CN1690143A - 电工钢用水性自粘接涂料 - Google Patents
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Abstract
电工钢用水性自粘接涂料，包括如下成分(质量百分比)：水性环氧树脂乳液81～99.9％、固化剂0.07％～17％、促进剂0～3％；并根据需要配上稀释剂、填料、增韧剂、着色剂、阻燃剂、防锈剂、防沉剂、触变剂或消泡剂、增粘剂、颜料分散剂、防腐剂等的各种添加剂组成。本发明的水性自粘接涂料，应用于制造电工钢涂层，就能够以明火加热的方式制造自粘接涂层电工钢；而且整个制造过程没有有毒的有机溶剂挥发，属绿色环保，安全性高；免除了焚烧有机溶剂的设备；降低了投资。
Description
技术领域
本发明涉及一种电工钢用涂料。
背景技术
多数电工钢片通过焊接或铆接组装成产品。然而，焊接固定法会造成铁芯边部短路，绝缘性下降，而且存在由于热变形造成磁特性变差之类的各种问题。此外，焊接时涂膜燃烧会生成有害气体，连接力也不太好，焊接、铆接的方式对许多微型电机不适用。因此，将电工钢片粘接在一起形成铁芯的方法成为一种很有吸引力的固定方式。如果在每一片剪切好的电工钢片上涂粘接剂，生产效率非常低，还存在着粘接状况难以控制和均一的问题。因此，直接将粘接剂涂覆在卷钢表面形成自粘接涂层能大大提高后续的加工效率。
这样的电工钢板可以片状或卷状形式长期保存后再制造铁芯，保存期间钢板不会生锈，不会产生涂膜断裂之类的各种问题，之后根据需要，用户可在任何时间，让基材被涂面经加热压紧，获得层间粘接强度很高的性能优良之铁芯。
德国蒂森EBG公司已经开发出了带有自粘接涂层的钢板，该涂层同时具有绝缘、耐蚀、提高冲片性以及相互粘接的功能。这样，利用钢板组装铁芯产品时就不需要用焊接或铆接的方式，避免了焊接时产生的有害气体，而且片间连接力也很大。该产品可用于磁悬浮列车长定子铁芯。
然而EBG公司采用的自粘接涂料是溶剂型产品，在涂覆烘烤过程中会挥发大量溶剂，为了避免污染环境，需要增加焚烧炉将溶剂烧掉。另外它不适合于明火烘烤的设备。
川崎制铁提出了一种水性热粘接涂覆组合物(日本专利公告平成6-21274)，该方法使用热塑性合成树脂乳液、环氧树脂乳液、固化剂和成膜助剂，可以涂覆于钢板上形成自粘接涂层。
但是，由于该组合物由热塑性树脂乳液和环氧树脂乳液混合而成，二者并非完全相容性，得到的涂层不均匀，不透明，剥离强度和剪切强度较差。而且为了形成连续而没有龟裂的涂膜，必须加入大量的成膜助剂，这会使涂层的剥离强度和粘接强度大大下降，涂液必须在实施涂覆之前配制，保存时间较短，给施工造成麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种电工钢用水性自粘接涂料，然后把它应用于制造电工钢涂层，就能够用明火加热的方式制造自粘接涂层电工钢；而且整个制造过程没有有毒的有机溶剂挥发，属绿色环保，安全性高；免除了焚烧有机溶剂的设备；降低了投资；且，自粘接涂层电工钢性能优异，涂层均匀，透明，剥离强度和剪切强度很高，配制好的自粘接涂料保存时间较长，给施工带来方便。
本发明的电工钢用水性自粘接涂料，包括如下成分(质量百分比)：
水性环氧树脂乳液，81～99.9％；如果用量高于99.9％，则因为体系固化不足；如果用量低于81％，则固化过度，都会造成剥离强度很差。
环氧树脂是一个分子中含有两个(或以上)活性环氧基的低分子质量化合物，在室温下呈液态或固态。可通过多元醇、多元酚与卤代醇反应获得，有双酚A型、卤化双酚A型、酚醛型、聚乙二醇双酚A型、环氧化油等。本发明所使用环氧树脂的环氧当量范围在93～5500，以200～4000为好，考虑到防止涂料在管道中阻塞，常温下呈固态的较合适，优选在500～3000。
