CN115820087B - 一种水性绝缘漆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性绝缘漆，其原料包含水性树脂基体、固化剂、助溶剂、中和剂和水，水性树脂基体包括水性环氧树脂、水性聚酯树脂；水性环氧树脂通过使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩聚反应而得，有机酸由亚麻油酸和顺丁烯二酸酐构成；水性聚酯树脂的原料包括多元醇、亚麻籽油、多元酸和/或多元酸酐，水性聚酯树脂通过使部分多元醇、亚麻籽油混合进行醇解反应，获得含有端羟基的酯的混合物，再与剩余多元醇以及多元酸和/或多元酸酐进行缩聚反应，生成水性聚酯树脂，该绝缘漆具有较好的耐水性能、稳定性，还获得了优异的耐温性能，干燥速度快，机械性能和电气性能优异，解决了水性漆耐水性不足和环氧乳液沉降问题，拓宽了水性漆的应用领域。

Description

一种水性绝缘漆

本发明是申请日为2021年11月8日、申请号为2021113106004、名称为“一种水性绝缘漆及其制备方法和应用”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及绝缘材料领域，尤其涉及环保型绝缘漆，具体涉及一种水性绝缘漆。

背景技术

目前，市面上的绝缘漆主要有溶剂型和水性两种类型，溶剂型绝缘漆综合性能优异，绝缘性能佳，但其在制造和使用过程中需要使用较易挥发的有毒有害有机溶剂，难以适应越来越严格的环保要求；水性绝缘漆一般是以水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂及水性聚酯树脂为成膜物质，以水为主要溶剂的一类涂料，虽然能够取得较好的环保效果，但是现有的一些水性绝缘漆仍然存在着耐水性、稳定性和耐温性能等不足的问题，进而严重影响到了其作为绝缘漆而应用在中小电机、电子变压器等行业中，存在明显的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的水性绝缘漆，该绝缘漆能够在具有水溶性的基础上兼具优异的耐水性、稳定性和耐温性能等。

为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：

一种水性绝缘漆，其原料包含：水性树脂基体、固化剂、助溶剂、中和剂和水，所述水性树脂基体包括：水性环氧树脂和水性聚酯树脂，所述水性环氧树脂与所述水性聚酯树脂的投料质量比为1∶1-2；

所述水性聚酯树脂的原料包括多元醇、大豆油和/或亚麻籽油、多元酸和/或多元酸酐，所述水性聚酯树脂通过使部分多元醇、大豆油和/或亚麻籽油混合进行醇解反应，获得含有端羟基的酯的混合物，然后与剩余多元醇以及多元酸和/或多元酸酐进行缩聚反应，生成所述水性聚酯树脂。

根据本发明的一些优选方面，所述水性聚酯树脂的酸值为20-40mgKOH/g。

根据本发明的一些优选方面，所述水性环氧树脂的酸值20-30mgKOH/g。

根据本发明的一些优选方面，所述多元醇、所述大豆油和/或亚麻籽油、所述多元酸和/或多元酸酐的投料当量比为1∶0.5-1∶1.3-1.8。

根据本发明的一些优选方面，所述多元醇为选自季戊四醇、新戊二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些优选方面，所述多元酸和/或多元酸酐为选自邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、间苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、己二酸中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些优选方面，所述醇解反应在催化剂存在下进行，所述催化剂为异辛酸钙或氢氧化锂。

根据本发明的一些优选方面，所述醇解反应在240-260℃下进行。

根据本发明的一些优选方面，制备所述水性聚酯树脂过程中，所述缩聚反应在180-220℃下进行。

根据本发明的一些优选方面，与所述大豆油和/或亚麻籽油混合进行醇解反应的部分多元醇占多元醇总投料量的10-40％。

根据本发明的一些优选方面，所述水性环氧树脂通过使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩聚反应而得。

