專利名稱：電工鋼用水性自粘接涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電工鋼用涂料。
背景技術(shù)：
多數(shù)電工鋼片通過焊接或鉚接組裝成產(chǎn)品。然而，焊接固定法會造成鐵芯邊部短路，絕緣性下降，而且存在由于熱變形造成磁特性變差之類的各種問題。此外，焊接時涂膜燃燒會生成有害氣體，連接力也不太好，焊接、鉚接的方式對許多微型電機不適用。因此，將電工鋼片粘接在一起形成鐵芯的方法成為一種很有吸引力的固定方式。如果在每一片剪切好的電工鋼片上涂粘接劑，生產(chǎn)效率非常低，還存在著粘接狀況難以控制和均一的問題。因此，直接將粘接劑涂覆在卷鋼表面形成自粘接涂層能大大提高后續(xù)的加工效率。
這樣的電工鋼板可以片狀或卷狀形式長期保存后再制造鐵芯，保存期間鋼板不會生銹，不會產(chǎn)生涂膜斷裂之類的各種問題，之后根據(jù)需要，用戶可在任何時間，讓基材被涂面經(jīng)加熱壓緊，獲得層間粘接強度很高的性能優(yōu)良之鐵芯。
德國蒂森EBG公司已經(jīng)開發(fā)出了帶有自粘接涂層的鋼板，該涂層同時具有絕緣、耐蝕、提高沖片性以及相互粘接的功能。這樣，利用鋼板組裝鐵芯產(chǎn)品時就不需要用焊接或鉚接的方式，避免了焊接時產(chǎn)生的有害氣體，而且片間連接力也很大。該產(chǎn)品可用于磁懸浮列車長定子鐵芯。
然而EBG公司采用的自粘接涂料是溶劑型產(chǎn)品，在涂覆烘烤過程中會揮發(fā)大量溶劑，為了避免污染環(huán)境，需要增加焚燒爐將溶劑燒掉。另外它不適合于明火烘烤的設(shè)備。
川崎制鐵提出了一種水性熱粘接涂覆組合物(日本專利公告平成6-21274)，該方法使用熱塑性合成樹脂乳液、環(huán)氧樹脂乳液、固化劑和成膜助劑，可以涂覆于鋼板上形成自粘接涂層。
但是，由于該組合物由熱塑性樹脂乳液和環(huán)氧樹脂乳液混合而成，二者并非完全相容性，得到的涂層不均勻，不透明，剝離強度和剪切強度較差。而且為了形成連續(xù)而沒有龜裂的涂膜，必須加入大量的成膜助劑，這會使涂層的剝離強度和粘接強度大大下降，涂液必須在實施涂覆之前配制，保存時間較短，給施工造成麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電工鋼用水性自粘接涂料，然后把它應(yīng)用于制造電工鋼涂層，就能夠用明火加熱的方式制造自粘接涂層電工鋼；而且整個制造過程沒有有毒的有機溶劑揮發(fā)，屬綠色環(huán)保，安全性高；免除了焚燒有機溶劑的設(shè)備；降低了投資；且，自粘接涂層電工鋼性能優(yōu)異，涂層均勻，透明，剝離強度和剪切強度很高，配制好的自粘接涂料保存時間較長，給施工帶來方便。
本發(fā)明的電工鋼用水性自粘接涂料，包括如下成分(質(zhì)量百分比)水性環(huán)氧樹脂乳液，81～99.9％；如果用量高于99.9％，則因為體系固化不足；如果用量低于81％，則固化過度，都會造成剝離強度很差。
環(huán)氧樹脂是一個分子中含有兩個(或以上)活性環(huán)氧基的低分子質(zhì)量化合物，在室溫下呈液態(tài)或固態(tài)?？赏ㄟ^多元醇、多元酚與鹵代醇反應(yīng)獲得，有雙酚A型、鹵化雙酚A型、酚醛型、聚乙二醇雙酚A型、環(huán)氧化油等。本發(fā)明所使用環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量范圍在93～5500，以200～4000為好，考慮到防止涂料在管道中阻塞，常溫下呈固態(tài)的較合適，優(yōu)選在500～3000。
具有代表性的環(huán)氧樹脂，如英荷殼牌化學(xué)公司生產(chǎn)的Epikote#828、#1001、#1002、#1004、#1007，美國道化學(xué)公司生產(chǎn)的D.E.R 511-A80、732；東都化成社生產(chǎn)的YD-011、001、001Z、012、014、ST-5080、5100；YDCN-701、702、703、704；YDPN-638等都可以使用。橡膠改性型的環(huán)氧樹脂也可使用，這會增加涂層的韌性，進而提高涂層的粘接強度。