具有代表性的环氧树脂，如英荷壳牌化学公司生产的Epikote#828、#1001、#1002、#1004、#1007，美国道化学公司生产的D.E.R 511-A80、732；东都化成社生产的YD-011、001、001Z、012、014、ST-5080、5100；YDCN-701、702、703、704；YDPN-638等都可以使用。橡胶改性型的环氧树脂也可使用，这会增加涂层的韧性，进而提高涂层的粘接强度。
环氧树脂乳液是将这些环氧树脂经过粉碎，然后在乳化剂的存在下，用通常的强制乳化方式制造的。另外，乳化剂和聚氧乙烯烷基酚醚系非离子型界面活性剂，聚氧乙烯、聚氧丙烯、嵌段聚醚类或它们和二异氰酸酯化合物的加成物单独或混合起来使用为好；也可直接采用水性环氧树脂乳液产品，如上海绿嘉水性涂料有限公司的乳液GEM等产品。当然也可以用多元醇、多元酚与卤代醇在水中聚合获得水性环氧树脂乳液后再应用。
由于使用了环氧树脂乳液，涂膜对基材的附着力及防锈力均得到提高。
固化剂，0.07％～17％；如果用量低于0.07％，则因为体系中较大量的环氧树脂未能被固化，所得涂层的剥离强度会很差；如果用量高于17％，则固化反应进行非常快，致使钢板产品表面的涂层固化过度，同样造成涂层的剥离强度大大恶化。
本发明的固化剂有三氟化硼络合物、咪唑衍生物、有机酰肼类、二氨基马来腈及其衍生物、三聚氰胺及其衍生物等。如双氰胺、己二酸二酰肼、酰胺乙基哌嗪，哌啶杂环形酰胺(例如EPOMET，日本味之素公司生产商品名)、环六亚甲基四胺、三氨基乙烷、三乙醇胺、4，4’-亚甲基邻联三乙二胺、异吡唑类、咪唑啉衍生物，日本旭电公司开发的布朗斯台德酸盐オブトンcp66、cp77等；优选为双氰胺。
固化剂与环氧树脂混合后，涂覆在钢板表面，涂膜形成后，在常温下长时间放置，例如1年，也不会和环氧树脂成份产生实质性的反应。而只需暴露在热、光、湿气等条件下，即开始固化反应，以暴露在热条件下进行固化反应为好。在加热到大约100～300℃进行加压时，能和环氧树脂成份进行固化反应。
促进剂，0～3％；使用促进剂可以进一步提高涂层的剥离强度等性能；如果用量高于3％，则固化反应进行非常快，致使钢板产品表面的涂层固化过度，同样造成涂层的剥离强度大大恶化。
本发明的促进剂有脲类衍生物、咪唑类衍生物、有机胍类衍生物。脲类衍生物有N-对氯代苯基N’，N’-二甲基脲；咪唑类衍生物有2-甲基咪唑(2-MI)，2-乙基咪唑，2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑等；有机胍类衍生物有四甲基胍、酰基取代胍、烷基取代胍等。
本发明以上述三种成份为主要成份并根据需要配上稀释剂、填料、增韧剂、着色剂、阻燃剂、防锈剂、防沉剂、触变剂或消泡剂、增粘剂、颜料分散剂、防腐剂等各种外加添加剂组成。
所采用的稀释剂(如乙二醇单乙醚)、填料(如硅微粉)、增韧剂(如聚丙二醇二缩水甘油醚)、着色剂(如二氧化钛或炭黑)、阻燃剂(如氢氧化铝)、防锈剂(如Nopcochex RD水乳化性防锈剂)、防沉剂(如有机膨润土)、触变剂(如气相二氧化硅)或消泡剂(如Nopco 8034消泡剂)、增粘剂(如SO-Thick 30水性增粘剂)、颜料分散剂(如Dispers 715w颜料分散剂)、防腐剂(如CANGUARD 327杀菌防腐剂)。
将以上3种主要成分或需要的辅助组分进行混合，就得到了所需的水性自粘接涂料。将其涂覆在电工钢表面，烘烤，冷却后进行卷取，就获得了性能优良的自粘接涂层电工钢板。
水性自粘接涂料应用于电工钢，包括无取向电工钢和取向电工钢，制造自粘接涂层电工钢。
本发明的有益效果