根据本发明的一些优选方面，所述有机酸由亚麻油酸和顺丁烯二酸酐构成，所述亚麻油酸与所述顺丁烯二酸酐的投料摩尔比为1∶0.5-1。

根据本发明的一些优选方面，所述含有端羟基的环氧树脂为选自E-12环氧树脂、E-20环氧树脂、E-44环氧树脂中的一种或多种的组合。

上述采用的水性环氧树脂可以进一步提升绝缘漆漆膜的综合性能。

根据本发明的一些优选方面，制备所述水性环氧树脂过程中，所述缩聚反应在180-200℃下进行。

在本发明的一些实施方式中，所述水性环氧树脂以水性环氧树脂溶液的形式添加至水性绝缘漆中，所述水性聚酯树脂以水性聚酯树脂溶液的形式添加至水性绝缘漆中，所述水性环氧树脂溶液通过使水性环氧树脂分散在部分助溶剂中获得，所述水性聚酯树脂溶液通过使水性聚酯树脂分散在剩余助溶剂中获得。

根据本发明的一些具体方面，所述水性环氧树脂溶液中水性环氧树脂的质量百分含量为75-85％，所述水性聚酯树脂溶液中水性聚酯树脂的质量百分含量为75-85％。

根据本发明的一些优选方面，以质量份数计，所述水性绝缘漆的原料包含：水性环氧树脂溶液50-140份、水性聚酯树脂溶液100-250份、固化剂20-50份、中和剂5-15份和水80-160份。

进一步地，以质量份数计，所述水性绝缘漆的原料包含：水性环氧树脂溶液80-130份、水性聚酯树脂溶液200-250份、固化剂20-50份、中和剂5-15份和水80-160份，所述水性环氧树脂溶液中水性环氧树脂的质量百分含量为75-85％，所述水性聚酯树脂溶液中水性聚酯树脂的质量百分含量为75-85％。

根据本发明的一些优选方面，所述固化剂为水性氨基树脂，所述水性氨基树脂为选自甲醚化氨基树脂、丁醇醚化氨基树脂、异丁醇醚化氨基树脂中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些优选方面，所述中和剂为氨类中和剂，所述氨类中和剂为二甲基乙醇胺和/或氨水。

根据本发明的一些优选方面，所述助溶剂为乙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚。

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

(1)水性环氧树脂溶液的制备：使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩混合进行缩聚反应，至酸值20-30mgKOH/g，加入部分助溶剂，混合搅拌，制成水性环氧树脂溶液；

(2)水性聚酯树脂溶液的制备：使部分多元醇、大豆油和/或亚麻籽油混合进行醇解反应，获得含有端羟基的酯的混合物，然后与剩余多元醇以及多元酸混合进行缩聚反应，至酸值20-40mgKOH/g，加入剩余助溶剂，混合搅拌，制成水性聚酯树脂溶液；

(3)按照配方量将步骤(1)制备的水性环氧树脂溶液、步骤(2)制备的水性聚酯树脂溶液以及剩余原料混合，制成所述水性绝缘漆。

根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，所述缩聚反应的反应温度为180-200℃。

在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中，在加入部分助溶剂之前，先降温，并降温至80-120℃。

在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中，控制水性环氧树脂溶液中水性环氧树脂的质量百分含量为75-85％。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述醇解反应的反应温度为220-260℃。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述缩聚反应的反应温度为180-220℃。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，在加入剩余助溶剂之前，先降温，并降温至80-120℃。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，在加入剩余多元醇以及多元酸之前，测定反应混合液的甲醇容忍度，直至合格。

在本发明的一些实施方式中，步骤(2)中，控制水性聚酯树脂溶液中水性聚酯树脂的质量百分含量为75-85％。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的水性绝缘漆在电机、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：

本发明创新地采用特定的水性聚酯树脂，该水性聚酯树脂中通过醇解将大豆油和/或亚麻籽油的疏水链段置换出来，以酯交换的形式获得含有端羟基的酯的混合物，然后再通过缩聚反应制成，使其与水性环氧树脂复合共同作为绝缘漆的成膜组分，极大地提升了绝缘漆的耐水性能、稳定性，同时还获得了优异的耐温性能，干燥速度快，机械性能和电气性能优异，解决了水性漆耐水性不足和环氧乳液沉降问题，拓宽了水性漆的应用领域。

