一種紫外光固化硅鋼絕緣涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種紫外光固化硅鋼絕緣涂料及其制備方法，絕緣涂料其原料及質(zhì)量百分含量為：預(yù)聚物10％～25％、活性稀釋單體3％～10％、顏填料10％～28％、光引發(fā)劑1％～8％、助劑2％～10％，余量為水。采用本發(fā)明研制的紫外光固化硅鋼絕緣涂料可以有效降低能源損耗，提高固化速率，達(dá)到綠色環(huán)保目的，同時(shí)形成的硅鋼絕緣涂層還具有優(yōu)良的耐濕熱性、耐溶劑性、焊接性、沖片性、附著性、耐腐蝕性和高的層間電阻等性能，滿足硅鋼工業(yè)生產(chǎn)要求。
【專利說(shuō)明】
一種紫外光固化硅鋼絕緣涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及硅鋼絕緣涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種紫外光固化硅鋼絕緣涂料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紫外光固化(UV固化)硅鋼絕緣涂料是利用紫外光的能量引發(fā)絕緣涂料中感光樹(shù) 脂材料單分子之間的聚合和交聯(lián)反應(yīng)，在硅鋼表面形成一層均勻致密的絕緣涂層。紫外光 固化涂料一般由預(yù)聚物、活性稀釋單體、顏填料、光引發(fā)劑和助劑等組成，其中起主要作用 的是預(yù)聚物和顏填料。傳統(tǒng)的硅鋼絕緣涂料均采用加熱固化工藝，即通過(guò)電加熱或明火加 熱的方法除去絕緣涂料中的液體成分，在硅鋼表面形成一層絕緣涂層。加熱固化工藝一般 分為干燥段和燒結(jié)段兩部分，干燥段除去絕緣涂料中的水分，燒結(jié)段固化成膜。采用加熱固 化工藝對(duì)絕緣涂料進(jìn)行干燥燒結(jié)，需要提供大量的電能和燃?xì)饽茉矗瑴囟瓤刂撇▌?dòng)還可能 帶來(lái)絕緣涂層過(guò)燒或欠燒的問(wèn)題。隨著光固化技術(shù)的快速發(fā)展及在化工、通訊輕功、電子和 建材等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，為紫外光固化涂料應(yīng)用到硅鋼領(lǐng)域提供依據(jù)。
[0003] 中國(guó)專利201410584458.6公開(kāi)了一種金屬建材用環(huán)保液光型紫外光固化涂料，提 供一種金屬建材用環(huán)保型紫外光固化涂料，在夜間起到發(fā)光的同時(shí)，還具備高附著力、高硬 度、極佳的耐候性和光澤度。201310709453.7公開(kāi)了一種汽車外用紫外光固化涂料，該涂料 經(jīng)紫外光照射后可與汽車板外殼很好融合，并提高耐用性和耐磨擦性，且使車外膜更加平 順光滑，提高汽車外殼的耐磨度和耐腐蝕性能。目前紫外光固化涂料在金屬基板材領(lǐng)域已 經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用，但在硅鋼絕緣涂層領(lǐng)域的使用尚未發(fā)現(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種紫外光固化硅鋼絕緣涂料代替目 前使用的熱固化硅鋼絕緣涂料，該絕緣涂料不但具有固化速度快、能量利用率高和綠色環(huán) 保等優(yōu)點(diǎn)，而且具有傳統(tǒng)絕緣涂料優(yōu)良的附著性、沖片性、焊接性、耐濕熱性、耐溶劑性、耐 腐蝕性和高的層間電阻等，滿足高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼工業(yè)生產(chǎn)要求。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種紫外光固化硅鋼絕緣涂料，其原料及質(zhì)量百分含量為:預(yù)聚物10%~25%、活 性稀釋單體3%~10%、顏填料10%~28%、光引發(fā)劑1%~8%、助劑2%~10%，余量為水。
[0007] 優(yōu)選預(yù)聚物10%~20%、活性稀釋單體3%~8%、顏填料13%~25%、光引發(fā)劑 3%~6%、助劑2%~6%，余量為水。