国外已有的自粘接涂层电工钢产品大都是采用溶剂型涂料制造的；日本专利用水性自粘接涂料制造自粘接涂层电工钢的方法存在涂层不均匀，不透明，剥离强度和剪切强度较差以及必须在实施涂覆之前配制，保存时间较短，给施工造成麻烦的问题。本发明采用环氧树脂胶粘剂为主剂，不用日本专利中最主要成分热塑性树脂乳液，获得了很好的自粘接涂料，所制造的自粘接涂层电工钢性能优异，解决了上述问题。
本发明的水性自粘接涂料，应用于制造电工钢涂层，就能够以明火加热的方式制造自粘接涂层电工钢；而且整个制造过程没有有毒的有机溶剂挥发，属绿色环保，安全性高；免除了焚烧有机溶剂的设备；降低了投资。
具体实施方式
具体实施例见表1、2，其中表1为本发明所采用的环氧树脂类型；表2为本发明的实施例、比较例及两者性能的比较。
表1
| 实施例 | 环氧树脂乳液类型 | 商品名 | 生产厂名 | 环氧当量 |
| No1 | 双酚A型 | Epikote #1007 | 壳牌化学公司 | 2000 |
| No2 | 酚醛树脂型 | ACUATORT5003 | 东都化成社 | 205 |
| No3 | 双酚A型 | 乳液GEM | 上海绿嘉水性涂料有限公司 | 450 |
| No4 | 缩水甘油胺型 | Tetra-GXDA | Teerady-y(三菱瓦斯化学) | 93 |
| No5 | 双酚A型 | EPONOL Resin55-BH-30 | 壳牌化学公司 | 5500 |
注：No.1为将Epikote #1007固体环氧树脂经过粉碎，然后在乳化剂的存在下，用通常的强制乳化方式制造，就得到了水性环氧树脂乳液；
No.4为将Tetra-GXDA液体环氧树脂在乳化剂的存在下，用通常的强制乳化方式制造，就得到了水性环氧树脂乳液；
No.5为将EPONOL Resin 55-BH-30脱除溶剂后，将固体在乳化剂的存在下，用通常的强制乳化方式制造，就得到了水性环氧树脂乳液。
表2
| 成分(质量百分比) | 试验项目 | ||||||||||||||
| 环氧树脂 | 固化剂 | 促进剂 | 涂膜外观 | 耐盐水喷雾 | T剥离强度(I)N/mm | T剥离强度(II)N/mm | |||||||||
| No1 | No2 | No3 | No4 | No5 | 双氰胺 | 己二酸二酰 | EPOMET | 2-甲基咪唑 | 2-苯基咪唑 | ||||||
| 实施例 | 1 | 97.32 | - | - | - | - | 0.11 | 2.57 | 良好 | 良好 | 5.5 | 5.6 | |||
| 2 | 97.88 | - | - | - | - | 1.09 | 1.04 | 良好 | 良好 | 5.8 | 5.8 | ||||
| 3 | - | 97.43 | - | - | - | 2.52 | 0.05 | 良好 | 良好 | 5.9 | 6.0 | ||||
| 4 | - | 95.69 | - | - | - | 4.31 | 良好 | 良好 | 5.3 | 5.0 | |||||
| 5 | 72.1 | - | 20.5 | - | - | 7.35 | 0.02 | 良好 | 良好 | 6.4 | 5.4 | ||||
| 6 | - | - | 85.88 | - | - | 14.1 | 良好 | 良好 | 5.9 | 5.1 | |||||
| 7 | 99.9 | - | - | - | - | 0.1 | 良好 | 良好 | 5.2 | 5.3 | |||||
| 8 | 96.93 | - | - | - | - | 0.07 | 3 | 良好 | 良好 | 5.4 | 5.6 | ||||
| 9 | - | 81 | - | - | - | 17 | 2 | 良好 | 良好 | 5.7 | 5.6 | ||||
