CN114989691B - 一种硅钢自粘接涂层及工艺 - Google Patents

一种硅钢自粘接涂层及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅钢自粘接涂层及工艺，其中一种硅钢自粘接涂层，由以下重量份数的组分组成，十二烷基硫酸钠8份，去离子水500份，甲醛合次硫酸氢钠1.2份，叔丁基过氧化氢1.6份，环氧树脂70‑90份，封闭异氰酸酯105‑135份，苯乙烯98‑128份，甲基丙烯酸4份，甲基丙烯酸甲酯23‑28份，丙烯酸丁酯50‑65份，氨水100份。该自粘结涂层具有特殊的附着力和优异的绝缘性，提高了发动机铁芯的刚性和发动机的效率，具有广泛的应用前景。环保厚涂层具有优异的绝缘性和耐高温性，适用于大中型发动机。环保超厚涂层具有优异的绝缘性和收缩性，适用于大型发电机。发展趋势是开发和改进具有较高参数、用于生产节能终端产品的环保涂层。

Description

一种硅钢自粘接涂层及工艺
技术领域
本发明属于自粘结涂层领域，具体涉及一种硅钢自粘接涂层及工艺。
背景技术
目前，具有自粘结涂层的硅钢的主要应用领域是磁悬浮铁路线。电力机车牵引发动机的部分铁芯在生产过程中必须使用自粘结涂层。使用粘合剂的粘合不能达到期望的效果。自粘结涂层是这部分铁芯的最佳选择。由于性能优异，自粘结涂层也可用于牵引电机铁芯的其他部位。
自粘结涂层在高精度和高附加值技术领域发挥着重要作用。例如，用于生产高能离子加速器的大芯；用于生产高质量的声音装置等。具有自粘结涂层的硅钢用于制造新能源汽车，风力发电，线性电机，电梯电机，起重机电机，高速电机，混合电机和电磁感应加热器。这种涂层具有广泛的应用前景。
硅钢绝缘涂层主要分为三种类型：有机涂层、无机涂层和半有机涂层。目前，国内外的硅钢厂家主要采用半有机涂层且多为含铬涂层。
使用这样的涂层在生产，喷涂、废物处理时，会对人员的健康带来风险，特别是涂层中的六价铬，具有高毒性和高致癌性的特点。虽然六价铬在涂层烧结硬化过程中可以转化为低毒的三价铬，但在一定的环境条件下，三价铬仍会转化为六价铬，这会导致环境污染。随着环保意识的提高，人们认识到含铬涂层对人体健康和自然环境具有严重的负面影响。
并且现有的半有机涂层在使用时，不具备绝缘性，导致在使用过程中，容易被外界因素所干扰，从而会对铁芯性能造成影响，并且现有的自粘结涂层的耐温性一般，也会使得因铁芯温度上升，限制铁芯的性能，不利于大型电机等设备的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅钢自粘接涂层及工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硅钢自粘接涂层及工艺，具体包括如下操作步骤：
一种硅钢自粘接涂层，由以下重量份数的组分组成，十二烷基硫酸钠8份，去离子水500份，甲醛合次硫酸氢钠1.2份，叔丁基过氧化氢1.6份，环氧树脂70-90份，封闭异氰酸酯105-135份，苯乙烯98-128份，甲基丙烯酸4份，甲基丙烯酸甲酯23-28份，丙烯酸丁酯50-65份，氨水100份。
一种硅钢自粘接涂层制备工艺，具体包括如下操作步骤：
S1：将环氧树脂80g、封闭型异氰酸酯120g、甲基丙烯酸甲酯28g、苯乙烯108g、丙烯酸丁酯60g、甲基丙烯酸4g依次投入反应釜中，然后将十二烷基硫酸钠8g、去离子水500g投入反应釜中继续搅拌，至搅拌分散均匀形成稳定的第一乳化液；
S2：将第一乳化液放入另一烧杯中并配备冷却装置，将超声波振头插入第一乳化液的液面中进行超声处理，期间保持温度不高于55℃，得到第二乳化液；将第二乳化液注入反应釜中，开启搅拌；