[0008] 所述預(yù)聚物選自聚氨酯預(yù)聚物、環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物、異氰酸酯預(yù)聚物、丙烯酸樹(shù)脂預(yù) 聚物、聚酰胺樹(shù)脂預(yù)聚物中的一種或幾種；
[0009] 所述活性稀釋單體選自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯 酸-β-羥乙酯中的一種或幾種；
[0010] 所述顏填料選自納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米硫酸鋇、磷酸二氫鋁、磷酸二 氫鋅、云母粉、蒙脫土中的一種或幾種;優(yōu)選納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米硫酸鋇、磷 酸二氫鋁和磷酸二氫鋅的混合物;其中磷酸氫鹽在硅鋼絕緣涂層中起交聯(lián)和骨架作用，顏 填料的添加可以有效增加絕緣涂層的致密性，提高絕緣涂層層間電阻；
[0011]所述光引發(fā)劑為自由基聚合光引發(fā)劑，選自α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、α-輕烷基 苯酮和2，4-二羥基二苯甲酮中的一種或幾種；
[0012] 所述助劑選自有機(jī)硅消泡劑、有機(jī)硅分散劑、潤(rùn)濕劑、流平劑、殺菌劑、增稠劑中的 一種或幾種;優(yōu)選有機(jī)硅消泡劑、有機(jī)硅分散劑、潤(rùn)濕劑、流平劑、殺菌劑和增稠劑的混合 物；
[0013] -種紫外光固化硅鋼絕緣涂料的制備方法，步驟包括：
[0014] Α、稱取配比量的預(yù)聚物、活性稀釋單體，加入反應(yīng)器中混合，加熱到55-65Γ，攪拌 均勻后制得備用液；
[0015] Β、稱取水于另一反應(yīng)容器中，添加配比量的顏填料和有機(jī)硅分散劑，高速攪拌分 散均勻后添加步驟A制備的備用液;有機(jī)硅分散劑也可分布加入，即本步驟中加入占有機(jī)硅 分散劑總加入量的30-80 %的有機(jī)硅分散劑，步驟C中加入余下的有機(jī)硅分散劑；
[0016] C、攪拌下，依次添加除有機(jī)硅分散劑外的配比量的其他助劑，分散均勻后再添加 配比量的光引發(fā)劑，補(bǔ)充水至配比量，攪拌均勻即得紫外光固化硅鋼絕緣涂料。
[0017] 本發(fā)明使用的溶劑為去離子水，使用去離子水代替有機(jī)溶劑，可以有效降低絕緣 涂料中的VOC，達(dá)到綠色環(huán)保目的。
[0018] 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)是采用有機(jī)樹(shù)脂預(yù)聚物和顏填料等做主成膜物質(zhì)，活性稀釋單體 做稀釋劑，通過(guò)一定波長(zhǎng)的紫外光照射，在光引發(fā)劑的作用下形成硅鋼絕緣涂層，助劑的添 加可以有效改善成膜性能;采用去離子水做溶劑，可以有效減低VOC含量，達(dá)到綠色環(huán)保目 的。使用本發(fā)明制備的紫外光固化硅鋼絕緣涂層具有優(yōu)良的沖片性、耐濕熱性、耐溶劑性、 焊接性、附著性、耐腐蝕性和高的層間電阻等性能，滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出效果：
[0020] 1)采用紫外光固化硅鋼絕緣涂料代替目前使用的熱固化硅鋼絕緣涂料，可以有效 降低能耗，達(dá)到綠色環(huán)保目的；
[0021] 2)固化時(shí)間短(根據(jù)涂層厚度，固化時(shí)間在幾分之一秒到一分鐘），提升生產(chǎn)效率；
[0022] 3)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作方便，可以避免涂層過(guò)燒或欠燒等問(wèn)題。
[0023] 采用本發(fā)明研制的紫外光固化硅鋼絕緣涂料可以有效降低能源損耗，提高固化速 率，達(dá)到綠色環(huán)保目的，同時(shí)形成的硅鋼絕緣涂層還具有優(yōu)良的耐濕熱性、耐溶劑性、焊接 性、沖片性、附著性、耐腐蝕性和高的層間電阻等性能，滿足硅鋼工業(yè)生產(chǎn)要求。
【具體實(shí)施方式】 [0024] 實(shí)施例1