環(huán)氧樹脂乳液是將這些環(huán)氧樹脂經(jīng)過粉碎，然后在乳化劑的存在下，用通常的強制乳化方式制造的。另外，乳化劑和聚氧乙烯烷基酚醚系非離子型界面活性劑，聚氧乙烯、聚氧丙烯、嵌段聚醚類或它們和二異氰酸酯化合物的加成物單獨或混合起來使用為好；也可直接采用水性環(huán)氧樹脂乳液產(chǎn)品，如上海綠嘉水性涂料有限公司的乳液GEM等產(chǎn)品。當(dāng)然也可以用多元醇、多元酚與鹵代醇在水中聚合獲得水性環(huán)氧樹脂乳液后再應(yīng)用。
由于使用了環(huán)氧樹脂乳液，涂膜對基材的附著力及防銹力均得到提高。
固化劑，0.07％～17％；如果用量低于0.07％，則因為體系中較大量的環(huán)氧樹脂未能被固化，所得涂層的剝離強度會很差；如果用量高于17％，則固化反應(yīng)進行非常快，致使鋼板產(chǎn)品表面的涂層固化過度，同樣造成涂層的剝離強度大大惡化。
本發(fā)明的固化劑有三氟化硼絡(luò)合物、咪唑衍生物、有機酰肼類、二氨基馬來腈及其衍生物、三聚氰胺及其衍生物等。如雙氰胺、己二酸二酰肼、酰胺乙基哌嗪，哌啶雜環(huán)形酰胺(例如EPOMET，日本味之素公司生產(chǎn)商品名)、環(huán)六亞甲基四胺、三氨基乙烷、三乙醇胺、4，4’-亞甲基鄰聯(lián)三乙二胺、異吡唑類、咪唑啉衍生物，日本旭電公司開發(fā)的布朗斯臺德酸鹽オブトンcp66、cp77等；優(yōu)選為雙氰胺。
固化劑與環(huán)氧樹脂混合后，涂覆在鋼板表面，涂膜形成后，在常溫下長時間放置，例如1年，也不會和環(huán)氧樹脂成份產(chǎn)生實質(zhì)性的反應(yīng)。而只需暴露在熱、光、濕氣等條件下，即開始固化反應(yīng)，以暴露在熱條件下進行固化反應(yīng)為好。在加熱到大約100～300℃進行加壓時，能和環(huán)氧樹脂成份進行固化反應(yīng)。
促進劑，0～3％；使用促進劑可以進一步提高涂層的剝離強度等性能；如果用量高于3％，則固化反應(yīng)進行非?？?，致使鋼板產(chǎn)品表面的涂層固化過度，同樣造成涂層的剝離強度大大惡化。
本發(fā)明的促進劑有脲類衍生物、咪唑類衍生物、有機胍類衍生物。脲類衍生物有N-對氯代苯基N’，N’-二甲基脲；咪唑類衍生物有2-甲基咪唑(2-MI)，2-乙基咪唑，2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑等；有機胍類衍生物有四甲基胍、酰基取代胍、烷基取代胍等。
本發(fā)明以上述三種成份為主要成份并根據(jù)需要配上稀釋劑、填料、增韌劑、著色劑、阻燃劑、防銹劑、防沉劑、觸變劑或消泡劑、增粘劑、顏料分散劑、防腐劑等各種外加添加劑組成。
所采用的稀釋劑(如乙二醇單乙醚)、填料(如硅微粉)、增韌劑(如聚丙二醇二縮水甘油醚)、著色劑(如二氧化鈦或炭黑)、阻燃劑(如氫氧化鋁)、防銹劑(如Nopcochex RD水乳化性防銹劑)、防沉劑(如有機膨潤土)、觸變劑(如氣相二氧化硅)或消泡劑(如Nopco 8034消泡劑)、增粘劑(如SO-Thick 30水性增粘劑)、顏料分散劑(如Dispers 715w顏料分散劑)、防腐劑(如CANGUARD 327殺菌防腐劑)。
將以上3種主要成分或需要的輔助組分進行混合，就得到了所需的水性自粘接涂料。將其涂覆在電工鋼表面，烘烤，冷卻后進行卷取，就獲得了性能優(yōu)良的自粘接涂層電工鋼板。
水性自粘接涂料應(yīng)用于電工鋼，包括無取向電工鋼和取向電工鋼，制造自粘接涂層電工鋼。
本發(fā)明的有益效果國外已有的自粘接涂層電工鋼產(chǎn)品大都是采用溶劑型涂料制造的；日本專利用水性自粘接涂料制造自粘接涂層電工鋼的方法存在涂層不均勻，不透明，剝離強度和剪切強度較差以及必須在實施涂覆之前配制，保存時間較短，給施工造成麻煩的問題。本發(fā)明采用環(huán)氧樹脂膠粘劑為主劑，不用日本專利中最主要成分熱塑性樹脂乳液，獲得了很好的自粘接涂料，所制造的自粘接涂層電工鋼性能優(yōu)異，解決了上述問題。
本發(fā)明的水性自粘接涂料，應(yīng)用于制造電工鋼涂層，就能夠以明火加熱的方式制造自粘接涂層電工鋼；而且整個制造過程沒有有毒的有機溶劑揮發(fā)，屬綠色環(huán)保，安全性高；免除了焚燒有機溶劑的設(shè)備；降低了投資。
具體實施例方式
具體實施例見表1、2，其中表1為本發(fā)明所采用的環(huán)氧樹脂類型；表2為本發(fā)明的實施例、比較例及兩者性能的比較。
表1