S3：将甲醛合次硫酸氢钠1.2g溶于50g去离子水中，制备还原剂溶液；将叔丁基过氧化氢1.6g溶于50g去离子水中，制成氧化剂溶液；
S4：将反应釜中第二乳化液加热至65℃，加入0.1g硫酸亚铁，并且开始匀速滴加还原剂溶液，3h滴加完；在滴加还原剂溶液的计时开始1h后，同时开始匀速滴加氧化剂溶液，3小时滴加完；
S5：滴加氧化剂溶液和还原剂溶液完成后，继续保持温度65℃～67℃进行反应1h，反应完全后，冷却至室温，加入适量氨水，随后出料，过滤，得到自粘结涂层乳液。
作为优选，所述S1中搅拌的时间为统一为20min且搅拌转速为100r/min。
作为优选，所述S2中超声处理的时间为5min且处理频率为20KHz。
作为优选，所述S4中滴加还原剂溶液和氧化剂溶液期间控制反应釜内温度在65℃～67℃。
作为优选，所述S5中氨水的pH数值为至7-8。
本发明的技术效果和优点：
通过本涂层中加入的材料，使得本环保薄涂层的特性得到了显著改善，具有优异的绝缘性能，并成功地取代了含铬涂层，同时具有广泛的应用前景。该自粘结涂层具有特殊的附着力和优异的绝缘性，提高了发动机铁芯的刚性和发动机的效率，具有广泛的应用前景。环保厚涂层具有优异的绝缘性和耐高温性，适用于大中型发动机。环保超厚涂层具有优异的绝缘性和收缩性，适用于大型发电机。发展趋势是开发和改进具有较高参数、用于生产节能终端产品的环保涂层；
通过甲醛合次硫酸氢钠和叔丁基过氧化氢均采用水溶液形式加入至材料内且特点是热稳定性好，使用安全，易于控制，从而使得本涂层的具有耐热性能，其中本涂层通过基于环氧树脂内进行组合，从而使得本涂层基础耐热性和绝缘性得到保证，并且利用丙烯酸丁酯可以使得多个材料可以得到有效粘合，以保证在完成制备后本涂层的稳定性；
本发明先将环氧树脂、封闭型异氰酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、十二烷基硫酸钠、去离子水混合得到的第一乳化液，再通过对第一乳化液进行超声波处理得到第二乳化液，通过物理超声方法使第一乳化液环氧树脂和封闭异氰酸酯充分包裹形成较为细小的乳化颗粒，最后再在第二乳化液中先加入还原剂溶液后加入氧化剂溶液进行化学反应，本发明通过物理方法和化学方法的联合作用，实现聚丙烯酸酯包埋环氧和封闭异氰酸酯，提高了环氧和封闭异氰酸酯在乳液中的稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种硅钢自粘接涂层，由以下重量份数的组分组成，十二烷基硫酸钠8份，去离子水500份，甲醛合次硫酸氢钠1.2份，叔丁基过氧化氢1.6份，环氧树脂70-90份，封闭异氰酸酯105-135份，苯乙烯98-128份，甲基丙烯酸4份，甲基丙烯酸甲酯23-28份，丙烯酸丁酯50-65份，氨水100份。
实施例1
一种硅钢自粘接涂层制备工艺，具体包括如下操作步骤：
S1、将环氧树脂80g、封闭型异氰酸酯120g、甲基丙烯酸甲酯28g、苯乙烯108g、丙烯酸丁酯60g、甲基丙烯酸4g依次投入反应釜中，搅拌20min，转速为100r/min，然后将十二烷基硫酸钠8g、去离子水500g投入反应釜中继续搅拌20min，转速为100r/min，至搅拌分散均匀形成稳定的第一乳化液；
S2、将第一乳化液放入另一烧杯中并配备冷却装置，将超声波振头插入第一乳化液的液面中，超声处理5min，频率为20KHz，期间保持温度不高于55℃，得到第二乳化液；将第二乳化液注入反应釜中，开启搅拌；
S3、将甲醛合次硫酸氢钠1.2g溶于50g去离子水中，制备还原剂溶液；将叔丁基过氧化氢1.6g溶于50g去离子水中，制成氧化剂溶液；