[0025] -種紫外光固化硅鋼絕緣涂料的制備方法具體包括以下步驟：
[0026] 1)分別取聚氨酯預(yù)聚物(型號(hào):Τ52,廈門愛(ài)珂瑪化工有限公司）和環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物 (型號(hào):NPEL-128,河南澤普化工產(chǎn)品有限公司），質(zhì)量比按1:1，重量共130g，甲基丙烯酸甲 酯45g，加入反應(yīng)器中混合，加熱到60°C，500r/min的速度攪拌60min備用；
[0027] 2)在另一個(gè)反應(yīng)器中取適量去離子水（去離子水的加入量占絕緣涂料總質(zhì)量的 20-40%，本實(shí)施例中去離子水的加入量為30(^)，添加有機(jī)硅分散劑58(型號(hào)：515040，臺(tái) 灣中亞），攪拌均勻后依次添加納米二氧化硅50g(型號(hào):TSP，南京天行新材料有限公司）、納 米二氧化鈦30g(型號(hào):EFU-G100,上海依夫?qū)崢I(yè)有限公司）、納米硫酸鋇15g(型號(hào) :micro,上 海井宏實(shí)業(yè)有限公司）、磷酸二氫錯(cuò)55g和磷酸二氫鋅45g，1200r/min的高速攪拌分散 120min后添加步驟1制備的備用液；
[0028] 3)降低分散速度至600r/min，依次添加5g的有機(jī)硅消泡劑（型號(hào):AFE-1410,臨沂 市蘭山區(qū)綠森化工有限公司）、5g的潤(rùn)濕劑(型號(hào):DF-129,陶氏化學(xué)有限公司）、5g的流平劑 (型號(hào)：BYK333，德國(guó)BYK公司）、IOg的增稠劑（型號(hào)：0S-6040，廣州冠志新材料科技有限公 司）和5g的殺菌劑(型號(hào):BEK-550,廣州冠志新材料科技有限公司），各助劑添加量的總和為 35g，繼續(xù)攪拌6min，添加自由基聚合光引發(fā)劑α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮30g，最后補(bǔ)充去 離子水至1000g，攪拌均勻即得紫外光固化硅鋼絕緣涂料。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] -種紫外光固化硅鋼絕緣涂料的制備方法具體包括以下步驟：
[0031] 1)分別取聚氨酯預(yù)聚物(型號(hào):T52,廈門愛(ài)珂瑪化工有限公司）和異氰酸酯預(yù)聚物 (型號(hào)：TDI-80,江陰竹青化工有限公司），質(zhì)量比按1:0.8，重量共15(^，甲基丙烯酸乙酯 45g，加入反應(yīng)器中混合，加熱到60°C，500r/min的速度攪拌60min后備用；
[0032] 2)在另一個(gè)反應(yīng)器中取適量去離子水（250g)，添加有機(jī)娃分散劑Ilg(型號(hào)：SN- 5040,臺(tái)灣中亞），攪拌均勻后依次添加納米二氧化硅40g(型號(hào)：TSP，南京天行新材料有限 公司）、納米二氧化鈦40g(型號(hào):EFU-G100,上海依夫?qū)崢I(yè)有限公司）、納米硫酸鋇20g(型號(hào)： micro,上海井宏實(shí)業(yè)有限公司）、磷酸二氫錯(cuò)55g和磷酸二氫鋅35g，1200r/min的高速攪拌 分散IOOmin后添加步驟1制備的備用液；
[0033] 3)降低分散速度至600r/min，依次添加5g的有機(jī)硅消泡劑（型號(hào):AFE-1410,臨沂 市蘭山區(qū)綠森化工有限公司）、7g的潤(rùn)濕劑(型號(hào):DF-129,陶氏化學(xué)有限公司）、5g的流平劑 (型號(hào)：BYK333，德國(guó)BYK公司）、IOg的增稠劑（型號(hào)：0S-6040，廣州冠志新材料科技有限公 司）和5g的殺菌劑(型號(hào):BEK-550,廣州冠志新材料科技有限公司），各助劑添加量的總和為 43g，繼續(xù)攪拌8min，添加自由基聚合光引發(fā)劑α-輕烷基苯酮35g，最后補(bǔ)充去離子水至 l〇〇〇g，攪拌均勻即得紫外光固化硅鋼絕緣涂料。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] -種紫外光固化硅鋼絕緣涂料的制備方法具體包括以下步驟：
