一種原位增容聚合半無(wú)機(jī)苯丙型硅鋼絕緣涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種原位增容聚合半無(wú)機(jī)苯丙型硅鋼絕緣涂料的制備方法，涂料組分及質(zhì)量份數(shù)為：磷酸二氫鹽100～200，納米SiO20.5～2，去離子水800～1000，丙烯酸酯20～50，丙烯酸5～10，苯乙烯20～45，乳化劑1～5，聚乙烯醇0～2，引發(fā)劑0.5～2.5，碳酸氫鈉，0.5～2.5，偶聯(lián)劑0.5～2，丙三醇10～15；本發(fā)明直接采用磷酸二氫鹽水溶液為無(wú)機(jī)組分，在其中進(jìn)行苯乙烯-丙烯酸酯的乳液聚合反應(yīng)，制備電工鋼絕緣涂料。本發(fā)明保證了無(wú)機(jī)組份與有機(jī)乳液之間良好的相容性，提高了涂料的穩(wěn)定性，不含有害元素，同時(shí)涂層具有良好的綜合性能。
【專利說(shuō)明】一種原位增容聚合半無(wú)機(jī)苯丙型硅鋼絕緣涂料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種原位增容乳液聚合制備環(huán)保型半無(wú)機(jī)苯丙型硅鋼絕緣涂料的方法，屬于電工鋼鋼絕緣涂料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]硅鋼，即電工鋼，具有優(yōu)良的電磁性能，可用于制造電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器和鎮(zhèn)流器鐵芯，是一種重要的金屬功能材料。在應(yīng)用過(guò)程中為了減小其渦流損耗，需要在表面涂覆一層絕緣涂層，以提高其電磁性能。此涂層需要具備良好的絕緣性和較高的層間電阻以及良好的沖片性、附著性、耐熱性、耐腐蝕性、防銹性等。目前，電工鋼用絕緣涂層主要有無(wú)機(jī)涂層、有機(jī)涂層和半無(wú)機(jī)涂層三大類。有機(jī)涂層具有成膜性能好、沖剪加工性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，但有機(jī)涂層一般較厚，焊接性較差，鐵芯疊裝系數(shù)低，涂層熱收縮性大，尺寸穩(wěn)定性較差。而且，有機(jī)涂層的層間電阻會(huì)隨運(yùn)行逐漸降低。無(wú)機(jī)涂層具有優(yōu)異的耐熱性、絕緣性和焊接性，但存在沖剪加工性和附著性差的缺點(diǎn)。半無(wú)機(jī)涂層是指將有機(jī)組分加入到無(wú)機(jī)涂料中分散均勻，用以改善無(wú)機(jī)涂層的沖剪加工性和附著力，同時(shí)，通過(guò)控制有機(jī)組分的含量得到較好的焊接性和耐熱性。因此，目前電工鋼用涂料大部分采用有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分復(fù)合改性的方式，制備綜合性能優(yōu)越的電工鋼。常用的有機(jī)組分一般為丙烯酸樹(shù)脂、醋酸乙烯酯樹(shù)脂、改性醇酸樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂等；常用的無(wú)機(jī)組分一般為磷酸鹽、鉻酸鹽和硅酸鹽等。由于有機(jī)組分與無(wú)機(jī)組分的物理形態(tài)和化學(xué)性質(zhì)差別較大，有機(jī)組分難以在無(wú)機(jī)組分中均勻擴(kuò)散，相容性差，疊片沖壓過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)量粉化，造成涂料在設(shè)備上的堆積。另一方面，富集的樹(shù)脂有機(jī)樹(shù)脂耐熱性差，加熱退火處理過(guò)程中產(chǎn)生碳化現(xiàn)象，降低涂層的絕緣性。大量采用含鉻鹽類，對(duì)生產(chǎn)工人的身體健康和環(huán)境保護(hù)造成了巨大威脅。
[0003]美國(guó)專利(US5955201.1999)報(bào)道了一種用于無(wú)取向電工鋼的環(huán)保型半無(wú)機(jī)無(wú)鉻絕緣涂層，該涂層由一種酸性水懸浮液形成，包括20~60份的磷酸單鋁、20~70份的至少一種無(wú)機(jī)硅酸鹽微粒、10~25份的丙烯酸樹(shù)脂及適當(dāng)?shù)乃苄杂袡C(jī)溶劑。具有抗粉化性、附著性好、層間電阻率高等優(yōu)點(diǎn)。但由于無(wú)機(jī)填料粒徑達(dá)不到IOOnm以下，經(jīng)過(guò)消除應(yīng)力退火后，涂層會(huì)出現(xiàn)掉粉和脫落現(xiàn)象。中國(guó)專利(CN1887987A)報(bào)道了一種水性熱固化聚醋酸乙烯乳液冷軋無(wú)取向電工鋼涂料及其制備方法，各質(zhì)量組份比為，水性聚醋酸乙烯酯乳液:無(wú)機(jī)溶液:交聯(lián)劑=(40~45):(45~50):(10~12)。制得的絕緣涂料形成的涂層具有良好的沖片性，在300次/min速度沖片時(shí)，使用周期達(dá)150萬(wàn)次以上，但聚醋酸乙烯酯存在耐熱性差的問(wèn)題，在150°C時(shí)顏色變深，225°C時(shí)會(huì)發(fā)生分解放出醋酸。
