一种绝缘水性环氧自粘漆及其制备方法

技术领域

本申请涉及环氧自粘漆技术领域，尤其是涉及一种绝缘水性环氧自粘漆及其制备方法。

背景技术

自粘性漆是将产品漆涂覆在硅钢片上，先对漆膜进行预干，使其变成柔软且具有活性的涂层（B阶段），再将硅钢片叠加后通过加热加压工艺进行片间相互粘结形成铁芯，此时B阶段的活性涂层在加热加压工艺下转变为完全固化的漆层（C阶段），这种方法避免了传统硅钢片间焊接或铆接工艺导致的短路、产生有毒气体及铁芯在使用过程产生的噪音。

目前，用于硅钢片粘结的自粘漆相关研究较少，早期有溶剂型硅钢片自粘漆研究及产品出现，但通常含有大量甲苯、二甲苯等有机溶剂，使用过程存在严重的环境及人体危害性。

目前也有水溶性硅钢片自粘漆的研究，但产品化程度低，存在存储稳定差，受热后粘结强度较低，硅钢片热压过程边缘渗漆严重的现象，且耐水耐盐雾性较低，严重影响了电机的使用寿命。而普通提高耐热、耐水的的方法包括提高分子量、提高交联密度、引入耐热基团、提高硬度等方法不但使得乳液稳定性下降，乳液粒径变粗，还会使得柔韧性降低，最终会影响漆膜柔韧性。

发明内容

为了解决现有技术产品化程度低，存在存储稳定差，受热后粘结强度较低，硅钢片热压过程边缘渗漆严重的的问题，本申请提供了一种绝缘水性环氧自粘漆及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种绝缘水性环氧自粘漆，采用如下的技术方案：

一种绝缘水性环氧自粘漆，所述产品是由包括以下重量份的原料制备而成：100份的环氧树脂、5～20份的助溶剂、5～25份的球形有机硅树脂、1～10份的水性偶联剂、1～20份的乳化剂、80～120份的水、5～30份的潜伏性固化剂、0.1～2份的流平剂、0.1～2份的润湿剂、0.05～1.0份的消泡剂。

通过采用上述技术方案，球形有机硅树脂微球不易在环氧乳液中沉淀，球形有机硅树脂微球上的活性基团如羟基能参与环氧树脂的固化反应，可改善固化物交联密度，配合以适当分子量的环氧树脂，保证漆膜密度、流动性、滑爽性、耐水性、耐盐雾性及柔韧性，微球加热400℃以上也不熔化，使得最终固化物的耐热性提高，热态粘结强度高，因此，本申请的自粘漆固化物具有较好的滑爽性、耐水性、耐盐雾性、耐热性、漆膜柔韧性、粘结强度和储存稳定性，本自粘漆B阶段的活性涂层在加热加压工艺进行过程中，未出现边缘渗漆现象，解决了硅钢片热压过程边缘渗漆的问题，此外本申请以水为溶剂，VOC（挥发性有机污染物）含量低，更为环保。

优选的，所述产品是由包括以下重量份的原料制备而成：100份的环氧树脂、8～18份的助溶剂、10～16份的球形有机硅树脂、2～5份的水性偶联剂、6～15份的乳化剂、80～120份的水、10～20份的潜伏性固化剂、0.2～0.6份的流平剂、0.1～1份的润湿剂、0.15～0.4份的消泡剂。

通过采用上述技术方案，可得到滑爽性、耐水性、耐盐雾性、耐热性、漆膜柔韧性、粘结强度和储存稳定性较好的自粘漆，本自粘漆B阶段的活性涂层在加热加压工艺进行过程中，未出现边缘渗漆现象，解决了硅钢片热压过程边缘渗漆的问题。