S4、将反应釜中第二乳化液加热至65℃，加入0.1g硫酸亚铁，并且开始匀速滴加还原剂溶液，3h滴加完；在滴加还原剂溶液的计时开始1h后，同时开始匀速滴加氧化剂溶液，3小时滴加完，滴加还原剂溶液和氧化剂溶液期间控制反应釜内温度在65℃～67℃；
S5、滴加氧化剂溶液和还原剂溶液完成后，继续保持温度65℃～67℃进行反应1h，反应完全后，冷却至室温，加入适量氨水调节pH值至7，出料，过滤，得到自粘结涂层乳液。
实施例2
一种硅钢自粘接涂层制备工艺，具体包括如下操作步骤：
S1、将环氧树脂70g、封闭型异氰酸酯105g、甲基丙烯酸甲酯28g、苯乙烯128g、丙烯酸丁酯65g、甲基丙烯酸4g依次投入反应釜中，搅拌20min，转速为100r/min，然后将十二烷基硫酸钠8g、去离子水500g投入反应釜中继续搅拌20min，转速为100r/min，至搅拌分散均匀形成稳定的第一乳化液；
S2、将第一乳化液放入另一烧杯中并配备冷却装置，将超声波振头插入第一乳化液的液面中，超声处理5min，频率为20KHz，期间保持温度不高于55℃，得到第二乳化液；将第二乳化液注入反应釜中，开启搅拌；
S3、将甲醛合次硫酸氢钠1.2g溶于50g去离子水中，制备还原剂溶液；将叔丁基过氧化氢1.6g溶于50g去离子水中，制成氧化剂溶液；
S4、将反应釜中第二乳化液加热至65℃，加入0.1g硫酸亚铁，并且开始匀速滴加还原剂溶液，3h滴加完；在滴加还原剂溶液的计时开始1h后，同时开始匀速滴加氧化剂溶液，3小时滴加完，滴加还原剂溶液和氧化剂溶液期间控制反应釜内温度在65℃～67℃；
S5、滴加氧化剂溶液和还原剂溶液完成后，继续保持温度65℃～67℃进行反应1h，反应完全后，冷却至室温，加入适量氨水调节pH值至7，出料，过滤，得到自粘结涂层乳液。
实施例3
一种硅钢自粘接涂层制备工艺，具体包括如下操作步骤：
S1、将环氧树脂90g、封闭型异氰酸酯135g、甲基丙烯酸甲酯23g、苯乙烯98g、丙烯酸丁酯50g、甲基丙烯酸4g依次投入反应釜中，搅拌20min，转速为100r/min，然后将十二烷基硫酸钠8g、去离子水500g投入反应釜中继续搅拌20min，转速为100r/min，至搅拌分散均匀形成稳定的第一乳化液；
S2、将第一乳化液放入另一烧杯中并配备冷却装置，将超声波振头插入第一乳化液的液面中，超声处理5min，频率为20KHz，期间保持温度不高于55℃，得到第二乳化液；将第二乳化液注入反应釜中，开启搅拌；
S3、将甲醛合次硫酸氢钠1.2g溶于50g去离子水中，制备还原剂溶液；将叔丁基过氧化氢1.6g溶于50g去离子水中，制成氧化剂溶液；
S4、将反应釜中第二乳化液加热至65℃，加入0.1g硫酸亚铁，并且开始匀速滴加还原剂溶液，3h滴加完；在滴加还原剂溶液的计时开始1h后，同时开始匀速滴加氧化剂溶液，3小时滴加完，滴加还原剂溶液和氧化剂溶液期间控制反应釜内温度在65℃～67℃；
S5、滴加氧化剂溶液和还原剂溶液完成后，继续保持温度65℃～67℃进行反应1h，反应完全后，冷却至室温，加入适量氨水调节pH值至7，出料，过滤，得到自粘结涂层乳液。
通过本涂层中加入了十二烷基硫酸钠，且具有去污、乳化和优异的发泡力，使得本涂层在制备过程中在较宽pH值的水溶液中的稳定性和易于合成，提高制备成功率，并且十二烷基硫酸钠价格低廉合适制作生产，其中采用去离子水，因去除了水中的离子状杂质，使得在制备过程中材料之间的反应更为稳定；
通过甲醛合次硫酸氢钠和叔丁基过氧化氢均采用水溶液形式加入至材料内且特点是热稳定性好，使用安全，易于控制，从而使得本涂层的具有耐热性能，其中本涂层通过基于环氧树脂内进行组合，从而使得本涂层基础耐热性和绝缘性得到保证，并且利用丙烯酸丁酯可以使得多个材料可以得到有效粘合，以保证在完成制备后本涂层的稳定性。