[0036] 1)分別取環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚物（型號(hào):NPEL-128,河南澤普化工產(chǎn)品有限公司）和異氰 酸酯預(yù)聚物（型號(hào)：TDI-80,江陰竹青化工有限公司），質(zhì)量比按1:1，重量共120g，乙酸乙烯 酯50g，加入反應(yīng)器中混合，加熱到60°C，500r/min的速度攪拌60min后備用；
[0037] 2)在另一個(gè)反應(yīng)器中取適量去離子水（35(^)，添加有機(jī)娃分散劑128(型號(hào)：51'|-5040,臺(tái)灣中亞），攪拌均勻后依次添加納米二氧化硅45g(型號(hào)：TSP，南京天行新材料有限 公司）、納米二氧化鈦45g(型號(hào):EFU-G100，上海依夫?qū)崢I(yè)有限公司）、納米硫酸鋇25g(型號(hào)： micro,上海井宏實(shí)業(yè)有限公司）、磷酸二氫錯(cuò)50g和磷酸二氫鋅40g，1200r/min的高速攪拌 分散120min后添加步驟1制備的備用液；
[0038] 3)降低分散速度至600r/min，依次添加5g的有機(jī)硅消泡劑（型號(hào):AFE-1410,臨沂 市蘭山區(qū)綠森化工有限公司）、7g的潤(rùn)濕劑(型號(hào):DF-129,陶氏化學(xué)有限公司）、5g的流平劑 (型號(hào):BYK333，德國(guó)BYK公司）、5g的增稠劑(型號(hào):0S-6040，廣州冠志新材料科技有限公司） 和5g的殺菌劑（型號(hào)：BEK-550,廣州冠志新材料科技有限公司），各助劑添加量的總和為 39g，繼續(xù)攪拌IOmin，添加自由基聚合光引發(fā)劑2,4-二羥基二苯甲酮45g，最后補(bǔ)充去離子 水至1000g，攪拌均勻即得紫外光固化硅鋼絕緣涂料。
[0039] 實(shí)施例4
[0040] -種紫外光固化硅鋼絕緣涂料的制備方法具體包括以下步驟：
[0041] 1)分別取聚氨酯預(yù)聚物(型號(hào):T52,廈門愛(ài)珂瑪化工有限公司）和丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚 物（型號(hào)：ΤΝ-1018,濟(jì)寧泰諾化工有限公司），質(zhì)量比按1:1，重量共120g，甲基丙烯酸-β-羥 乙酯45g，加入反應(yīng)器中混合，加熱到60°C，500r/min的速度攪拌60min后備用；
[0042] 2)在另一個(gè)反應(yīng)器中取適量去離子水（250g)，添加有機(jī)娃分散劑8g(型號(hào):AFE- 1410,臨沂市蘭山區(qū)綠森化工有限公司），攪拌均勻后依次添加納米二氧化硅30g(型號(hào)： AFE-1410,臨沂市蘭山區(qū)綠森化工有限公司）、納米二氧化鈦30g(型號(hào):EFU-G100,上海依夫 實(shí)業(yè)有限公司）、納米硫酸鋇25g(型號(hào)micro,上海井宏實(shí)業(yè)有限公司）、磷酸二氫鋁55g和 磷酸二氫鋅20g，1200r/min的高速攪拌分散120min后添加步驟1制備的備用液；
[0043] 3)攪拌均勻后降低分散速度至600r/min，依次添加5g的有機(jī)硅消泡劑(型號(hào):AFE- 1410,臨沂市蘭山區(qū)綠森化工有限公司）、5g的潤(rùn)濕劑（型號(hào):DF-129,陶氏化學(xué)有限公司）、 5g的流平劑（型號(hào):BYK333，德國(guó)BYK公司）、5g的增稠劑（型號(hào)：0S-6040，廣州冠志新材料科 技有限公司）和5g的殺菌劑(型號(hào):BEK-550，廣州冠志新材料科技有限公司），各助劑添加量 的總和為33g，繼續(xù)攪拌8min，添加自由基聚合光引發(fā)劑α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮30g，最 后補(bǔ)充去離子水至l〇〇〇g，攪拌均勻即得紫外光固化硅鋼絕緣涂料。
[0044] 對(duì)比例1
[0045] 采用熱固化環(huán)保型硅鋼絕緣涂料(型號(hào):M21，馬鞍山金科特種涂料有限公司）。