| 10 | - | 97.4 | - | - | - | - | 2 | 0.6 | 良好 | 良好 | 5.2 | 5.0 | |||
| 11 | 96 | - | - | - | - | - | 3 | 1 | 良好 | 良好 | 4.9 | 5.1 | |||
| 12 | - | 95 | - | - | - | 5 | 良好 | 良好 | 5.3 | 4.8 | |||||
| 13 | - | - | - | 86.2 | - | 13.8 | 良好 | 良好 | 4.8 | 4.7 | |||||
| 14 | - | - | - | - | 93.5 | 6.5 | 良好 | 良好 | 5.0 | 4.8 | |||||
| 比较例 | 1 | - | - | 81.27 | 18.71 | 0.02 | 良好 | 良好 | 1.1 | 1.3 | |||||
| 2 | 99.74 | - | - | 0.05 | 0.21 | 不良 | 良好 | - | - | ||||||
| 3 | - | 93.81 | - | 2.06 | 4.12 | 良好 | 良好 | 0.5 | 0.7 | ||||||
| 4 | 70 | - | - | 25 | 5 | 良好 | 良好 | 0.4 | 0.3 |
注：T剥离强度(I)指自粘接涂层样板直接热压测得的T型剥离强度，按国标GB/2791-1981测试；T剥离强度(II)指自粘接涂层样板经老化试验后热压测得的T型剥离强度，用于表征经过数月的储存期后涂层的粘接性能，按国标GB/2791-1981测试。
可看出，比较例1中双氰胺用量超过涂料量的17％，达到18.71％，T剥离强度显著下降。比较例2中双氰胺用量不足0.07％，达到0.05％，T剥离强度几乎没有。比较例3中促进剂用量超过了3％，达到4.12％，T剥离强度下降了。比较例4中环氧树脂用量不足81％，达到75％，T剥离强度很差。
表3为两种涂层剥离强度的对比(在同样条件下制备涂层，N/mm)，表明本发明的水性自粘接涂层的性能优于已有的溶剂型自粘接涂层的性能。
表3
注：表3中水性涂层的试样1～6就是表2中的实施例1～6，一一对应。
Claims (9)
1.电工钢用水性自粘接涂料，其成分(质量百分比)，
水性环氧树脂乳液 81～99.9％；
固化剂 0.07％～17％；
其中，环氧树脂的环氧当量范围在93～5500。
2.如权利要求1所述的电工钢用水性自粘接涂料，其特征是，还包含促进剂，0～3％。
3.如权利要求1所述的电工钢用水性自粘接涂料，其特征是，所述的环氧树脂的环氧当量范围为200～4000。
4.如权利要求1所述的电工钢用水性自粘接涂料，其特征是，所述的环氧树脂的环氧当量范围优选为500～3000。
5.如权利要求1所述的电工钢用水性自粘接涂料，其特征是，所述的固化剂为三氟化硼络合物、咪唑衍生物、有机酰肼类、二氨基马来腈及其衍生物或三聚氰胺及其衍生物等。
6.如权利要求1或5所述的电工钢用水性自粘接涂料，其特征是，所述的固化剂为双氰胺。
7.如权利要求2所述的电工钢用水性自粘接涂料，其特征是，所述的促进剂为有脲类衍生物、咪唑类衍生物、有机胍类衍生物。
8.如权利要求7所述的电工钢用水性自粘接涂料，其特征是，所述的促进剂中脲类衍生物为N-对氯代苯基N’、N’-二甲基脲；咪唑类衍生物为2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑或、2-十七烷基咪唑等；有机胍类衍生物为四甲基胍、酰基取代胍或烷基取代胍等。
9.如权利要求1或2所述的电工钢用水性自粘接涂料用于制造电工钢涂层。
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