环保薄涂层的特性得到了显著改善，具有优异的绝缘性能，并成功地取代了含铬涂层，同时具有广泛的应用前景。该自粘结涂层具有特殊的附着力和优异的绝缘性，提高了发动机铁芯的刚性和发动机的效率，具有广泛的应用前景。环保厚涂层具有优异的绝缘性和耐高温性，适用于大中型发动机。环保超厚涂层具有优异的绝缘性和收缩性，适用于大型发电机。发展趋势是开发和改进具有较高参数、用于生产节能终端产品的环保涂层。
半有机含铬涂层是指综合性能优异的薄型C5涂层，以满足常规中小型发动机的要求。
根据加工工艺和最终产品的特性，可以使用不同的涂层厚度。焊接要求高的用户通常使用薄涂层钢，绝缘要求高的用户通常使用厚涂层钢。现有的半有机含铬涂层的主要参数见表1。
表1
Figure GDA0004102900970000071
自粘结涂层是一种属于C3型的有机涂层，是一种新型的硅钢涂层。具有这种涂层的硅钢经过切割、冲压、成芯，然后经过压力通常为1～6N/mm2和温度条件加热温度150～300℃，加热时间从1～3小时，产出高机械强度和刚性的产品。
具有自粘结涂层的产品具有优异的功能特性：
(1)良好的冲压性：比半有机含铬涂层高约50％；
(2)低噪音：比焊接型芯低约25％；
(3)发动机运行效率高：与机械紧固方法相比，效率提高了0.23-0.58％；
(4)几乎没有振动：相同测试下，具有自粘结涂层的铁芯。
与焊接型芯不同，实用型芯没有轴向和径向振动。本申请中自粘结涂层的性能参数见表2
表2
Figure GDA0004102900970000081
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种硅钢自粘接涂层制备工艺，其特征在于；具体包括如下操作步骤：
S1：将环氧树脂80g、封闭型异氰酸酯120g、甲基丙烯酸甲酯28g、苯乙烯108g、丙烯酸丁酯60g、甲基丙烯酸4g依次投入反应釜中，然后将十二烷基硫酸钠8g、去离子水500g投入反应釜中继续搅拌，至搅拌分散均匀形成稳定的第一乳化液；
S2：将第一乳化液放入另一烧杯中并配备冷却装置，将超声波振头插入第一乳化液的液面中进行超声处理，期间保持温度不高于55℃，得到第二乳化液；将第二乳化液注入反应釜中，开启搅拌；
S3：将甲醛合次硫酸氢钠1.2g溶于50g去离子水中，制备还原剂溶液；将叔丁基过氧化氢1.6g溶于50g去离子水中，制成氧化剂溶液；
S4：将反应釜中第二乳化液加热至65℃，加入0.1g硫酸亚铁，并且开始匀速滴加还原剂溶液，3h滴加完；在滴加还原剂溶液的计时开始1h后，同时开始匀速滴加氧化剂溶液，3小时滴加完；
S5：滴加氧化剂溶液和还原剂溶液完成后，继续保持温度65℃~67℃进行反应1h，反应完全后，冷却至室温，加入适量氨水，随后出料，过滤，得到自粘接涂层乳液。
2.根据权利要求1所述的一种硅钢自粘接涂层制备工艺，其特征在于；所述S1中搅拌的时间为统一为20min且搅拌转速为100r/min。
3.根据权利要求1所述的一种硅钢自粘接涂层制备工艺，其特征在于；所述S2中超声处理的时间为5min且处理频率为20KHz。
4.根据权利要求1所述的一种硅钢自粘接涂层制备工艺，其特征在于；所述S4中滴加还原剂溶液和氧化剂溶液期间控制反应釜内温度在65℃~67℃。
5.根据权利要求1所述的一种硅钢自粘接涂层制备工艺，其特征在于；所述S5中氨水的pH数值为至7-8。
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