CN115073995A - 一种单组分自干型水溶性绝缘漆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单组分自干型水溶性绝缘漆及其制备方法和应用，该水溶性绝缘漆的原料包含：多元醇、酸酐、中和剂、助溶剂、水、亚麻油酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、引发剂、催干剂；制备：使多元醇、酸酐发生缩聚反应，加入亚麻油酸继续发生缩聚反应，加入甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和引发剂，混合反应，加入中和剂、助溶剂和水，反应，加入催干剂，制得；制备过程中至少控制步骤(3)、步骤(4)在无氧环境中进行；本发明绝缘漆兼具水溶性、快速自干性，以及优异的耐水解性能、柔韧性和耐候性等，而且耐热性好，解决了现有技术中存在的顾此失彼的问题，可以应用于电机和电子变压器等行业。

Description

一种单组分自干型水溶性绝缘漆及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及绝缘材料技术领域，尤其涉及中小电机、电子变压器行业，具体涉及一种单组分自干型水溶性绝缘漆及其制备方法和应用。

背景技术

绝缘漆,也可以叫绝缘涂料,是一种具有电绝缘性的涂料。随着环保要求的提高，部分有机溶剂型绝缘漆正在逐渐被水性绝缘漆替代，然而目前水性绝缘漆大多需要烘烤，或者双组份使用，对操作工艺要求较高，限制其被广泛应用。而基于需要烘烤的问题，有提出自干型绝缘漆的方案，但是却出现了顾此失彼的现象，例如：1、难以做成水性，环保型不佳；2、虽然可以自干，但是耐热性、耐水解性能和耐候性能均不同程度地发生下降甚至明显下降，而且自干速度较慢。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的一个或多个不足，提供一种新型的单组分自干型水溶性绝缘漆，该新型的自干型水溶性绝缘漆解决了现有技术中顾此失彼现象的发生。

本发明同时还提供了一种上述单组分自干型水溶性绝缘漆的制备方法。

本发明同时还提供了一种单组分自干型水溶性绝缘漆在电机、电子变压器中的应用。

为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：一种单组分自干型水溶性绝缘漆，该水溶性绝缘漆的原料包含：多元醇、酸酐、中和剂、助溶剂和水；其中，该水溶性绝缘漆的原料还包含亚麻油酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、引发剂、催干剂，所述亚麻油酸、所述甲基丙烯酸甲酯、所述苯乙烯、所述丙烯酸丁酯、所述丙烯酸的投料摩尔比为1∶1.05-1.5∶0.8-1.1∶1.2-1.7∶0.75-1.2；该水溶性绝缘漆的制备方法包括如下步骤：

(1)使多元醇、酸酐发生缩聚反应，生成第一预聚体；

(2)使第一预聚体与亚麻油酸发生缩聚反应，生成第二预聚体；

(3)使第二预聚体、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸在引发剂存在下混合反应，获得第一反应混合液；

(4)向第一反应混合液中加入中和剂、助溶剂和水，反应，加入催干剂；

至少控制步骤(3)、步骤(4)在无氧环境中进行。

根据本发明的一些优选方面，所述多元醇由投料摩尔比为1∶0.5-2的季戊四醇和新戊二醇构成。

根据本发明的一些优选方面，所述酸酐由投料摩尔比为1∶0.1-0.6的邻苯二甲酸酐和间苯二甲酸构成。

根据本发明的一些优选方面，所述多元醇与所述酸酐的投料摩尔比为1∶1.05-1.45。

在本发明的一些优选实施方式中，以重量份数计，所述原料中，多元醇230-280份、酸酐380-420份、亚麻油酸150-260份、甲基丙烯酸甲酯80-100份、苯乙烯55-90份、丙烯酸丁酯110-160份、丙烯酸40-65份、引发剂15-30份、中和剂60-80份、助溶剂150-250份、催干剂55-80份、水1000-2000份。

根据本发明的一些优选方面，所述第一预聚体的酸值小于等于20mgKOH/g。

根据本发明的一些优选方面，所述第二预聚体的酸值小于等于30mgKOH/g。

根据本发明的一些优选方面，步骤(1)和(2)中，所述缩聚反应在180～200℃下进行。

根据本发明的一些优选方面，步骤(3)中，所述混合反应在110-130℃下进行。

根据本发明的一些优选方面，步骤(4)中，所述反应在70-90℃下进行。

根据本发明的一些优选方面，所述催干剂由异辛酸钴和异辛酸锌构成，所述异辛酸钴与所述异辛酸锌的投料质量比为1∶0.5-2.5。

在本发明的一些实施方式中，所述无氧环境通过通入保护气体形成，所述保护气体为氮气或氩气。

在本发明的一些实施方式中，所述助溶剂可以为丙二醇甲醚。

在本发明的一些实施方式中，所述中和剂可以为三乙醇胺和/或二甲基乙醇胺。

在本发明的一些实施方式中，所述引发剂可以为偶氮二异丁腈。

在本发明的一些实施方式中，所述水为去离子水。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的单组分自干型水溶性绝缘漆的制备方法，所述制备方法包括：

