一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬表面涂料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電工鋼片又稱硅鋼片，主要用于各種電機磁芯。通常，電工鋼片在其表面上涂覆絕緣涂層，再將其依次沖壓成預(yù)定形狀、堆疊并通過焊接、鎖扣、鉚接等方法將其連接在一起而形成磁芯。大多數(shù)電工鋼片均通過焊接、螺栓連接、自扣式或鉚接方式組裝成鐵芯，但這些鐵芯的固定方式是芯片局部“點”固定方式，其連接力不高，難以滿足對緊固強度要求很高的鐵芯。此外，焊接、鉚接方式對許多微型電機鐵芯也不適用。因此，將電工鋼片之間通過“面”固定方式粘接在一起形成鐵芯的方法成為一種提高緊固強度的有效途徑。
[0003]如果在每一片沖剪好的鐵芯片上涂粘接劑，這種方式的生產(chǎn)效率非常低，還存在粘接狀況難以控制和不均等問題，而用帶有自粘接涂層的電工鋼制成的鐵芯固定牢靠，電機效率高，振動小，噪音低。自粘結(jié)涂料通過輥涂或噴涂的方式涂敷到連續(xù)式運轉(zhuǎn)的鋼板上，進入干燥爐內(nèi)采用明火或熱空氣加熱一定時間后形成自粘結(jié)涂層。自粘結(jié)涂層具有絕緣強度高、耐腐蝕性好、沖片性好、粘結(jié)強度高的特點。涂敷自粘結(jié)涂層的電工鋼板根據(jù)電機的要求進行裁剪、沖片，形成一定形狀的鋼片，在一定的壓力、溫度下，固化一定時間后，就可以形成具有良好機械強度和剛度的鐵芯。由于自粘結(jié)涂層采用高分子材料作為主劑，以自粘結(jié)的形式緊固，所以在沖片性和緊固成鐵芯后的性能等多方面具有優(yōu)異的特性。
[0004]日本川崎制鐵公司開發(fā)出了涂敷自粘結(jié)涂層的電工鋼板，主要用于微電機產(chǎn)品，但產(chǎn)量不大。德國蒂森公司為了滿足其制造超導(dǎo)型高速磁懸浮列車長定子鐵芯的需要，也開發(fā)了自粘結(jié)涂層，并形成了批量生產(chǎn)的能力。鑒于自粘結(jié)涂層產(chǎn)品獨特的涂層性能和良好的市場前景，國內(nèi)寶鋼于2001年開始進行自粘結(jié)涂層試驗和生產(chǎn)，并在電機制造廠進行了自粘結(jié)涂層的固化試驗。
[0005]日本新日本制鐵株式會社有相關(guān)專利公開，其授權(quán)公告號為:CN101040022，公告日為:2012年12月12日，該專利方案提出了一種耐熱粘合性絕緣涂層，該專利方案提供了表面涂有耐熱粘合性絕緣涂層的電工鋼板涂層，該絕緣涂層在堆疊之后通過加壓和加熱能夠產(chǎn)生粘合性并且能夠消除應(yīng)力退火；該耐熱粘合性絕緣涂層包括:在室溫至300°C軟化的樹脂和由差熱分析法分析的軟化點為100tC或更低的低熔點無機組合物。由于無機組合物中使用了水玻璃，涂層的耐水性差。
[0006]中國寶山鋼鐵股份有限公司的專利號:ZL200410017997.8，授權(quán)公告日:2009年7月I日，該方案公開了一種電工鋼用水性自粘接涂料，涂料含有水性環(huán)氧樹脂乳液、固化劑、促進劑以及其他各種添加劑。此發(fā)明的水性自粘接涂料，應(yīng)用于制造電工鋼涂層，能夠以明火加熱的方式制造自粘接涂層電工鋼。但涂料缺少無機骨架支撐，在鋼板加壓固化過程中涂料易擠壓溢出；涂料固化體系單一，環(huán)氧樹脂固化程度難以控制，工廠工藝窗口溫度控制困難。
[0007]目前一些成熟應(yīng)用的溶劑型自粘結(jié)涂料是采用有機溶劑溶解環(huán)氧樹脂后，再配合固化劑等而制成，存在的主要問題是有機溶劑比如甲苯、二甲苯、N甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等，溶劑的毒性比較大，涂料的VOC (揮發(fā)性有機溶劑)也很高，在使用時存在易燃易爆等安全隱患，并且不環(huán)保。為解決以上問題，市場上亟需環(huán)保型的水性自粘結(jié)涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中電工鋼粘接涂料綜合性能差、固化程度不易控制、揮發(fā)性有機溶劑含量高的不足，提供了一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料及其制備方法，本發(fā)明采用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂作為主成膜劑，以硅酸鋁鈉、氣相二氧化硅作為輔助成膜劑提供無機物骨架，使涂層的抗擠壓變形能力提高，其耐沖擊性能好，絕緣性高，耐水性優(yōu)異，而且涂料中易揮發(fā)有機溶劑含量極低，屬于環(huán)保型涂料。
[0010]2.技術(shù)方案
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0012]本發(fā)明的一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料，該涂料中的各組分及其質(zhì)量百分比為:水溶性丙烯酸樹脂15%?50%、水性環(huán)氧樹脂30%?70%、雙氰胺1%?10%、乙二醇苯醚0.5 %?6 %、無機填料1.5 %?13 %、二甲基乙醇胺0.5 %?2.5 %、潤濕分散劑0.1 %?0.8%、炔二醇表面活性劑0.1 %?0.3%、余量為純水。
[0013]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的無機填料包括硅酸鋁鈉和氣相二氧化硅。由于兩者粒徑很小，因此比表面積大，表面吸附力強，分散性能好，熱阻、電阻等方面具有特異的性能；此外，采用超細(xì)無機填料娃酸招鈉以及納米無機填料氣相二氧化娃作為涂層的抗壓骨架，使得自粘結(jié)涂層在加熱、加壓條件下的二次固化過程中涂層不會被擠出。
[0014]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述無機填料中各組分占物料總量質(zhì)量百分比為:硅酸鋁鈉1%?8%、氣相二氧化硅0.5%?5%。
[0015]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的水溶性丙烯酸樹脂的玻璃化溫度Tg為60?IlOcC0
[0016]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的水性環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值為0.05?
