CN106085071A - 一种无取向硅钢用绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无取向硅钢用绝缘涂料，按重量百分比含量包括以下组分：有机树脂乳液8％～20％、铬酸盐5％～30％、磷酸盐10％～35％和硅溶胶15％～45％。本发明还提供一种无取向硅钢用绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：将铬酸盐、磷酸盐和硅溶胶按照比例进行混合，按照比例投入有机树脂乳液；采用循环水进行降温，控制反应温度在38℃以下；搅拌反应1‑2小时，检测分析；调整其pH值和比重，使pH值为5‑7，比重为1.05‑1.13g/cm3，即可得到无取向硅钢用绝缘涂料。通过上述方法制得的无取向硅钢用绝缘涂料，在保证无取向钢板附着性和绝缘电阻的前提下，可以有效的改善涂层的焊接性能。

Description

一种无取向硅钢用绝缘涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无取向硅钢用绝缘涂料及其制备方法，属于涂料制备领域。
背景技术
无取向硅钢广泛应用于电动发动机、发电机、小型变压器等电机的铁芯中。在制造铁芯时，需要连续地将电工钢板冲剪成铁芯形状的坯料，通过焊接将叠好的一定数量的芯片边缘固定。为了减少涡流损失，需要在钢板表面涂覆绝缘涂层，以便使各层片之间彼此绝缘。由于无取向硅钢片其特殊的应用途径，因此对其加工性能，即涂层硬度、冲片性、焊接性有较高要求。
经检索，美国专利US4844753提出了一种在无取向硅钢片上形成一层绝缘涂层的含水涂料组合物，它包括一种无机铬酸盐组分和一种树脂组分。其中树脂组分是一种丙烯酸或丙烯酸-笨乙烯乳液和粒度为0.2～1μm的三聚氰胺树脂的混合物。该涂层在焊接过程中由于树脂的挥发会产生过多的气孔，不利于焊接性能。
美国专利US3793073提供了一种用于无取向硅钢的无机/有机绝缘涂层。涂层的有机物是选自丙烯酸树脂，无水马来酸，氨基酸树脂，木素磺酸钙，聚乙烯醇，酚树脂，醋酸乙烯酯，聚乙烯醇缩醛，醇酸树脂，氯乙烯和环氧树脂的有机树脂构成的，使用粒度大于2μm的有机颗粒物质来提供表面不平度。该类涂层的缺点是当基体金属表面的不平度大于20μm时，不能同时达到很高的表面绝缘电阻和焊接性。
无取向硅钢在焊接过程中，由于表面涂层中有机物在高温下分解产生气泡，如气泡来不及溢出表面，将会形成不均匀不连续的焊缝，严重影响铁芯的使用。因此无取向硅钢对其表面绝缘涂层中的有机物成分及指标提出了较高的要求，而现有的无取向硅钢绝缘涂料专利中没有对涂液的各项指标提出具体的要求，也无法满足无取向硅钢对其表面绝缘涂层焊接性能的需求。
因此有必要设计一种无取向硅钢用绝缘涂料及其制备方法，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种在保证无取向钢板附着性和绝缘电阻的前提下，使涂层焊接性能优良的无取向硅钢用绝缘涂料及制备方法。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种无取向硅钢用绝缘涂料，所述无取向硅钢用绝缘涂料按重量百分比含量包括以下组分：有机树脂乳液8％～20％、铬酸盐5％～30％、磷酸盐10％～35％和硅溶胶15％～45％。
进一步地，所述有机树脂乳液为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基乙酯和丙烯酸丁酯羟甲基丙烯酰胺的共聚物。
进一步地，所述有机树脂乳液中的不挥发固体成分质量百分比为35％～41％，树脂粒径小于0.5μm，粘度13.5～19.5Pa·s，pH值为6.5～8.5。
进一步地，所述无取向硅钢用绝缘涂料按重量百分比含量包括以下组分：有机树脂乳液20％，铬酸盐15％，磷酸盐25％，硅溶胶40％。
进一步地，所述无取向硅钢用绝缘涂料的pH值为5-7。
进一步地，所述无取向硅钢用绝缘涂料的粘度为10-13Pa·s。
进一步地，所述无取向硅钢用绝缘涂料的比重为1.05-1.13g/cm3。
进一步地，所述铬酸盐是铬酸镁、铬酸铝、铬酸钙、重铬酸镁、重铬酸铝和重铬酸钙中的一种或任意几种的组合。
