一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于取向硅钢绝缘涂料技术领域，具体公开了一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液及其制备方法和应用。本发明专利技术绝缘涂层液是一种环境友好型的表面处理液，主要是通过改性水性树脂乳液、有机硅改性纳米二氧化硅、有机酸处理的复合盐溶液和助剂等主要原料制备而成。该绝缘涂层液以辊涂的方式在取向硅钢表面形成绝缘涂层，表现出优异的成膜性、耐吸湿性、耐蚀性、附着性、耐热性、绝缘性和耐湿热性。而且该绝缘涂层液的生产工艺简单、成本低、稳定性好，具有非常高的工业应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液及其制备方法和应用
本专利技术属于取向硅钢绝缘涂料
，具体涉及一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液及其制备方法和在取向硅钢表面的成膜性、耐吸湿性、耐蚀性、附着性、耐热性、绝缘性和耐湿热性能提升方面的应用。
技术介绍
取向硅钢也称冷轧变压器钢，是一种用于变压器铁芯制造行业的重要硅铁合金。在取向硅钢的使用过程中，为了减少硅钢涡流损失，提高其电磁性能以及其它性能，通过在其表面涂覆绝缘涂层液以达到保护硅钢表面，从而提高其实用性能显得尤为重要。目前硅钢生产厂家主要采用的取向硅钢表面绝缘涂层液为铬酸盐系。在铬酸盐处理的过程中，由于六价铬毒性高且易致癌，对人的身体和环境产生严重的危害。因此，开发性能优异的环保型无铬硅钢表面绝缘涂层液是国内硅钢生产厂家的迫切要求。近几年，市面上已经出现了相关的无铬绝缘涂层液产品，但大部分都存在绝缘涂层表面固化后其成膜性、耐吸湿性、耐蚀性、附着性、耐热性、绝缘性和耐湿热性不足的问题，直接影响了硅钢板的长期使用。因此，有针对性的开发环保型且综合性能优异的绝缘涂层液显得极为迫切且尤为重要。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供了一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液，该涂层液能显著提高取向硅钢表面涂层各项性能(成膜性、耐吸湿性、耐蚀性、附着性、耐热性、绝缘性和耐湿热性)，可以作为环保型无铬绝缘涂层液产品广泛应用于硅钢钢厂。本专利技术的第二个目的在于提供了无铬绝缘涂层液中复合盐的处理方式，可以为针对性地提高硅钢表面涂层的实用性能提供参考，对于相关产品的开发与性能优化具有指导意义。本专利技术的第三个目的在于提供了一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液的制备方法，该涂层液的生产工艺简单、成本低、稳定性好，有利于扩大生产，具有非常高的工业应用前景。本专利技术采用的技术方案是：一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液，该涂层液由以下质量份的各原料制备而成：10-60份改性水性树脂乳液(A)、20-80份有机硅改性纳米二氧化硅(B)、10-80份有机酸处理的复合盐溶液(C)、1-20份助剂(D)和10-100份去离子水(E)。优选的方案，一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液，该涂层液由以下质量份的各原料制备而成：20-55份改性水性树脂乳液(A)、30-75份有机硅改性纳米二氧化硅(B)、30-75份有机酸处理的复合盐溶液(C)、1-8份助剂(D)和20-100份去离子水(E)。更优选的方案，一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液，该涂层液由以下质量份的各原料制备而成：35份改性水性树脂乳液(A)、55份有机硅改性纳米二氧化硅(B)、60份有机酸处理的复合盐溶液(C)、3份助剂(D)和80份去离子水(E)。优选的方案，所述改性水性树脂乳液(A)的制备方法为：取1质量份阳离子型丙烯酸树脂乳液预聚物和2质量份阳离子型聚氨酯树脂乳液预聚物，在40℃下进行混合，用乙酸调pH至4.5，搅拌1h，即得。优选的方案，所述改性水性树脂乳液(A)中阳离子型丙烯酸树脂乳液预聚物由以下方法制备得到：在反应容器内加入50份间苯二甲酸(IPA)、6份丙烯酸(AA)、18份丙烯酸丁酯(BA)、23份甲基丙烯酸甲酯(MMA)、2份甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)、4份丙烯酸羟乙酯(HEA)与1份引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，混合均匀；提取25％的混合液加入到另一反应容器内，升温至75℃，搅拌，将剩下的75％混合液滴入到反应容器内，滴加时间为2h，再继续反应3h后，将反应液冷却至40℃，即得。