优选的，所述环氧树脂为2000～4000分子量的固体双酚A型环氧树脂或2000～4000分子量的固体双酚A型环氧树脂的改性物。

通过采用上述技术方案，保证了产品的可加工性、储存稳定性、漆膜交联密度、耐水耐盐雾性。

优选的，所述2000～4000分子量的固体双酚A型环氧树脂的改性物包括：聚氨酯改性环氧树脂、丙烯酸改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、聚酰胺改性环氧、聚酰亚胺改性环氧、聚酯亚胺改性环氧、羧基丁腈改性环氧、聚醚改性环氧、有机硅改性环氧、聚乙烯醇改性环氧。

通过采用上述技术方案，可进一步保证了产品的储存稳定性、漆膜交联密度、耐水耐盐雾性。

优选的，所述球形有机硅树脂是具有三维网络交联结构的球状粉体，粒径小于1.5微米。

通过采用上述技术方案，本自粘漆中的球形有机硅树脂比重低，与环氧树脂间通过偶联剂相互作用，乳液稳定性好，提高产品的耐热耐盐雾性，同时保证产品的流动性、储存稳定性；耐热性高的球状有机硅树脂既具有增韧效果，又起到交联作用，可保证产品的韧性；添加的球形机硅树脂微球，比重比一般无机填料小，不易在环氧乳液中沉淀，树脂微球上的活性基团如羟基还能参与环氧树脂的固化反应，使得最终固化物交联密度进一步提高；该微球加热400℃以上也不熔化，使得最终固化物的耐热性提高，热态粘结强度高，此外有机硅微球的加入还会使得最终固化物具有较好的滑爽性、耐水性、耐盐雾性、柔韧性。

优选的，所述潜伏性固化剂为水溶或水可乳化的改性胺类固化剂；潜伏性固化剂的活化温度在120℃以上；潜伏性固化剂包括水溶或水可乳化的乙二醇改性、环氧改性、有机酸改性的双氰胺、咪唑、二三胺、三四胺、酰肼、聚酰胺、聚醚胺，以及三氯化硼胺的络合物和乙二醇改性、环氧改性、有机酸改性的硼杂烷叔胺。

通过采用上述技术方案，可改善本申请自粘漆的粘结强度、耐高温、耐水、耐盐雾的性能。

优选的，所述偶联剂为水性偶联剂；乳化剂为非离子乳化剂；流平剂为有机硅或丙烯酸流平剂中的一种或两种组合；润湿剂为聚醚改性的硅氧烷共聚物或炔醇类润湿剂中的一种或两种组合；消泡剂为有机硅；助溶剂为丙二醇丁醚、丁醇。

通过采用上述技术方案，水性偶联剂适用于水性体系，降低合成树脂熔体的粘度，改善体系中个组分的分散度，从而提高整体的加工性能；乳化剂起到乳化作用，易于进行乳化操作；流平剂起到促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜的作用；润湿剂可改善涂料的表面张力和渗透性,使其能够更好地润湿底材,从而提高涂料的附着力，消泡剂可减少、阻碍泡沫的形成，保证成膜质量。

第二方面，本申请提供一种绝缘水性环氧自粘漆的制备方法，采用如下的技术方案：

一种绝缘水性环氧自粘漆的的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将计量准确的球形有机硅树脂、偶联剂投入一定量的水中，温度升至50～120℃，保温反应1～3小时，得改性物；

步骤二，将计量准确的环氧树脂溶于助溶剂中，温度升至60～100℃，加入步骤一中的改性物、计量准确的乳化剂，搅拌均匀，滴加剩余水至粘度出现断崖式降低；

步骤三，加入计量准确的潜伏性固化剂、流平剂、润湿剂、消泡剂，温度控制50～60℃，保温10～60min，分散均匀得成品。

通过采用上述技术方案，本申请的制备工艺较为简单，易于实现工业化生产；本申请方法制备的自粘漆不但稳定性高，而且固化后漆膜具有较好的耐热性、耐水性、耐盐雾性，且漆膜柔韧性及粘结强度。

优选的，所述步骤二，将计量准确的环氧树脂溶于助溶剂中，温度升至60～100℃，加入步骤一中的改性物、计量准确的乳化剂，以3000～5000rpm搅拌，同时1～2小时滴完剩余水，对粘度进行测试，当观察到粘度示数出现断崖式降低，停止滴加水。

