CN1152934C - 水性硅钢片涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性硅钢片涂料，按重量配比它由20～80%的粘接剂组份、5～40%的无机颜料组份，0～15%的助剂组份以及5～75%的水和水溶性有机溶剂组份组成。其中粘结剂组份又由市售的水性丙烯酸树脂、水性氨基树脂以及水性有机硅树脂三种成份按一定比例组成。该涂料不含铬酸盐等有毒成份，使用安全，其涂层具有优异的电绝缘性，表面光亮平整，在耐水性、防锈、耐高温、附着力等性能上均满足硅钢片涂层的质量要求，且其制造简单。
Description
技术领域
本发明涉及涂料，具体地指一种水性硅钢片涂料。
背景技术
硅钢片在轧制生产过程中，需要进行表面涂层，该涂层要求有良好的电绝缘性质，同时要符合硅钢片在制作各种电器产品中所需的各项要求，如高温法兰处理(约750℃)、耐冲击、表面硬度、耐溶剂性等。同时硅钢片轧制生产多采用连续快速辊涂，在高温度下烘烤干燥的工艺，要求涂料在240～340℃下60秒内干燥成膜。而现有的硅钢片涂料大致分二种类型：一类是有机漆类，如硅钢片绝缘漆，见姜英涛主编的《涂料工艺》(增订本)，化学工业出版社1992年6月第一版，该涂料以二甲苯为溶剂；类似的还有电绝缘无溶剂浸渍漆，其中含有大量的苯乙烯，详见中国专利CN1097785A。第二类是含铬金属盐化合物的水性涂料，如取向硅钢片上形成的耐热涂层液，即含有铬金属盐，在美国专利4,238,534中有详细报道，日本公开特许公报昭54-24233所记载的电工钢板绝缘涂料也属此类。中国科技成果库中收藏的无取向硅钢涂层用丙烯酸乳液(项目年度编号：87205781)，与铬酸锌和硼酸锌无机液配合使用，稳定性只有三天。以上两类涂料中均含有有毒物质，如甲苯、铬金属盐类，它们对生活环境和操作环境会造成严重的污染，甚至可以诱发癌症。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种不含铬酸盐等有毒成份，且涂层的电绝缘性能、表面光亮性能、耐水性能、防锈、耐高温、附着力等性能均符合硅钢片在制作时的质量要求的水性硅钢片涂料。
为实现上述目的，本发明所研制的水性硅钢片涂料，由下述组份组成。第一种组份为粘接剂组份，是作为涂料的主要成膜物质，该组份又由以下三种高分子树脂组成：
A.水性丙烯酸树脂：该树脂可以是市售的各种含量为30～70％的水溶液型、水乳液型或水分散型的丙烯酸及其酯的均聚物和共聚物，所用聚合物单体可以是丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯，其他类可聚合单体苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、丙烯腈、马来酸酐、富马酸等，取其中的一种或几种，该树脂的用量为粘接剂组份总重量的20～80％。
B.水性氨基树脂：该树脂可以是市售的各种固含量为40～100％的水溶性或水可分散性三聚氰胺甲醛树脂或共聚结构的三聚氰胺甲醛树脂，取其中的一种或几种，该树脂的用量为粘接剂组份总重量的10～70％。
C.水性有机硅树脂：该树脂为市售的各种固含量为20～70％的水溶液型、水乳液型或水分散型的含羟基、羧基等可交联官能团的有机硅树脂、有机硅改性树脂，取其中的一种或几种，该树脂的用量为粘接剂组份总重量的10～70％。
第一种组份即粘接剂组份的用量占涂料总重量的20～80％，周量过多会使漆膜硬度下降，防锈性能变差。用量过少会使漆膜附着力下降，表面光亮度和平整性变差。
第二种组份为无机颜料组份，该组份包括平均粒径在10微米以下的各种无机着色颜料和无机体质颜料，可以是钛白粉，重晶石粉，高岭土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、沉淀硫酸钡、氧化镁等无机颜料中的一种或多种按任何比例的混合物。该组份的用量占涂料总重量的5～40％，用量过少，会造成漆膜耐高温性能下降，用量过多会使漆膜的表面光泽和平整性变坏。
