水甘油酯1份，乳化剂NP-10P 3份，引发剂过硫酸钾0.3份，去离子水170份。
上述水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：
1、将原料中的附着力单体分为2份，将乳化剂分为3份，将引发剂分为3份；
2、核层单体的乳化：将原料中软单体与硬单体混合并加入第一份附着力单体得到核层单体；将第一份乳化剂中加入单体量1/3的去离子水，分散10分钟后加入到核层单体中，然后加入第一份引发剂，得到乳化后的核层单体；其中，第一份附着力单体的重量份为附着力单体总重量份的1/3。第一份乳化剂的重量份为乳化剂总重量份的1/2。第一份引发剂的重量份为引发剂总重量份的4/9。核层单体的重量份为总单体重量份的2/3。
3、壳层单体的乳化：将第二份乳化剂中加入单体量1/3的去离子水，分散10分钟后再加入含双键的磷酸酯单体、交联单体及第二份附着力单体，乳化完成后加入第二份引发剂，得到乳化后的壳层单体；其中，第二份乳化剂的重量份为乳化剂总重量份的1/4。第二份附着力单体的重量份为附着力单体总重量份的2/3。第二份引发剂的重量份为引发剂总重量份的2/9。
4、聚合：将第三份乳化剂和水混合加入反应釜中并升温至84℃，恒温84℃后加入第三份引发剂并开始滴加乳化后的核层单体，滴加2.5h；滴加完成后，继续滴加乳化后的壳层单体后进行保温，滴加时间为1h，保温1h，补加单体量万分之四的引发剂后继续保温1h；然后降至室温，调节PH值至碱性，过滤即可得到水性丙烯酯酯类绝缘漆。其中，第三份乳化剂的重量份为乳化剂总重量份的1/4。第三份引发剂的重量份为引发剂总重量份的1/3。
上述实施例1、实施例2的水性丙烯酯酯类绝缘漆与市售的丙烯酸酯乳液在电机定子表面分别形成漆膜，并对漆膜分别进行80℃耐水测试、5％氯化钠盐雾测试，实验结果如下。从表1、表2的结果可以看出，本申请实施例的水性丙烯酯酯类绝缘漆耐腐蚀性能优异。
表1漆膜80℃耐水测试
Figure BDA0003114514220000071
表2 5％氯化钠盐雾测试
Figure BDA0003114514220000081
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水性丙烯酯酯类绝缘漆，其特征在于，所述水性丙烯酯酯类绝缘漆的原料包括以下重量份的各组分：
软单体25～38份，硬单体62～78份，附着力单体1～10份，含双键的磷酸酯单体1～8份，交联单体2～6份，乳化剂2～6份，引发剂0.2～0.4份，水150～170份。
2.根据权利要求1所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆，其特征在于，所述软单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、衣康酸二丁酯中的一种或几种；和/或
所述硬单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆，其特征在于，所述附着力单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、环三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆，其特征在于，所述交联单体包括二乙二醇二甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆，其特征在于，所述水性丙烯酯酯类绝缘漆的原料包括以下重量份的各组分：
软单体27～33份，硬单体67～73份，附着力单体5～6份，含双键的磷酸酯单体3～4份，交联单体2～3份，乳化剂2～3份，引发剂0.2～0.4份，水150～170份。
7.一种水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，用于制备权利要求1至6任意一项所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆，包括以下步骤：
S1、将原料中的所述附着力单体分为2份，将所述乳化剂分为3份，将所述引发剂分为3份；
核层单体的乳化：将原料中所述软单体与所述硬单体混合并加入第一份所述附着力单体得到核层单体，将第一份所述乳化剂中加入水，分散后加入至核层单体中，然后加入第一份所述引发剂，得到乳化后的核层单体；
壳层单体的乳化：将第二份所述乳化剂中加入水，分散后再加入所述含双键的磷酸酯单体、所述交联单体及第二份所述附着力单体，乳化完成后加入第二份所述引发剂，得到乳化后的壳层单体；
S2、聚合：将第三份所述乳化剂和水混合并升温至聚合温度，然后加入第三份所述引发剂并开始滴加所述乳化后的核层单体；滴加完成后，继续滴加所述乳化后的壳层单体后进行保温；然后调节PH值至碱性，即可得到所述水性丙烯酯酯类绝缘漆。
8.根据权利要求7所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S1所述核层单体的乳化过程中，第一份所述附着力单体的重量份为所述附着力单体总重量份的1/3；
和/或，所述核层单体的重量份为总单体重量份的2/3，第一份所述乳化剂的重量份为所述乳化剂总重量份的1/2；
和/或，所述核层单体的玻璃化温度为25℃～30℃。
9.根据权利要求7所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S1所述壳层单体的乳化过程中，第二份所述乳化剂的重量份为所述乳化剂总重量份的1/4；第二份所述附着力单体的重量份为所述附着力单体总重量份的2/3；
和/或，所述壳层单体的玻璃化温度为5℃～15℃。
10.根据权利要求7所述的水性丙烯酯酯类绝缘漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述聚合温度为80℃～90℃；
和/或，所述乳化后的核层单体的滴加时间为2.5h～3h；所述乳化后的壳层单体的滴加时间为0.8h～1.2h；所述保温的时间为1.5h～3h。
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