通过采用上述技术方案，便于进行乳化，保证乳化均匀性，且便于控制体系的粘度，控制水体添加量，从而保证制备得到的自粘漆的质量。

优选的，所述步骤三，加入计量准确的潜伏性固化剂、流平剂、润湿剂、消泡剂，温度控制50℃，保温10～60min，以400～800rpm搅拌，搅拌10～60min后用20～100目的筛网进行筛分，得成品。

通过采用上述技术方案，体系中各个组分分散相对均匀，筛选得到的物料粒度公差较小，从而可保证制备自粘漆的质量。

综上所述，本申请具有以下优点：

1、本申请的自粘漆具有较好的耐高温、滑爽、比重低、耐水、耐盐雾、绝缘的特优异效果，用于涂覆在电机铁芯硅钢片上，干燥后的硅钢片通过热压工艺互相粘结成一个整体，可应用与风力发电电机、线性电机、电梯电机、高速马达、混合动力电机、电磁感应加热器等领域。

2、本申请的制备方法较为简单易操作，便于实现工业化大批量生产。

3、本申请自粘漆的使用较为简便，硅钢片涂覆后初步干燥形成活性涂层，将硅钢片叠加后通过加热加压工艺进行片间相互粘结形成铁芯，避免了焊接或铆接等繁琐工序及缺点。

4、本申请的自粘漆以水为主要溶剂，仅有少量助溶剂，VOC挥发性有机污染物含量低，气味轻，环保性好，且粘度低、固含量高：50-60%固含量时，粘度仅25—100s，硅钢片涂覆后易于流平，漆膜更加均匀。

5、本申请的自粘漆储存稳定性好：自粘漆中球形有机硅树脂比重低，与环氧树脂间通过偶联剂相互作用，乳液稳定性好，50℃放置3个月不沉淀、不变质，此外，抗冻稳定性也高，-40℃放置24小时，乳液不沉淀也不析出，且球状有机硅树脂的加入使得表面滑爽性提高，可防止硅钢片表面刮花、掉漆。

6、本申请的自粘漆的耐热性、柔韧性、粘结强度均明显提高：耐热性高的球状有机硅树脂既具有增韧效果，又起到交联作用，使得固化物的常态剪切粘结强度达到26MPa，热态（100℃）剪切粘结强度达到15Mpa，超过了进口产品（常态14 MPa，热态6 MPa）；此外，由于耐热性提高，硅钢片叠加热压粘结过程不会出现边缘渗漆现象。

7、本申请的自粘漆的耐水性强、耐盐雾性好：中性盐雾试验96小时，漆膜无变化。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

制备例

制备例1

改性胺类固化剂制备依据于嘉兴荣泰雷帕斯绝缘材料有限公司的专利改性酰肼潜伏性固化剂及其制备方法（申请号：200910053807.0）所述。

改性胺类固化剂的具体制备方法为：在装有电动搅拌器、球形冷凝管和温度计的500ml的三口瓶中，加入间苯二酸酰肼250g、2-甲基咪唑0.15g和150ml的乙二醇丁醚，在120℃加热溶解后，分批加入150g丁基缩水甘油醚，然后在120℃温度下连续搅拌反应8-10小时，抽真空除去溶剂，得到的无色或淡黄色粘稠状物即为潜伏性固化剂。

实施例

实施例1

一种绝缘水性环氧自粘漆，包括100份的WXDIC 环氧树脂0197(环氧树脂--凤凰牌WXDIC 环氧树脂0197，当量1800g/mol，软化点125℃,粘度：58cP（测试条件：配成40%甲基乙基酮溶液，25℃）, 南通星辰合成材料有限公司)，当量1800g/mol、10份丁醇(济南恒诚新材料有限公司)、4.5份的丙二醇丁醚(济南恒诚新材料有限公司)、16份的球形有机硅树脂(上海昊翀化工有限公司,（HOCON1811硅树脂微粉）含量≥ 99.99（％）类别 甲基硅树脂货号HOCON-1811 粒径1.2μm)、2.5份的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（水性偶联剂，迈图COATOSIL*2287，美国迈图高新材料集团）、15.5份的沈阳百辰化学科技有限公司的百辰反应型水性环氧乳化剂（树脂）K-5014、120份的水、18份的制备例1中的潜伏性固化剂、0.3份的德国迪高公司的迪高TEGO Glide 45099（流平剂）、0.2份的德国BYK公司的BYK-346（润湿剂，聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液，溶剂二丙二醇单甲醚）、0.25份的TEGO Airex 902W（消泡剂，固含量 24%，成分：聚醚硅氧烷共聚物，含气相二氧化硅）。