优选的方案，所述改性水性树脂乳液(A)中阳离子型聚氨酯树脂乳液预聚物由以下方法制备得到：在反应容器内加入100份聚乙二醇400、59份异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，混合搅拌均匀；将反应容器升温至82℃，反应2h后降温至55℃；加入2份三羟甲基丙烷(TMP)、12份N-甲基二乙醇胺以及80份丙酮，反应2h后降温至40℃，加入乙酸调节pH至5.0，搅拌0.5h，即得。优选的方案，所述有机硅改性纳米二氧化硅(B)由以下方法制备得到：向反应釜中加入20份的水，用乙酸调pH至4.5，升温至50℃，然后滴入5份硅烷偶联剂和乙醇的混合物(硅烷偶联剂和乙醇等质量混合，乙醇浓度为95v/v％以上)，滴加完成后反应液在50℃下保温1h，冷却至室温，用乙酸调pH至4.5左右；最后在高速搅拌状态下加入3份纳米级二氧化硅，搅拌1h，即得。优选的方案，制备所述有机硅改性纳米二氧化硅(B)的硅烷偶联剂为含氨基的硅烷和/或含环氧基的硅烷。进一步，所述硅烷偶联剂选自3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。优选的方案，所述有机酸处理的复合盐溶液(C)由以下方法制备得到：向反应釜中加入50份的去离子水，然后向反应釜中依次加入39份磷酸二氢盐、32份硼酸，混合搅拌均匀，再加入18份钼酸铵的水溶液，搅拌均匀，最后依次加入20份二氧化钛溶胶、15份有机酸和20份金属氧化物混合，搅拌1h，即得。优选的方案，所述有机酸处理的复合盐溶液(C)中的磷酸二氢盐选自磷酸二氢钠、磷酸二氢锌、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、磷酸二氢镁、磷酸二氢铝和磷酸二氢铵中的一种或多种；优选的，所述磷酸二氢盐为磷酸二氢钠、磷酸二氢镁和磷酸二氢锌中的一种或多种。优选的方案，所述复合盐溶液(C)中的钼酸铵的水溶液为：将钼酸铵与水按照浓度为0.1g/mL-0.3g/mL制备，即得。优选的方案，所述复合盐溶液(C)中的二氧化钛溶胶的制备方法为：将12份钛酸四丁酯和60份无水乙醇混合，搅拌0.5h，再在搅拌状态下加入到1.5份乙酸和20份水的混合液中，搅拌2h，即得。优选的方案，所述复合盐溶液(C)中的有机酸为柠檬酸、酒石酸、苹果酸和乙二胺四乙酸中的一种或多种。优选的方案，所述复合盐溶液(C)中的金属氧化物选自氧化锌、氧化钙、氧化镁和氧化铝中的一种或多种。优选的方案，所述助剂(D)包括消泡剂和流平剂，根据需要，所述助剂(D)还可以包括分散剂、增稠剂和润湿剂中的一种或多种。本申请文件中，未做说明的“份”均指“质量份”。优选的方案，一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液，具体制备步骤如下：将去离子水(E)加入到反应釜，再依次加入改性水性树脂乳液(A)和有机硅改性纳米二氧化硅(B)混合搅拌均匀；然后将有机酸处理的复合盐溶液(C)在搅拌状态下滴入到反应釜中，滴加完成后搅拌1h，最后加入助剂(D)，搅拌均匀，即得本专利技术所述无铬绝缘涂层液。在本专利技术的无铬绝缘涂层中，改性的水性树脂乳液(A)主要为绝缘涂层提供成膜骨架。改性水性树脂乳液中的丙烯酸树脂乳液可以保证涂层在高温时不发生黄变，具有较好的涂层外观。聚氨酯树脂乳液可以为涂层膜提供较高的强度，从而保障了涂层性能。本专利技术通过调整两种树脂的复合方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液，其特征在于，该涂层液由以下质量份的各原料制备而成：10-60份改性水性树脂乳液、20-80份有机硅改性纳米二氧化硅、10-80份有机酸处理的复合盐溶液、1-20份助剂和10-100份去离子水。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于取向硅钢表面处理的环保型无铬绝缘涂层液，其特征在于，该涂层液由以下质量份的各原料制备而成：10-60份改性水性树脂乳液、20-80份有机硅改性纳米二氧化硅、10-80份有机酸处理的复合盐溶液、1-20份助剂和10-100份去离子水。


2.根据权利要求1所述的环保型无铬绝缘涂层液，其特征在于，该涂层液由以下质量份的各原料制备而成：20-55份改性水性树脂乳液、30-75份有机硅改性纳米二氧化硅、30-75份有机酸处理的复合盐溶液、1-8份助剂和20-100份去离子水。


3.根据权利要求1或2所述的环保型无铬绝缘涂层液，其特征在于，所述改性水性树脂乳液的制备方法为：按照1:2质量比取阳离子型丙烯酸树脂乳液预聚物和阳离子型聚氨酯树脂乳液预聚物，在40℃下进行混合，用乙酸调pH至4.5，搅拌1h，即得。


4.根据权利要求1或2所述的环保型无铬绝缘涂层液，其特征在于，所述有机酸处理的复合盐溶液由以下方法制备得到，其中原料份均以质量份计：向反应釜中加入50份的去离子水，然后向反应釜中依次加入39份磷酸二氢盐、32份硼酸，混合搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆飚，万月，罗晓锋，郭文勇，
申请(专利权)人：武汉迪赛环保新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42