进一步地，所述磷酸盐是磷酸镁、磷酸铝、磷酸钙、磷酸二氢铝、磷酸一氢铝中的一种或任意几种的组合。
本发明还提供一种无取向硅钢用绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将铬酸盐、磷酸盐和硅溶胶按照比例进行混合，均匀搅拌30-40分钟后，按照比例投入有机树脂乳液，得到混合反应溶液；步骤二：采用循环水对上述混合反应溶液进行降温，控制反应温度在38℃以下；步骤三：搅拌反应1-2小时，待反应结束，检测分析反应完成溶液的pH值和比重；步骤四：调整其pH值和比重，使pH值为5-7，比重为1.05-1.13g/cm3，即可得到无取向硅钢用绝缘涂料。
本发明具有以下有益效果：
所述无取向硅钢用绝缘涂料按重量百分比含量包括以下组分：有机树脂乳液8％～20％、铬酸盐5％～30％、磷酸盐10％～35％和硅溶胶15％～45％。通过上述组分制得的无取向硅钢用绝缘涂料，在保证无取向钢板附着性和绝缘电阻的前提下，可以有效的改善涂层的焊接性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种无取向硅钢用绝缘涂料，所述无取向硅钢用绝缘涂料按重量百分比含量包括以下组分：有机树脂乳液8％～20％、铬酸盐5％～30％、磷酸盐10％～35％和硅溶胶15％～45％。在本较佳实施例中，所述无取向硅钢用绝缘涂料按重量百分比含量包括以下组分：有机树脂乳液20％，铬酸盐15％，磷酸盐25％，硅溶胶40％。
所述无取向硅钢用绝缘涂料的pH值为5-7。所述无取向硅钢用绝缘涂料的粘度为10-13Pa·s。所述无取向硅钢用绝缘涂料的比重为1.05-1.13g/cm3。
其中，所述有机树脂乳液为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基乙酯和丙烯酸丁酯羟甲基丙烯酰胺的共聚物。所述有机树脂乳液中的不挥发固体成分质量百分比为35％～41％，树脂粒径小于0.5μm，粘度13.5～19.5Pa·s，pH值为6.5～8.5。
进一步地，所述铬酸盐是铬酸镁、铬酸铝、铬酸钙、重铬酸镁、重铬酸铝和重铬酸钙中的一种或任意几种的组合。所述磷酸盐是磷酸镁、磷酸铝、磷酸钙和磷酸二氢铝中的一种或任意几种的组合。
本发明还提供一种无取向硅钢用绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将铬酸盐、磷酸盐和硅溶胶按照比例进行混合，均匀搅拌30-40分钟后，按照比例投入有机树脂乳液，得到混合反应溶液。
步骤二：采用循环水对上述混合反应溶液进行降温，控制反应温度在38℃以下。
步骤三：搅拌反应1-2小时，待反应结束，检测分析反应完成溶液的pH值和比重。
步骤四：调整其pH值和比重，使pH值为5-7，比重为1.05-1.13g/cm3，即可得到无取向硅钢用绝缘涂料。
以下通过多组实验数据来做具体说明：
下表为本发明各实施例的主要原料(其它成分还包括水)组成及指标含量列表(wt％)：
下表为本发明各实施例的主要工艺参数及涂料指标列表：
实施例 温度℃ 涂料粘度Pa·s 涂料pH值 涂料比重g/cm3
1 38 10 5.0 1.05
2 37 11.2 5.5 1.12
3 36 10.8 5.8 1.09
4 35 12 6.0 1.08
5 34 12.1 6.2 1.05
6 33 11 6.5 1.10
7 32 11.5 6.8 1.11
8 31 13 7.0 1.13
对比例1 39 9.5 4.8 1.00
对比例2 40 14 7.2 1.15
下表为本发明各实施例的性能检测结果：
实施例 附着性级别 层间电阻(Ω·cm2) 焊接性能
1 A 25.4 良
2 A 32.7 良
3 A 30.5 良
4 A 29.1 良
5 A 26.3 良
6 A 41.2 良
7 A 32.6 良
8 A 28.1 良
对比例1 C 5.3 差
对比例2 B 6.2 差
在上表中，本发明的绝缘涂层附着性级别的判别是根据GB/T2522-1988得出的结果。