一种绝缘水性环氧自粘漆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将5份的水先投入反应釜中，将计量准确的球形有机硅树脂、水性偶联剂投入反应釜中，温度升至80℃，保温反应2小时，得改性物；

步骤二，将计量准确的环氧树脂投入另一反应釜中，向该反应釜中加入计量准确的助溶剂，加热使得环氧树脂溶于助溶剂中，温度升至85℃，加入步骤一中制备的改性物、计量准确的乳化剂，以3500rpm搅拌，同时于1.5小时以恒定速度滴加完剩余的水，采用全自动运动粘度测定仪对测试反应釜中的物料进行全程粘度检测，当观察到全自动运动粘度测定仪的示数出现断崖式降低，则停止滴加水；

步骤三，加入计量准确的制备例1中的潜伏性固化剂、流平剂、润湿剂、消泡剂，温度控制50℃，保温30min，分散均匀得成品。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：球形有机硅树脂的添加了为5份。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：球形有机硅树脂的添加了为10份。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于：球形有机硅树脂的添加了为15份。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于：球形有机硅树脂的添加了为20份。

实施例6

实施例6与实施例1的区别在于：所用的环氧树脂的不同，实施例6中用到的环氧树脂是：山东摩尔化工有限公司的环氧树脂改性物- HTP-6015丁腈橡胶改性的固体环氧树脂；浅褐色颗粒状固体，1.2g/cm

对比例

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于：不添加球形有机硅树脂。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于：环氧树脂选用低分子量的环氧树脂，具体的选用的环氧树脂的参数如下：百辰科技E12环氧树脂，环氧当量730-950g/mol，软化点88-105℃，色度(加氏色号)号 ≤2，无机氯≤0.020ω/﹪，易皂化氯≤0.20 ω/﹪，挥发物（150℃,60mon) ≤0.5ω/﹪。

对比例3

对比例3与实施例1的区别在于：环氧树脂选用高分子量的环氧树脂，具体的选用的环氧树脂的参数如下：凤凰牌WXDIC 环氧树脂0197当量2500 g/mol，软化点132℃。但是在实际制备时发现，乳化难度较大，导致整加工难度较大，不利于进行工业化批量生产，对比例3的步骤二，将计量准确的环氧树脂投入另一反应釜中，向该反应釜中加入计量准确的助溶剂，加热使得环氧树脂溶于助溶剂中，温度须升至125℃，加入步骤一中制备的改性物、计量准确的乳化剂，以4200rpm搅拌，同时于2.5小时以恒定速度滴加完剩余的水，采用全自动运动粘度测定仪对测试反应釜中的物料进行全程粘度检测，当观察到全自动运动粘度测定仪的示数出现断崖式降低，则停止滴加水。

性能检测试验

1、储存稳定性测试：40℃烘箱放置1个月，看是否沉淀、凝胶、变质等变坏现象。

2、耐热性测试：测定试样在100℃时的热态剪切粘结强度，按照GB/T 7124-2008《胶粘剂 拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)》，以示耐热性。

3、耐水性测试：测定试样于室温下在蒸馏水中浸泡24h后的剪切粘结强度，按照GB/T 7124-2008《胶粘剂 拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)》，以示耐水性。

