一种电工钢用自粘接性绝缘涂层液的制作方法

1.本发明涉及一种电工钢用自粘接性绝缘涂层液。


背景技术：

2.电工钢片主要用于制造电机铁芯，为了减少铁芯的涡流损耗，电工硅钢片在使用前需进行绝缘处理，通用的方法是在其表面涂覆一层高阻抗的绝缘涂层，以使得硅钢片具有较高的层间电阻率，将层间功率损失降至最低，同时要求硅钢片表面涂层具有良好的耐热性和耐蚀性，能在高温和腐蚀性环境下工作。此外，电工硅钢片在使用前需进行分切、冲制等工序，因此要求涂层还要具有高粘附性，在冲剪或弯曲加工中不易剥落。
3.电工钢片绝缘涂层的代表性品种是半有机涂层。这类涂层的涂层液由铬酸盐或磷酸盐、有机树脂和其它无机盐等组成，所形成的涂层具有良好的附着力、绝缘性和抗冲击性，在电工钢绝缘涂层中得到了广泛的应用。然而，在制造铁芯时，电工钢片需要叠装在一起。对于半无机涂层，需采用焊接、栓接或铆接的方式叠装电工钢片。焊接、栓接或铆接不可避免地会破坏绝缘涂层，造成铁芯边缘短路，绝缘性和耐蚀性下降，而且，这些叠装方式对于精密微型电机也不适用。对比而言，如果电工钢绝缘涂层具有自粘接性，那么就可以在电工钢带生产过程中涂覆自粘接涂层，而在制造铁芯时，只需将涂有自粘接涂层的电工钢片叠压在一起，然后通过加温、加压的方法即可实现电工钢片之间的粘接叠装。这种方式不破坏涂层，对涂层的绝缘性和腐蚀保护性能没有影响，因此极具吸引力。
4.中国专利cn1690143公开了一种电工钢自粘接涂层液的组成和制备方法，其特征是树脂成分为环氧当量为200～4000的环氧树脂乳液，加入0.07～17％的双氰胺作为潜伏性固化剂，在少量固化促进剂的存在下，该涂层液涂覆到电工钢表面烘烤后形成自粘性涂层；中国专利 cn 105131750公开了一种电工钢用环保型自粘结涂料，其特征是以15％～50％水溶性丙烯酸树脂、30％～70％水性环氧树脂为主要树脂成分，加入1％～10％双氰胺作为固化剂，同时辅以其它助剂经砂磨后得到悬浮型涂层液；中国专利cn 110099980公开了一种无取向电工钢板粘合涂料组合物，其主要特征是涂层液含40％～99％的包含水溶性树脂的第一成分及 1％～60％的包含复合金属磷酸盐的第二成分，其中水溶性树脂选自环氧基树脂、硅氧烷基树脂、丙烯酸树脂、酚栓树脂、苯乙烯树脂、乙烯基树脂、乙烯树脂及聚氨酯树脂一种以上。中国专利cn 110382223公开了一种由高分子量的丙烯酸酯基共聚物和交联剂组成的聚合物组合物作为电工钢涂层液树脂成分；中国专利cn101040022公开了一种耐热粘合性涂层液，其特征在于树脂成分为环氧树脂、丙烯酸树脂、酚树脂、丙烯酰基改性的环氧树脂乳液、含潜伏性固化剂的不完全固化的树脂、硅氧烷聚合物中的一种或多种，加入玻璃料后形成悬浮性涂层液。
5.这些涂层液的共同特点是形成含有固体微粒的悬浮液，涂层液的稳定性比较差，在储存过程中易于产生沉淀物，影响涂层液的使用，而且由于固体微粒与涂层液其它成分的相容性较差，易于造成涂层不均匀，降低了涂层的剥离强度和剪切强度。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种电工钢用自粘接性绝缘涂层液，该涂层液涂覆在电工钢表面后经短时间烘烤干燥后涂层处于休眠状态，将带有该涂层的电工钢片堆叠后，只需加温加压即可使涂层活化，实现电工钢片的自粘接，免除了焊接、栓接或铆接等堆接方式对绝缘涂层的损伤；该涂层液为乳液型式，不含有固体微粒，使用该涂层液形成的涂层具有涂层均匀、绝缘性好、剥离强度和剪切强度高的特点，具有优良的冲片性能，并且该涂层液储存稳定性高，克服了现有涂层液不耐储存的缺点。