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。

实施例1

本实施例提供一种水性绝缘漆及其制备方法，其原料配方如表1所示。

表1

其中，水性环氧树脂通过使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩聚反应而得，含有端羟基的环氧树脂为E-12环氧树脂(购自岳阳石化)，有机酸由亚麻油酸和顺丁烯二酸酐构成。

水性聚酯树脂的原料包括多元醇、亚麻籽油、多元酸酐，水性聚酯树脂通过使部分多元醇、亚麻籽油(购自上海崛新实业发展有限公司)混合进行醇解反应，获得含有端羟基的酯的混合物，然后与剩余多元醇以及多元酸酐进行缩聚反应，生成所述水性聚酯树脂。

所述水性环氧树脂以水性环氧树脂溶液的形式添加至水性绝缘漆中，所述水性聚酯树脂以水性聚酯树脂溶液的形式添加至水性绝缘漆中，所述水性环氧树脂溶液通过使水性环氧树脂分散在助溶剂中获得，所述水性聚酯树脂溶液通过使水性聚酯树脂分散在助溶剂中获得；

具体地，所述水性绝缘漆的制备方法包括如下步骤：

(1)水性环氧树脂溶液的制备：在三口烧瓶中，加入100g亚麻油酸，20g顺丁烯二酸酐，800g E-12环氧树脂控温180～200℃缩聚反应，酸值≤30mgKOH/g，降温至100℃加入130g乙二醇丁醚和100g丙二醇甲醚，搅拌30min，降温至50℃以下出料，制成水性环氧树脂溶液；水性环氧树脂溶液中水性环氧树脂的质量百分含量为80％；

(2)水性聚酯树脂溶液的制备：使亚麻籽油500g，季戊四醇100g，异辛酸钙1g，升温至240℃保温2h，甲醇容忍度合格后降温至180℃后加入季戊四醇100g，新戊二醇100g，邻苯二甲酸酐100g，偏苯三酸酐100g，控温200±5℃缩聚反应至酸值35mgKOH/g，降温至100℃加入150g乙二醇丁醚和100g丙二醇甲醚，搅拌30min，降温至50℃以下出料，制成水性聚酯树脂溶液；水性聚酯树脂溶液中水性聚酯树脂的质量百分含量为79％；

(3)按照配方量将步骤(1)制备的水性环氧树脂溶液、步骤(2)制备的水性聚酯树脂溶液以及剩余原料混合，制成所述水性绝缘漆。

实施例2

本实施例提供一种水性绝缘漆及其制备方法，其原料配方如表2所示。

表2

其中，水性环氧树脂通过使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩聚反应而得，含有端羟基的环氧树脂为E-20环氧树脂(购自岳阳石化)，有机酸由亚麻油酸和顺丁烯二酸酐构成。其他同实施例1。

实施例3

本实施例提供一种水性绝缘漆及其制备方法，其原料配方如表3所示。

表3

其中，水性环氧树脂通过使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩聚反应而得，含有端羟基的环氧树脂为E-20环氧树脂(购自岳阳石化)，有机酸由亚麻油酸和顺丁烯二酸酐构成。其他同实施例1。

实施例4

本实施例提供一种水性绝缘漆及其制备方法，其原料配方如表4所示。

表4

其中，水性环氧树脂通过使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩聚反应而得，含有端羟基的环氧树脂为E-44环氧树脂(购自岳阳石化)，有机酸由亚麻油酸和顺丁烯二酸酐构成。其他同实施例1。

对比例1

基本同实施例1，其区别仅在于：水性聚酯树脂通过如下方法制备而得：将季戊四醇200g、新戊二醇100g，邻苯二甲酸酐100g，偏苯三酸酐100g，控温200±5℃缩聚反应至酸值35mgKOH/g，获得。

性能测试

将上述实施例1-4以及对比例1所获得的绝缘漆在120℃下固化3h，并进行如下一些性能测试，具体结果参见表5所示。

表5

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 (9)

1.一种水性绝缘漆，其原料包含：水性树脂基体、固化剂、助溶剂、中和剂和水，其特征在于，所述水性树脂基体包括：水性环氧树脂、水性聚酯树脂，所述水性环氧树脂与所述水性聚酯树脂的投料质量比为1∶1-2；