[0046] 實(shí)施例和對(duì)比例均采用無(wú)取向娃鋼50W800為基板，采用輯涂工藝，涂輯為聚氨酯 型刻槽輥，壓力控制在55~60N，涂覆過(guò)程中帶鋼速度控制在80m/min;實(shí)施例干燥固化采用 紫外光照射，時(shí)間控制在15s，對(duì)比例采用熱固化，溫度560 °C，時(shí)間35s，經(jīng)過(guò)涂覆和固化工 藝之后，即得硅鋼絕緣涂層。硅鋼絕緣涂層性能檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0047]表1絕緣涂層性能測(cè)試結(jié)果
[0049] 注:絕緣涂層評(píng)價(jià)方法
[0050] 1)耐油性：電氣絕緣油100~120°C浸泡8h，顏色無(wú)變化，重量變化< 8mg/m2;
[00511 2)鉛筆硬度:按照GB/T6739-2006在QHQ型鉛筆劃痕硬度儀上測(cè)試；
[0052] 3)層間電阻:按照GB/T2522-2007規(guī)定的方法測(cè)定；
[0053] 4)濕熱試驗(yàn):溫度為50°C，時(shí)間為15天，相對(duì)濕度80%，腐蝕面積< 40% ;
[0054] 5)鹽霧試驗(yàn):溫度為35°C，腐蝕介質(zhì)為5%的NaCl溶液，時(shí)間為8h腐蝕面積< 20% ; [0055] 6)附著性:按照GB/T9286-1998規(guī)定要求測(cè)試評(píng)定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紫外光固化硅鋼絕緣涂料，其原料及質(zhì)量百分含量為:預(yù)聚物10%~25%、活性 稀釋單體3%~10%、顏填料10%~28%、光引發(fā)劑1 %~8%、助劑2%~10%，余量為水。2. 如權(quán)利要求1所述的絕緣涂料，其原料及質(zhì)量百分含量為:預(yù)聚物10%~20%、活性 稀釋單體3%~8%、顏填料13%~25%、光引發(fā)劑3%~6%、助劑2%~6%，余量為水。3. 如權(quán)利要求1或2所述的絕緣涂料，其特征在于:所述預(yù)聚物選自聚氨酯預(yù)聚物、環(huán)氧 樹(shù)脂預(yù)聚物、異氰酸酯預(yù)聚物、丙烯酸樹(shù)脂預(yù)聚物、聚酰胺樹(shù)脂預(yù)聚物中的一種或幾種。4. 如權(quán)利要求1或2所述的絕緣涂料，其特征在于:所述活性稀釋單體選自甲基丙烯酸 甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸-β_羥乙酯中的一種或幾種。5. 所述顏填料選自納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米硫酸鋇、磷酸二氫鋁、磷酸二氫 鋅、云母粉、蒙脫土中的一種或幾種；顏填料優(yōu)選納米二氧化娃、納米二氧化鈦、納米硫酸 鋇、磷酸二氫鋁和磷酸二氫鋅的混合物。6. 如權(quán)利要求1或2所述的絕緣涂料，其特征在于:所述光引發(fā)劑選自α-二甲氧基-α-苯 基苯乙酮、α-羥烷基苯酮、2,4_二羥基二苯甲酮中的一種或幾種。7. 如權(quán)利要求1或2所述的絕緣涂料，其特征在于:所述助劑選自有機(jī)硅消泡劑、有機(jī)硅 分散劑、潤(rùn)濕劑、流平劑、殺菌劑、增稠劑中的一種或幾種;優(yōu)選有機(jī)硅消泡劑、有機(jī)硅分散 劑、潤(rùn)濕劑、流平劑、殺菌劑和增稠劑的混合物。8. -種紫外光固化硅鋼絕緣涂料的制備方法，步驟包括： Α、稱取配比量的預(yù)聚物、活性稀釋單體，加入反應(yīng)器中混合，加熱到55-65Γ，攪拌均勻 后制得備用液； Β、稱取水于另一反應(yīng)容器中，添加配比量的顏填料和有機(jī)硅分散劑，高速攪拌分散均 勾后添加步驟Α制備的備用液； C、攪拌下，依次添加除有機(jī)硅分散劑外的配比量的其他助劑，分散均勻后再添加配比 量的光引發(fā)劑，補(bǔ)充水至配比量，攪拌均勻即得紫外光固化硅鋼絕緣涂料。
【文檔編號(hào)】C09D5/08GK105860627SQ201610438267
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】張振海, 王立濤, 董梅, 占云高, 何峰, 夏雪蘭, 豐慧
【申請(qǐng)人】馬鞍山鋼鐵股份有限公司