7.本发明提供的电工钢用自粘接性绝缘涂层液其组分和重量百分比为：
[0008][0009][0010]
所述的环氧树脂是指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成热固化产物的高分子低聚体。本发明所使用的环氧树脂为双酚a型缩水甘油醚、双酚f型缩水甘油醚、双酚s型缩水甘油醚、多酚型缩水甘油醚、脂肪族缩水甘油醚中的一种或几种，优选的环氧树脂是双酚a型缩水甘油醚。本发明所使用环氧树脂的环氧值在0.06～0.51之间，优选的环氧值范围是0.12～0.44。
[0011]
所述的马来酸酐聚合物为环氧树脂的固化剂。马来酸酐聚合物在常温下不能固化环氧树脂，可与环氧树脂长期共存，保证了涂层干化后的长期稳定，但在高温加压下可与环氧基反应形成交联化合物，固化环氧树脂。马来酸酐聚合物固化环氧树脂后可大幅增加环氧树脂的耐温性，固化产物可耐300℃以上的高温。本发明所使用的马来酸酐聚合物具有如下结构：
[0012][0013]
式中，r为与马来酸酐共聚的单体，可以是丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯、甲基乙烯基醚、醋酸乙烯酯中的一种或几种，优选的共聚单体是苯乙烯和丙烯酸酯；m值的范围为4～20，优选的m值为4～10，n值的范围为0～20，优选的n值为2～8。
[0014]
所述的助溶剂是指结构中含有醚键、能增加环氧树脂溶解度的助剂。本发明所使用的助溶剂具有如下结构：
[0015][0016]
式中，p＝1或2，q的取值范围为0～4。优选的助溶剂为p＝1，q＝2以及p＝2，q＝1所对应的化合物。
[0017]
所述的乳化剂是指能够将环氧树脂乳化分散在水中形成水包油状乳液的助剂。乳化剂是同时具有疏水基和亲水基的表面活性化合物，选择合适的乳化剂能够大幅增加乳液的稳定性。乳化剂包括阳离子型、阴离子型和非离子型三种类型。本发明所使用的乳化剂为
阴离子型乳化剂和聚醚非离子型乳化剂中的一种或几种，阴离子型乳化剂包括烷基苯磺酸钠(钾)、脂肪酸钠(钾)等，聚醚非离子型乳化剂具有如下结构：
[0018][0019]
式中，r’为聚醚起始剂基团，包括氢基、脂肪醇基、烷基酚基、蓖麻油基、脂肪酸基、脂肪胺基、山梨醇酯基、脂肪酸酯基中的一种或几种，优选的起始剂基团是丙二醇基，s值的范围为4～30，优选的s值为6～20，t值的范围为0～20，优选的t值为4～10。
[0020]
一种电工钢用自粘接性绝缘涂层液的制备方法如下：
[0021]
步骤1，将环氧树脂、马来酸酐聚合物、助溶剂、乳化剂混合，升温至60～90℃，剧烈搅拌30～60分钟；
[0022]
步骤2，在搅拌下向步骤1的混合物中缓慢加入去离子水，直至混合物黏度下降形成乳液，继续搅拌20～60分钟后冷却至室温；
[0023]
步骤3，向步骤2的乳液中加去离子水稀释至固含量30～50％，并送入乳化均质机中均质 30～90分钟，出料即得自粘接性绝缘涂层液。
[0024]