0.38mol/100g。
[0017]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的潤濕分散劑為畢克化學(xué)有限公司的byk 180、byk 184、byk 191、byk 192 中的一種或多種。
[0018]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的炔二醇表面活性劑為天津賽菲化學(xué)科技發(fā)展有限公司的 DF-80L、DF-80D、DF-80B、DF-11OB、DF-80PG 中的一種或多種。
[0019]—種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料的制備方法，其步驟為:
[0020]步驟I)、攪拌下，在純水中依次加入二甲基乙醇胺、水溶性丙烯酸樹脂、乙二醇苯醚、潤濕分散劑、炔二醇表面活性劑、硅酸鋁鈉、氣相二氧化硅、雙氰胺，攪拌5?30min ;
[0021]步驟2)、將攪拌好的漿料放入砂磨機進行砂磨，磨至漿料的粒徑D5。在0.5?1.5微米；
[0022]步驟3)、攪拌下，向磨好的漿料中加入水性環(huán)氧樹脂，攪拌10?60min后，過5000目的篩網(wǎng)出料，即環(huán)保型自粘結(jié)涂料。
[0023]3.有益效果
[0024]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0025](I)本發(fā)明的一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料，采用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂作為主成膜物，相對于以往以單一環(huán)氧樹脂為成膜物的自粘結(jié)涂料，自粘結(jié)涂料耐沖擊性能好，絕緣性高，耐水性優(yōu)異；
[0026](2)本發(fā)明的一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料，以水為主溶劑，毒性揮發(fā)物質(zhì)含量低，涂料中不含重金屬等環(huán)境污染物，屬于環(huán)保型涂料；
[0027](3)本發(fā)明的一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料的制備方法，采用了兩階段粘合的設(shè)計，即丙烯酸樹脂的粘結(jié)范圍在60?110°C，環(huán)氧樹脂固化溫度在150?220°C，兩段粘結(jié)工藝溫差大，鋼廠在使用時的工藝窗口溫度控制簡單，通過玻璃化溫度Tg在60?110°C的水溶性丙烯酸樹脂結(jié)合乙二醇苯醚可以實現(xiàn)低溫成膜，鋼廠加工后涂層不會發(fā)生冷粘結(jié)現(xiàn)象，從而避免了以往自粘結(jié)涂料在固化不良時經(jīng)常出現(xiàn)的冷粘結(jié)問題；
[0028](4)本發(fā)明的一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料的制備方法，加入了超細(xì)無機填料硅酸鋁鈉以及納米無機填料氣相二氧化硅作為涂層的抗壓骨架，通過砂磨控制涂料的填料粒徑D5。在0.5?1.5微米，可以實現(xiàn)無機粒子之間的粒度級配，從而使得自粘結(jié)涂層在加熱、加壓條件下的二次固化過程中涂層不會被擠出。
【具體實施方式】
[0029]為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0030]實施例1
[0031]本實施例的一種電工鋼用環(huán)保型自粘結(jié)涂料，其制備方法為:
[0032]攪拌下，按照質(zhì)量百分比，在純水中依次加入0.7%的二甲基乙醇胺、20%水溶性丙烯酸樹脂、5%的乙二醇苯醚、0.5%的潤濕分散劑、0.2%的炔二醇表面活性劑、5%的硅酸鋁鈉、2.3%的氣相二氧化硅、5%的雙氰胺，攪拌20min ;然后將攪拌好的漿料放入砂磨機進行砂磨，磨至漿料的粒徑D5。在0.5微米；最后在攪拌下，向磨好的漿料中加入40%的水性環(huán)氧樹脂，攪拌50min后，過5000目的篩網(wǎng)出料，即成本發(fā)明的環(huán)保型自粘結(jié)涂料。
[0033]該自粘結(jié)涂料中，潤濕分散劑為畢克化學(xué)有限公司的byk 191，炔二醇表面活性劑為天津賽菲化學(xué)科技發(fā)展有限公司的DF-