从上述三个表格可以看出，对比例1中，由于树脂的含量高、粘度低，反应时涂料温度高，因此涂层的附着性和焊接性能差。对比例2中，由于树脂的含量低、粒径大、粘度高，且反应时涂料温度高，因此涂层的焊接性能差。本发明则涂层附着性、表面绝缘性、焊接性能都能达到优良的结果。
本发明所使用的有机树脂乳液是以甲基丙烯酸甲酯为硬单体，来提供涂层的硬度；使用丙烯酸-2-乙基乙酯和丙烯酸丁酯等为软单体，提供涂层的韧性要求；同时加入功能性单体(羟甲基丙烯酰胺)，使其均匀链接在分子链上，功能性单体提供-COOH基和-OH基，在高温固化时，反应交联，进而大大提高涂层附着力和强度。
本发明控制树脂粒径小于0.5μm，同时粒径分布减小，有利于有机树脂乳液与无机材料混合，可以使有机部分和无机部分达到更好的协同效应，从而改善涂层的焊接性能。
另外，之所以采用循环水降温，控制温度在38℃以下，一方面充分利用了反应放热产生的能量，另一方面使反应顺利进行，改善涂液的流动性和成膜性。
本发明与现有技术相比，一方面提出了无取向硅钢绝缘涂料的各项指标，另一方面改善了涂层的焊接性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于，所述无取向硅钢用绝缘涂料按重量百分比含量包括以下组分：有机树脂乳液8％～20％、铬酸盐5％～30％、磷酸盐10％～35％和硅溶胶15％～45％。
2.如权利要求1所述的无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于：所述有机树脂乳液为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基乙酯和丙烯酸丁酯羟甲基丙烯酰胺的共聚物。
3.如权利要求2所述的无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于：所述有机树脂乳液中的不挥发固体成分质量百分比为35％～41％，树脂粒径小于0.5μm，粘度13.5～19.5Pa·s，pH值为6.5～8.5。
4.如权利要求1所述的无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于：所述无取向硅钢用绝缘涂料按重量百分比含量包括以下组分：有机树脂乳液20％，铬酸盐15％，磷酸盐25％，硅溶胶40％。
5.如权利要求1所述的无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于：所述无取向硅钢用绝缘涂料的pH值为5-7。
6.如权利要求1所述的无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于：所述无取向硅钢用绝缘涂料的粘度为10-13Pa·s。
7.如权利要求1所述的无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于：所述无取向硅钢用绝缘涂料的比重为1.05-1.13g/cm3。
8.如权利要求1所述的无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于：所述铬酸盐是铬酸镁、铬酸铝、铬酸钙、重铬酸镁、重铬酸铝和重铬酸钙中的一种或任意几种的组合。
9.如权利要求1所述的无取向硅钢用绝缘涂料，其特征在于：所述磷酸盐是磷酸镁、磷酸铝、磷酸钙、磷酸二氢铝、磷酸一氢铝中的一种或任意几种的组合。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的无取向硅钢用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将铬酸盐、磷酸盐和硅溶胶按照比例进行混合，均匀搅拌30-40分钟后，按照比例投入有机树脂乳液，得到混合反应溶液；
步骤二：采用循环水对上述混合反应溶液进行降温，控制反应温度在38℃以下；
步骤三：搅拌反应1-2小时，待反应结束，检测分析反应完成溶液的pH值和比重；
步骤四：调整其pH值和比重，使pH值为5-7，比重为1.05-1.13g/cm3，即可得到无取向硅钢用绝缘涂料。
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