所以現(xiàn)在希望制備一種用于冷軋無(wú)取向電工鋼的環(huán)保型半無(wú)機(jī)絕緣涂層。這種涂層能提供良好的表面電阻率，使層間功率損耗降至最小，能提供與鋼板表面優(yōu)良的附著性，在從鋼板沖剪制疊片的過(guò)程中所造成的模具磨損最小，在疊片沖壓過(guò)程不產(chǎn)生過(guò)量的粉化或不在沖壓設(shè)備上造成涂料的堆積，能承受應(yīng)力退火和降碳處理，并且不產(chǎn)生過(guò)多的焊接氣孔，能與制造鐵芯時(shí)所使用的各種化學(xué)藥品及樹(shù)脂相容。并且，不含有可溶性六價(jià)鉻或鉻酸鹽。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)以上半無(wú)機(jī)電工鋼無(wú)機(jī)組分與有機(jī)組分相容性較差的缺陷，本發(fā)明的目在于提出一種原位增容乳液聚合制備半無(wú)機(jī)電工鋼絕緣涂料的方法。與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)組分和有機(jī)組分直接混合相比，本發(fā)明直接以磷酸二氫鹽水溶液為分散介質(zhì)，在磷酸二氫鹽溶液中進(jìn)行聚苯乙烯-丙烯酸酯原位乳液聚合反應(yīng)，制備無(wú)取向電工鋼用環(huán)保型半無(wú)機(jī)絕緣涂料，改善了傳統(tǒng)物理混合過(guò)程中有機(jī)組分難以均勻分散的問(wèn)題，并能提供良好的表面電阻率，使層間功率損耗降至最小。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種原位增容聚合半無(wú)機(jī)苯丙型硅鋼絕緣涂料的制備方法，其特征在于，所述的絕緣涂料的組分及質(zhì)量份數(shù)為:
【權(quán)利要求】
1.一種原位增容聚合半無(wú)機(jī)苯丙型硅鋼絕緣涂料的制備方法，其特征在于，所述的絕緣涂料的組分及質(zhì)量份數(shù)為:
鹽100 ~200 納米 SiO20.5-2 去離子水800~1000內(nèi)稀20~50
丙烯酸5-10苯乙燏20-45
乳化劑1~5
聚乙烯醇O~2 (JI發(fā)劑0.5~2,5 碳酸氣鈉0,5~2,5
偶聯(lián)劑0.5-2
丙-10-15所述的磷酸二氫鹽為磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鋁、磷酸二氫鎂中的一種或幾種， 所述的納米SiO2，純度為99.5%，平均粒徑為15±5nm，pH值為5~7，晶形為球狀結(jié)構(gòu)，白色固體粉末， 所述的丙烯酸酯單體為選自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的一種， 所述的丙烯酸，化學(xué)純，密度為1.051g/cm3，無(wú)色透明油狀液體， 所述的苯乙烯，化學(xué)純，密度為0.906g/cm3,無(wú)色液體， 所述的乳化劑為十~烷基硫酸納、十~烷基橫酸納、十~烷基苯橫酸納、0P-10、吐溫-80中的一種或幾種， 所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨中的一種或兩種， 所述的碳酸氫鈉為10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的水溶液， 所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯類偶聯(lián)劑中的一種或幾種， 所述的丙三醇，化學(xué)純，密度1.261g/cm3，無(wú)色澄明黏稠液體； 所述的絕緣涂料的制備方法的步驟如下: 1)稱量100~200份磷酸二氫鹽、0.5~2份納米SiO2粉體、800~1000份去離子水，加入三口燒瓶，用超聲波進(jìn)行超聲分散Ih得到分散液； 2)稱量20~50份丙烯酸酯、5~10份丙烯酸、20~45份苯乙烯、I~5份乳化劑和O~2份聚乙烯醇，加入上述分散液中，攪拌均勻；3)將步驟2)所得的體系抽真空，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌，油浴加熱升溫到80°C，滴加0.5~2.5份引發(fā)劑和0.5~2.5份碳酸氫鈉,聚合反應(yīng)3~5h ;4)將步驟3)所得的體系升溫到85°C，保溫I小時(shí)；再降溫至40°C，加入0.5~2份偶聯(lián)劑，10~15份丙三醇，攪拌 0.5~lh，降至25~30，使用320目網(wǎng)篩過(guò)濾出料，得到所述的絕緣涂料。
【文檔編號(hào)】C08F220/06GK103468034SQ201310407837
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】汪濟(jì)奎, 林芳芹, 劉延昌, 吳凱, 郭衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)