注No.1為將Epikote #1007固體環(huán)氧樹脂經(jīng)過粉碎，然后在乳化劑的存在下，用通常的強制乳化方式制造，就得到了水性環(huán)氧樹脂乳液；No.4為將Tetra-GXDA液體環(huán)氧樹脂在乳化劑的存在下，用通常的強制乳化方式制造，就得到了水性環(huán)氧樹脂乳液；No.5為將EPONOL Resin 55-BH-30脫除溶劑后，將固體在乳化劑的存在下，用通常的強制乳化方式制造，就得到了水性環(huán)氧樹脂乳液。
表2


注T剝離強度(I)指自粘接涂層樣板直接熱壓測得的T型剝離強度，按國標(biāo)GB/2791-1981測試；T剝離強度(II)指自粘接涂層樣板經(jīng)老化試驗后熱壓測得的T型剝離強度，用于表征經(jīng)過數(shù)月的儲存期后涂層的粘接性能，按國標(biāo)GB/2791-1981測試。
可看出，比較例1中雙氰胺用量超過涂料量的17％，達到18.71％，T剝離強度顯著下降。比較例2中雙氰胺用量不足0.07％，達到0.05％，T剝離強度幾乎沒有。比較例3中促進劑用量超過了3％，達到4.12％，T剝離強度下降了。比較例4中環(huán)氧樹脂用量不足81％，達到75％，T剝離強度很差。
表3為兩種涂層剝離強度的對比(在同樣條件下制備涂層，N/mm)，表明本發(fā)明的水性自粘接涂層的性能優(yōu)于已有的溶劑型自粘接涂層的性能。
表3

注表3中水性涂層的試樣1～6就是表2中的實施例1～6，一一對應(yīng)。
權(quán)利要求
1.電工鋼用水性自粘接涂料，其成分(質(zhì)量百分比)，水性環(huán)氧樹脂乳液81～99.9％；固化劑 0.07％～17％；其中，環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量范圍在93～5500。
2.如權(quán)利要求1所述的電工鋼用水性自粘接涂料，其特征是，還包含促進劑，0～3％。
3.如權(quán)利要求1所述的電工鋼用水性自粘接涂料，其特征是，所述的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量范圍為200～4000。
4.如權(quán)利要求1所述的電工鋼用水性自粘接涂料，其特征是，所述的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量范圍優(yōu)選為500～3000。
5.如權(quán)利要求1所述的電工鋼用水性自粘接涂料，其特征是，所述的固化劑為三氟化硼絡(luò)合物、咪唑衍生物、有機酰肼類、二氨基馬來腈及其衍生物或三聚氰胺及其衍生物等。
6.如權(quán)利要求1或5所述的電工鋼用水性自粘接涂料，其特征是，所述的固化劑為雙氰胺。
7.如權(quán)利要求2所述的電工鋼用水性自粘接涂料，其特征是，所述的促進劑為有脲類衍生物、咪唑類衍生物、有機胍類衍生物。
8.如權(quán)利要求7所述的電工鋼用水性自粘接涂料，其特征是，所述的促進劑中脲類衍生物為N-對氯代苯基N’、N’-二甲基脲；咪唑類衍生物為2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑或、2-十七烷基咪唑等；有機胍類衍生物為四甲基胍、酰基取代胍或烷基取代胍等。
9.如權(quán)利要求1或2所述的電工鋼用水性自粘接涂料用于制造電工鋼涂層。
全文摘要
電工鋼用水性自粘接涂料，包括如下成分(質(zhì)量百分比)水性環(huán)氧樹脂乳液81～99.9％、固化劑0.07％～17％、促進劑0～3％；并根據(jù)需要配上稀釋劑、填料、增韌劑、著色劑、阻燃劑、防銹劑、防沉劑、觸變劑或消泡劑、增粘劑、顏料分散劑、防腐劑等的各種添加劑組成。本發(fā)明的水性自粘接涂料，應(yīng)用于制造電工鋼涂層，就能夠以明火加熱的方式制造自粘接涂層電工鋼；而且整個制造過程沒有有毒的有機溶劑揮發(fā)，屬綠色環(huán)保，安全性高；免除了焚燒有機溶劑的設(shè)備；降低了投資。
文檔編號C09D163/00GK1690143SQ20041001799
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者黃昌國, 郁鋒, 陳曉, 于志鋼, 陳卓雷, 鄒美平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司