第三种组份为助剂组份，该组份可以是市售的各种用于水性涂料的消泡剂、颜料分散剂、流变性改进剂，增稠剂、表面润湿剂、水质稳定剂、抗冻剂中的一种或多种，在结构类型上可以是硅酮类或非硅酮类、离子类或非离子类、或酯类、酸类、醚类、醇类、醇醚类化合物。该组份的用量可以根据需要加入，一般加入用量占涂料总重量的0～15％。
第四种组份为水和水溶性有机溶剂组份，该组份中的水是指通过各种方法得到的去离子水，水溶性有机溶剂是指：一元醇类的乙醇、正丙醇、异丙醇；二元醇类的乙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇；醇醚类的乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、丙二醇一甲醚、二乙二醇一乙醚、二乙二醇一丁醚、二丙二醇一甲醚、二丙二醇一乙醚、二丙二醇一丁醚。上述水和水溶性有机溶剂可以选用一种或多种按任何比例混合，其用量可根据涂料要求的粘度范围加入，占涂料总重量的5～75％。该组份用量过少，涂料粘度过高，造成施工困难，用量过多涂料粘度过低，会造成漆膜厚度偏低，性能达不到要求，一般要求涂料粘度控制在涂-4号杯15秒至95秒之间，可以用该组份的用量来调剂。
上述水性硅钢片涂料的第一组份即粘结剂组份中，各成份按重量较佳的配比为：
固含量为30～70％的水性丙烯酸树脂：30～60％
固含量为40～100％的水性氨基树酯： 15～50％
固含量为20～70％的水性有机硅树脂：20～50％。
上述水性硅钢片涂料的第一组份即粘结剂组份中，各成份按重量最佳的配比为：
固含量为50％的水性丙烯酸树脂：35～50％
固含量为50％的水性氨基树脂： 15～35％
固含量为50％的水性有机硅树脂：25～40％。
水性丙烯酸树酯的用量过少会对涂料的成膜性造成不良的影响，不能获得光亮平整的漆膜；用量过多则会使漆膜的耐水性变差。水性氨基树脂的用量过少会使漆膜固化不完全，延长固化时间，并造成漆膜性质低劣；用量过多则会使漆膜硬度过大，漆膜变脆，韧性降低。水性有机硅树酯的用量过少会使漆膜的耐高温性能不佳；用量过多则会使漆膜的韧性降低。本发明的水性硅钢片涂料综合考虑了其中各组份的用量和配比，使之最大限度地趋于合理。
本发明的优点在于：所配制的涂料不含铬酸盐及其他有毒成份，不会对环境造成污染，使用安全可靠。所获得的涂层具有优异的电绝缘性，表面光亮平整，在耐水性，防锈、耐高温、附着力等性能上均满足硅钢片用作电机、变压器等用途的质量要求。同时本涂料制造方便，原料易得，可以使用目前通用的涂料生产设备，各组份可按任何顺序混合，经高速搅拌机或砂磨机进一步分散均匀即可。所得涂料适合于连续辊涂，当然也可以用于其它施工方法，如刷涂、喷涂、浸涂、流涂等，在240～340℃温度下干燥，干燥时间为25秒至60秒。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细的描述：
实施例1：在体积为500L的混合釜中，加入固含量为50％的水性丙烯酸树脂50kg，固含量为50％的水性氨基树脂40kg，固含量为50％的水性有机硅树脂40kg，混合均匀，加入高岭土10kg，滑石粉30kg，搅拌混合，同时加入水30kg，正丙醇15kg，乙二醇丁醚40kg，搅拌混合，加入消泡剂0.5kg，颜料分散剂0.5kg，混合后经砂磨机得到粒径在10μm以下的均匀水性分散液256kg，粘度为45s(涂料-4号杯)。所得涂料在硅钢连轧连涂装置中使用，在炉温为600℃，板面温度280℃下，钢片移动速度60m/min，干燥时间45s。得到漆膜光亮平整，膜厚1.2μm，层间电阻值1600Ω，附着力、防锈性等均符合硅钢片加工和生产制品要求的涂层。