在保护气氛保护下，向反应容器中加入多元醇、酸酐，控温并发生缩聚反应，然后加入亚麻油酸继续反应，降温后，加入滴加甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和引发剂的混合物，滴加完毕后，保温反应，降温，加入中和剂、助溶剂和水，保温反应，加入催干剂，混合，制备出单组分自干型水溶性绝缘漆。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的单组分自干型水溶性绝缘漆在电机和电子变压器中的应用。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明创新地将亚麻油酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸分阶段引入聚酯树脂中，使得制成的绝缘漆不仅具备水溶性以及自干性，而且还能够在常温下实现快速的自干，无需烘烤，同时还能够赋予体系优异的耐水解性能、柔韧性和耐候性，耐热性同样获得了明显的提高，解决了现有技术中存在的顾此失彼的问题。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是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范围限制；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。

下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。

下述中，亚麻油酸购自苏州锦龙油脂有限公司。

实施例1

本实施例提供一种单组分自干型水溶性绝缘漆及其制备方法，以重量份数计，所述单组分自干型水溶性绝缘漆的原料包含：季戊四醇136份、新戊二醇120份、邻苯二甲酸酐296份、间苯二甲酸98份、亚麻油酸167份、甲基丙烯酸甲酯80份、苯乙烯60份、丙烯酸丁酯120份、丙烯酸45份、偶氮二异丁腈20份、三乙醇胺25份、二甲基乙醇胺35份、丙二醇甲醚180份、异辛酸钴20份、异辛酸锌45份、去离子水1300份。

所述单组分自干型水溶性绝缘漆的制备方法包括：在氮气保护下，在三口烧瓶中，加入季戊四醇、新戊二醇、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸，控温190±5℃缩聚反应，直至酸值≤20mgKOH/g，加入亚麻油酸，继续保温反应，至酸值≤30mgKOH/g，降温至120℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯和偶氮二异丁氰的混合物，控制1h滴加完毕，保温反应4h，降温至80℃，加入三乙醇胺、二甲基乙醇胺、丙二醇甲醚和水，保温反应0.5h，然后加入异辛酸钴、异辛酸锌，混匀，制备出单组分自干型水溶性绝缘漆。

实施例2

本实施例提供一种单组分自干型水溶性绝缘漆及其制备方法，以重量份数计，所述单组分自干型水溶性绝缘漆的原料包含：季戊四醇163份、新戊二醇78份、邻苯二甲酸酐266份、间苯二甲酸127份、亚麻油酸222份、甲基丙烯酸甲酯90份、苯乙烯72份、丙烯酸丁酯134份、丙烯酸50份、偶氮二异丁腈22份、三乙醇胺20份、二甲基乙醇胺50份、丙二醇甲醚200份、异辛酸钴22份、异辛酸锌50份、去离子水1300份。

所述单组分自干型水溶性绝缘漆的制备方法包括：在氮气保护下，在三口烧瓶中，加入季戊四醇、新戊二醇、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸，控温190±5℃缩聚反应，直至酸值≤20mgKOH/g，加入亚麻油酸，继续保温反应，至酸值≤30mgKOH/g，降温至120℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯和偶氮二异丁氰的混合物，控制1h滴加完毕，保温反应4h，降温至80℃，加入三乙醇胺、二甲基乙醇胺、丙二醇甲醚和水，保温反应0.5h，然后加入异辛酸钴、异辛酸锌，混匀，制备出单组分自干型水溶性绝缘漆。

实施例3

本实施例提供一种单组分自干型水溶性绝缘漆及其制备方法，以重量份数计，所述单组分自干型水溶性绝缘漆的原料包含：季戊四醇108份、新戊二醇161份、邻苯二甲酸酐325份、间苯二甲酸68份、亚麻油酸250份、甲基丙烯酸甲酯100份、苯乙烯83份、丙烯酸丁酯153份、丙烯酸57份、偶氮二异丁腈24份、三乙醇胺15份、二甲基乙醇胺65份、丙二醇甲醚220份、异辛酸钴25份、异辛酸锌45份、去离子水1300份。