所述水性环氧树脂通过使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩聚反应而得，所述有机酸由亚麻油酸和顺丁烯二酸酐构成，所述亚麻油酸与所述顺丁烯二酸酐的投料摩尔比为1∶0.5-1；

所述水性聚酯树脂的原料包括多元醇、亚麻籽油、多元酸和/或多元酸酐，所述水性聚酯树脂通过使部分多元醇、亚麻籽油混合进行醇解反应，获得含有端羟基的酯的混合物，然后与剩余多元醇以及多元酸和/或多元酸酐进行缩聚反应，生成所述水性聚酯树脂，所述多元醇、所述亚麻籽油、所述多元酸和/或多元酸酐的投料当量比为1∶0.5-1∶1.3-1.8，与所述亚麻籽油混合进行醇解反应的部分多元醇占多元醇总投料量的10-40％；

制备所述水性绝缘漆的实施方式包括如下步骤：

(1)水性环氧树脂溶液的制备：使含有端羟基的环氧树脂与有机酸缩混合，在180-200℃下进行缩聚反应，至酸值20-30mgKOH/g，降温至80-120℃，加入部分助溶剂，混合搅拌，制成水性环氧树脂溶液；

(2)水性聚酯树脂溶液的制备：使部分多元醇、亚麻籽油混合，在240-260℃下进行醇解反应，获得含有端羟基的酯的混合物，然后与剩余多元醇以及多元酸和/或多元酸酐混合，在180-220℃下进行缩聚反应，至酸值20-40mgKOH/g，降温至80-120℃，加入剩余助溶剂，混合搅拌，制成水性聚酯树脂溶液；

(3)按照配方量将步骤(1)制备的水性环氧树脂溶液、步骤(2)制备的水性聚酯树脂溶液以及剩余原料混合，制成所述水性绝缘漆。

2.根据权利要求1所述的水性绝缘漆，其特征在于，所述水性环氧树脂以水性环氧树脂溶液的形式添加至水性绝缘漆中，所述水性聚酯树脂以水性聚酯树脂溶液的形式添加至水性绝缘漆中，所述水性环氧树脂溶液通过使水性环氧树脂分散在部分助溶剂中获得，所述水性聚酯树脂溶液通过使水性聚酯树脂分散在剩余助溶剂中获得。

3.根据权利要求2所述的水性绝缘漆，其特征在于，以质量份数计，所述水性绝缘漆的原料包含：水性环氧树脂溶液50-140份、水性聚酯树脂溶液100-250份、固化剂20-50份、中和剂5-15份和水80-160份，所述水性环氧树脂溶液中水性环氧树脂的质量百分含量为75-85％，所述水性聚酯树脂溶液中水性聚酯树脂的质量百分含量为75-85％。

4.根据权利要求3所述的水性绝缘漆，其特征在于，以质量份数计，所述水性绝缘漆的原料包含：水性环氧树脂溶液80-130份、水性聚酯树脂溶液200-250份、固化剂20-50份、中和剂5-15份和水80-160份。

5.根据权利要求1所述的水性绝缘漆，其特征在于，所述含有端羟基的环氧树脂为选自E-12环氧树脂、E-20环氧树脂、E-44环氧树脂中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的水性绝缘漆，其特征在于，所述多元醇为选自季戊四醇、新戊二醇、丙二醇和丙三醇中的一种或多种的组合，所述多元酸和/或多元酸酐为选自邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、间苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐和己二酸中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1所述的水性绝缘漆，其特征在于，制备所述水性聚酯树脂过程中，所述醇解反应在催化剂存在下进行，所述催化剂为异辛酸钙和/或氢氧化锂。

8.根据权利要求1所述的水性绝缘漆，其特征在于，所述水为去离子水，所述助溶剂由乙二醇丁醚和丙二醇甲醚构成。

9.根据权利要求1所述的水性绝缘漆，其特征在于，所述固化剂为水性氨基树脂，所述中和剂为二甲基乙醇胺。