实施例2：与实施例1方法相同，在混合釜中加入固含量为50％的水性丙烯酸树脂70kg，固含量为50％的水性氨基树脂30kg，固含量为50％的水性有机硅树脂60kg，混合均匀，加入平径粒径在5μm以下的高岭土25kg，平径粒径在5μm以下的滑石粉20kg，加入水60kg，乙二醇10kg，乙二醇一丁醚60kg，用高速搅拌机分散，同时加入颜料分散剂0.5kg，消泡剂0.5kg，搅拌30分钟后可得到均匀的水分散液336kg，粘度25s(涂料-4号杯)。所得涂料在例1相同条件下施工，干燥时间45s，得到漆膜光亮平整，膜厚0.8μm，层间电阻1200Ω，其它各项性能均符合硅钢片加工和生产制品要求的涂层。
Claims (7)
1.一种水性硅钢片涂料，由下述组份组成，各组份按重量配比为：
粘结剂组份： 20～80％
无机颜料组份： 5～40％
助剂组份： 0～15％
水和水溶性有机溶剂组份：5～75％其中粘结剂组份又由三种成份组成，各成份按重量配比为：
固含量为30～70％的水性丙烯酸树脂： 20～80％
固含量为40～100％的水性氨基树脂： 10～70％
固含量为20～70％的水性有机硅树脂： 10～70％。
2.根据权利要求1所述的水性硅钢片涂料，其特征在于：所说粘结剂组份的各成份按重量配比为：
固含量为30～70％的水性丙烯酸树脂： 30～60％
固含量为40～100％的水性氨基树脂： 15～50％
固含量为20～70％的水性有机硅树脂： 20～50％。
3.根据权利要求1所述的水性硅钢片涂料，其特征在于：所说粘结剂组份的各成份按重量配比为：
固含量为50％的水性丙烯酸树脂：35～50％
固含量为50％的水性氨基树脂： 15～35％
固含量为50％的水性有机硅树脂：25～40％。
4.根据权利要求1或2或3所述的水性硅钢片涂料，其特征在于：所说粘结剂组份中：
水性丙烯酸树脂为市售的各种水溶液型、水乳液型或水分散型的丙烯酸及其酯的均聚物和共聚物，所用聚合物单体是丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯，其他类可聚合单体苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、丙烯腈、马来酸酐、富马酸，取其中的一种或几种；
水性氨基树脂为市售的各种水溶性或水可分散性三聚氰胺甲醛树脂或共聚结构的三聚氰胺甲醛树脂，取其中的一种或几种；
水性有机硅树脂为市售的各种水溶液型、水乳液型或水分散型的含羟基、羧基等可交联官能团的有机硅树脂、有机硅改性树脂，取其中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2或3所述的水性硅钢片涂料，其特征在于：所说无机颜料组份为平均粒径在10微米以下的各种无机着色颜料和无机体质颜料，是钛白粉，重晶石粉，高岭土、云母粉、碳酸钙、滑石粉、沉淀硫酸钡、氧化镁等无机颜料中的一种或多种按任何比例的混合物。
6.根据权利要求1或2或3所述的水性硅钢片涂料，其特征在于：所说助剂组份为市售的各种用于水性涂料的消泡剂、颜料分散剂、流变性改进剂、增稠剂、表面润湿剂、水质稳定剂、抗冻剂中的一种或多种，结构类型上是硅酮类或非硅酮类、离子类或非离子类、或酯类、酸类、醚类、醇类、醇醚类化合物。
7.根据权利要求1或2或3所述的水性硅钢片涂料，其特征在于：所说水和水溶性有机溶剂组份中的水指去离子水；水溶性有机溶剂指一元醇类的乙醇、正丙醇、异丙醇；二元醇类的乙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇；醇醚类的乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、丙二醇一甲醚、二乙二醇一乙醚、二乙二醇一丁醚、二丙二醇一甲醚、二丙二醇一乙醚、二丙二醇一丁醚；上述水和水溶性有机溶剂选用一种或多种按任何比例混合。
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