所述单组分自干型水溶性绝缘漆的制备方法包括：在氮气保护下，在三口烧瓶中，加入季戊四醇、新戊二醇、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸，控温190±5℃缩聚反应，直至酸值≤20mgKOH/g，加入亚麻油酸，继续保温反应，至酸值≤30mgKOH/g，降温至120℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、苯乙烯和偶氮二异丁氰的混合物，控制1h滴加完毕，保温反应4h，降温至80℃，加入三乙醇胺、二甲基乙醇胺、丙二醇甲醚和水，保温反应0.5h，然后加入异辛酸钴、异辛酸锌，混匀，制备出单组分自干型水溶性绝缘漆。

对比例1

基本同实施例1，其区别仅在于：不加甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸。

对比例2

基本同实施例1，其区别仅在于：不加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸，调整苯乙烯的添加量为305份。

对比例3

基本同实施例1，其区别仅在于：不加苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸，调整甲基丙烯酸甲酯的添加量为305份。

性能测试

将实施例1-3以及对比例1-3所得绝缘漆分别进行如下性能测试，其结果参见表1所示。

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。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

Claims (10)

1.一种单组分自干型水溶性绝缘漆，该水溶性绝缘漆的原料包含：多元醇、酸酐、中和剂、助溶剂和水，其特征在于，该水溶性绝缘漆的原料还包含亚麻油酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、引发剂、催干剂；

所述亚麻油酸、所述甲基丙烯酸甲酯、所述苯乙烯、所述丙烯酸丁酯、所述丙烯酸的投料摩尔比为1∶1.05-1.5∶0.8-1.1∶1.2-1.7∶0.75-1.2；

该水溶性绝缘漆的制备方法包括如下步骤：

(1)使多元醇、酸酐发生缩聚反应，生成第一预聚体；

(2)使第一预聚体与亚麻油酸发生缩聚反应，生成第二预聚体；

(3)使第二预聚体、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸在引发剂存在下混合反应，获得第一反应混合液；

(4)向第一反应混合液中加入中和剂、助溶剂和水，反应，加入催干剂；

至少控制步骤(3)、步骤(4)在无氧环境中进行。

2.根据权利要求1所述的单组分自干型水溶性绝缘漆，其特征在于，所述多元醇由投料摩尔比为1∶0.5-2的季戊四醇和新戊二醇构成；和/或，所述酸酐由投料摩尔比为1∶0.1-0.6的邻苯二甲酸酐和间苯二甲酸构成。

3.根据权利要求2所述的单组分自干型水溶性绝缘漆，其特征在于，所述多元醇与所述酸酐的投料摩尔比为1∶1.05-1.45。

4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的单组分自干型水溶性绝缘漆，其特征在于，以重量份数计，所述原料中，多元醇230-280份、酸酐380-420份、亚麻油酸150-260份、甲基丙烯酸甲酯80-100份、苯乙烯55-90份、丙烯酸丁酯110-160份、丙烯酸40-65份、引发剂15-30份、中和剂60-80份、助溶剂150-250份、催干剂55-80份、水1000-2000份。

5.根据权利要求1所述的单组分自干型水溶性绝缘漆，其特征在于，所述第一预聚体的酸值小于等于20mgKOH/g；和/或，所述第二预聚体的酸值小于等于30mgKOH/g。

6.根据权利要求1所述的单组分自干型水溶性绝缘漆，其特征在于，步骤(1)和(2)中，所述缩聚反应在180～200℃下进行；和/或，步骤(3)中，所述混合反应在110-130℃下进行。

7.根据权利要求1所述的单组分自干型水溶性绝缘漆，其特征在于，所述催干剂由异辛酸钴和异辛酸锌构成，所述异辛酸钴与所述异辛酸锌的投料质量比为1∶0.5-2.5。

8.根据权利要求1所述的单组分自干型水溶性绝缘漆，其特征在于，所述无氧环境通过通入保护气体形成，所述保护气体为氮气或氩气；

所述助溶剂为丙二醇甲醚，所述中和剂为三乙醇胺和/或二甲基乙醇胺，所述引发剂为偶氮二异丁腈。

9.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的单组分自干型水溶性绝缘漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

在保护气氛保护下，向反应容器中加入多元醇、酸酐，控温并发生缩聚反应，然后加入亚麻油酸继续反应，降温后，加入滴加甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和引发剂的混合物，滴加完毕后，保温反应，降温，加入中和剂、助溶剂和水，保温反应，加入催干剂，混合，制备出单组分自干型水溶性绝缘漆。

10.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的单组分自干型水溶性绝缘漆在电机和电子变压器中的应用。