4、中性耐盐雾性测试：按照GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性测定》进行耐盐雾性测试。

5、粘度测试：用4#流出杯测23±2℃下的流出时间，固含量为130℃烘2小时后的重量占烘烤前重量的百分比。

检测数据及分析

表1是实施例1～6和对比例1-3的测试参数

表2是实施例1-6和对比例1-3的测试参数

表3是实施例1-6和对比例1-3的测试参数

结合实施例1～6和对比例1-3并结合表1-3可以看出，本申请的自粘漆具有较好的耐高温、滑爽、比重低、耐水、耐盐雾、绝缘的特优异效果，用于涂覆在电机铁芯硅钢片上，干燥后的硅钢片通过特殊的热压工艺互相粘结成一个整体，可应用与风力发电电机、线性电机、电梯电机、高速马达、混合动力电机、电磁感应加热器等领域。

本申请的自粘漆以水为溶剂，VOC挥发性有机污染物含量低，气味轻，环保性好，且粘度低、固含量高：50-60%固含量时，粘度仅在25—100s之间，硅钢片涂覆后易于流平，漆膜更加均匀。

本申请的自粘漆储存稳定性好：自粘漆中球形有机硅树脂比重低，与环氧树脂间通过偶联剂相互作用，乳液稳定性好，50℃放置3个月不沉淀、不变质，此外，抗冻稳定性也高，-40℃放置24小时，乳液不沉淀不析出，且球状有机硅树脂的加入使得表面滑爽性提高，可防止硅钢片表面刮花、掉漆。

本申请的自粘漆的耐热性、柔韧性、粘结强度均明显提高：耐热性高的球状有机硅树脂既具有增韧效果，又起到交联作用，使得固化物的常态剪切粘结强度达到26MPa，热态（100℃）剪切粘结强度达到15Mpa，超过了进口产品（常态14 MPa，热态6 MPa）；此外，由于耐热性提高，硅钢片叠加热压粘结过程不会出现边缘渗漆现象。本申请的自粘漆的耐水性强、耐盐雾性好：中性盐雾试验96小时，漆膜无变化。

对比例2中的自粘漆进行预干处理，选用三片硅钢片，相邻硅钢片之间涂覆定量的对比例2中的自粘漆，送至干燥炉，控制固化温度为102±3.0℃下，PMT先控制在200-240℃，停留30s，后在180-230℃下，停留60s，得到自粘漆干燥后的B阶段活性涂层，将硅钢片叠加后通过加热加压工艺进行片间相互粘结形成铁芯。对比例2中的自粘漆干燥后（未完全固化）叠压过程中耐热性低，出现了硅钢片边缘渗漆的现象，且漆膜脆导致粘结强度低。

对比例3中的自粘漆进行预干处理，选用三片硅钢片，相邻硅钢片之间涂覆定量的对比例3中的自粘漆，送至干燥炉，控制固化温度为102±3.0℃下，PMT先控制在200-240℃，停留30s，后在180-230℃下，停留60s，得到自粘漆干燥后的B阶段活性涂层，将硅钢片叠加后通过加热加压工艺进行片间相互粘结形成铁芯。对比例3中的自粘漆干燥后（未完全固化）叠压过程耐热性高，边缘不易渗漆，且漆柔韧性比对比例2中的自粘漆好，对粘结强度有利，但是乳液难乳化、粘度高且储存稳定性差，交联密度低，耐水耐盐雾差。

对实施例1-6中的自粘漆进行预干处理，选用十八片硅钢片，均分为6组，三片硅钢片为一组，同组中相邻硅钢片之间涂覆定量的实施例1-6中的自粘漆，形成六个试样组。分别将六个试样送至干燥炉，控制固化温度为102±3.0℃下，PMT先控制在200-240℃，停留30s，后在180-230℃下，停留60s，得到自粘漆干燥后的B阶段活性涂层，将硅钢片叠加后通过加热加压工艺进行片间相互粘结形成铁芯。六组试验组均为观察到：硅钢片边缘未出现渗漆的现象。本申请采用选择低分子量环氧树脂且添加球形硅树脂，采用特定工艺制备粘度低、稳定性好、耐水耐盐雾好、耐热及粘接强度性能高的自粘漆。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。