将本发明的绝缘涂层液涂覆在电工钢表面，烘烤后冷却卷取即获得带有自粘接性绝缘涂层的电工钢，此时涂层处于休眠状态，不具有粘和性，对带有涂层的电工钢进行冷切、冲制、堆叠，加压升温后自粘接性绝缘涂层即被激活将电工钢片粘接堆叠。
[0025]
本发明的有益效果
[0026]
本发明的涂层液涂覆到电工钢表面烘烤形成的涂层具有良好的剥离强度和韧性，可耐受电工钢卷曲、冷切、冲制等机械加工，电工钢片堆叠后通过加温加压即可实现钢片的粘接堆叠，避免了焊接、栓接或铆接等连接方式对绝缘涂层的损伤，施工简便，便于连续化生产。
[0027]
本发明的涂层液为均匀的乳液型液体，不含不溶性固体微粒，采用本发明的涂层液制备的涂层均匀性好，而且，涂层液稳定性好，可长期储存。
具体实施方式
[0028]
实施例1
[0029]
向1升的机械搅拌反应釜中加入340克e44环氧树脂、50克马来酸酐-苯乙烯共聚物(马来酸酐与苯乙烯摩尔比为1∶1，数均分子量10000)、200克乙二醇单丙醚、120克aeo-9乳化剂，升温至65℃，剧烈搅拌30分钟，然后以每分钟20毫升的速度向体系中加入去离子水，边加边观察体系粘稠度，当发现体系粘稠度突然下降时停止加水，此时反应釜内形成乳白色乳液，继续搅拌45分钟，冷却至室温，向体系中继续加入去离子水直至乳液总质量为1000 克，继续搅拌30分钟后，将乳液转移至乳化均质机内均质1小时后出料，即得电工钢自粘接性绝缘涂层液。
[0030]
实施例2
[0031]
原料组成：e20环氧树脂420克、36克马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物(单体摩尔比1∶1，数均分子量8200)、120克乙二醇单甲醚、160克op-10乳化剂，乳化温度72℃，其余制备过程同实施例1。
[0032]
实施例3
[0033]
原料组成：环氧值为0.28的双酚f型环氧树脂500克，66克马来酸酐-丙烯酸甲酯共聚物(单体摩尔比1∶1，数均分子量7000)、80克乙二醇单甲醚、220克吐温-20乳化剂，乳化温度75℃，其余制备过程同实施例1。
[0034]
实施例4
[0035]
原料组成：e51环氧树脂100克，环氧值为0.81的间苯二酚双缩水甘油醚型环氧树脂300 克，45克马来酸酐-甲基乙烯基醚共聚物(单体摩尔比1∶1，数均分子量7500)、48克乙二醇单甲醚、130克op-6乳化剂、40克十二烷基苯磺酸钠，乳化温度70℃，其余制备过程同实施例1。
[0036]
实施例5
[0037]
采用涂辊涂覆的方法在电工钢片(50mm
×
50mm
×
0.5mm)上涂覆涂层液，在200℃下烘烤 30秒后冷至室温得到休眠的自粘接性涂层，涂层厚度约5～8微米。将带有涂层的电工钢片和另一片未涂覆的电工钢片置于层压机架上在连续炉中加热50秒，电工钢片金属峰值温度达到 160℃后，立即以2mpa的压力对两片电工钢片层压，保持层压30分钟后，在空气中冷却至室温，在电工钢片之间形成了自粘接性绝缘涂层。
[0038]
实施例6
[0039]
评价涂层的粘附性能(iso 1519-2011弯曲试验)和耐腐蚀性(gb6458-86中性盐雾试验)，由实施例1～4的涂层液根据实施例5方法制备的自粘接性绝缘涂层的测试结果见表1。
[0040]
表1
[0041]
实施例储存稳定性(6个月)粘附性耐腐蚀性1无沉淀物3mm通过良好2无沉淀物3mm通过良好3无沉淀物3mm通过良好4无沉淀物3mm通过良好