專利名稱：一種水性丙烯酸樹脂防銹、絕緣涂料及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及丙烯酯樹脂，具體地說是水性丙烯酯樹脂防銹、絕緣涂料。
到目前為止，在導(dǎo)電鋼片上形成一層絕緣層的技術(shù)以及涂料的配方已經(jīng)有許多。最早的涂料主要是鉻酸鹽和磷酸鹽在導(dǎo)電鋼片上形成一層無機(jī)膜。盡管無機(jī)膜的耐熱性優(yōu)良，但是它的耐水性、抗沖擊性、附著性都很差。最近，為了解決上述問題，已經(jīng)有一些方法使用包含有機(jī)、無機(jī)兩個主要組分的混合涂料配方。這種配方充分利用了無機(jī)膜良好的焊接性能和耐熱性能以及有機(jī)膜優(yōu)良的耐水、絕緣、抗沖擊和粘附性能。例如美國專利US4,830,877、US4,844,753、US5,624,749、中國專利98,125,437中所提及的用于涂覆導(dǎo)電鋼片以形成絕緣層的涂料中，全部是采用這類有機(jī)一無機(jī)混合涂料配方。
US4,844,753提出了一種在電磁鋼片上形成一層絕緣膜的方法。配方中主要包括丙烯酸樹脂、三聚氰二胺樹脂、鉻酸鹽、乳化劑及分散劑，形成抗爆孔性較好的絕緣涂層。但是其固化速度較慢，在300℃下要三分鐘固化成膜，會影響生產(chǎn)效率，并且使用對人體有害的鉻酸鹽。
US4,830,877提出的導(dǎo)電鋼片上絕緣涂層的涂料配方主要包括含有不飽和羧酸的(甲基)丙烯酸樹脂，并采用粉末狀甲基丙烯酸甲酯以改善涂層的焊接性能。但是這個配方的無機(jī)組分含有有毒的鉻酸鹽，而且制備工藝較復(fù)雜。
US5,624,749利用乳液聚合方法制備核殼型乳液，核為交聯(lián)的疏水性樹脂，殼為親水性樹脂，制得的絕緣膜有很好的綜合性能。但是制備工藝較復(fù)雜，勢必會提高工廠的生產(chǎn)成本。而且制備過程中使用了大量的表面活性劑，使得涂料在使用中容易因?yàn)閿嚢瓒鹋菽?，最終使得的膜表面出現(xiàn)小孔等缺陷，從而降低了膜的絕緣性和耐腐蝕性。而且表面活性劑的加入也會降低涂料的穩(wěn)定性和抗凍性能。
中國專利98,125,437所提及的涂料使用了商品化的酸性丙烯酸樹脂制備此類涂料，主要改進(jìn)了涂料的吸水性能，使涂料在潮濕的大氣環(huán)境中不易發(fā)粘，但是涂料的配制過程中使用了對人體生理系統(tǒng)有危害而且已被禁用的醇醚類有機(jī)溶劑。
本發(fā)明的目的是提供一種在電磁鋼片上形成優(yōu)良絕緣涂層的、不用有毒有機(jī)溶劑和鉻酸鹽的水性丙烯酸樹脂涂料。本發(fā)明的另一個目的是提供本發(fā)明的涂料的制法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種水性丙烯酸樹脂防銹、絕緣涂料，它主要由水性丙烯酸樹脂、無機(jī)固體填料和水溶性固化劑組成，水性丙烯酸樹脂與無機(jī)固體填料的質(zhì)量比是100∶40-120，水溶性固化劑用量為樹脂質(zhì)量的15-45％，其中水性丙烯酸樹脂主要由下列三種或四種單體聚合而成A．丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯，其中烷基是1-4碳原子的烷基，B．丙烯酸羥基烷基酯或甲基丙烯酯羥基烷基酯，其中羥基烷基是羥乙基或羥丙基，C．含不飽和雙鍵的有機(jī)羧酸，D．加或不加有烯類單體，其中A、D組份之和與B、C組份之和的質(zhì)量比為20-40∶80-60，聚合后所得的水性丙烯酸樹脂，用有機(jī)堿的水溶液中和成水分散體。
上述涂料中的無機(jī)固體填料可以是鈣、鋅或鋁的磷酸鹽、硅酸鹽或碳酸鹽、或鈦白粉，或者是它們的混合物，它們的平均粒徑為0.1-0.5μm，并經(jīng)有機(jī)硅偶聯(lián)劑表面活化處理。水性丙烯酸樹脂水分散體的平均粒徑為0.1-0.4μm。丙烯酸樹脂與水的質(zhì)量比為100∶40-60。
上述涂料的水性丙烯酸樹脂的單體中烯類單體可以是丙烯腈、苯乙烯或異丁烯。
上述涂料中，中和用的有機(jī)堿為沸點(diǎn)在100-200℃的有機(jī)胺，如三乙胺、二甲基乙醇胺或二氨基二甲基丙醇。
本發(fā)明的水性丙烯酸樹脂防銹、絕緣涂料的制法，它主要包括下列步驟A．將30-45份(質(zhì)量，下同)醇類溶劑置于反應(yīng)釜中，升溫至80-90℃，攪拌下一次性加入溶有油溶性自由基引發(fā)劑的25-35份含有上述A、B、C、D四種單體的混合單體，保溫30-60分鐘，再緩緩滴入上述的溶有引發(fā)劑的混合單體75-65份，滴加完畢，保溫40-60分鐘，測定雙鍵含量，確保單體轉(zhuǎn)化率大于97％后降溫，加有機(jī)堿中和至PH6-8，B．將步驟A制得的水性丙烯酸樹脂，加入固化劑和無機(jī)填料，加水稀釋到粘度為30-80秒(按GB1723-79的方法以涂-4粘度計(jì)測定)。球磨或砂磨使涂料混合均勻，即得本發(fā)明的水性丙烯酸樹脂防銹、絕緣涂料。
本發(fā)明的涂料以1-4克/m2的用量輥涂于經(jīng)過處理的鋼片上，在300-500℃烘干成膜。此涂料固化速度快，在300℃,1分鐘即固化完全。
本發(fā)明的水性丙烯酸樹脂防銹、絕緣涂料不含有毒有機(jī)溶劑和鉻酸鹽，附著力達(dá)一級，體積電阻大于1000歐姆每微米，耐水、防銹性能好。


圖1是樹脂粒徑分布圖；圖2是填料粒徑分布圖。
以下通過實(shí)施例說明本發(fā)明。實(shí)施例1單體用量甲基丙烯酸甲酯65份甲基丙烯酸20份丙烯酸羥乙酯 15份引發(fā)劑(偶氮二異丁腈)用量1份溶劑(異丙醇)用量30份中和劑(三乙胺)用量 10份將65份甲基丙烯酸甲酯，20份甲基丙烯酸，15份丙烯酸羥乙酯，加1份偶氮二異丁腈混合均勻，組成混合單體。
將30份異丙醇置于反應(yīng)釜中，升溫至80℃，在攪拌下，一次性加入上述混合單體25份，保溫30分鐘，再緩緩滴入上述剩下的混合單體75份，滴加完華保溫60分鐘，測定雙鍵含量，單體轉(zhuǎn)化率大于97％，降溫，加入三乙胺10份，中和至PH=6-8。
取100份上述水性丙烯酸樹脂，加入25份氨基樹脂570-1(上海新華樹脂廠)作為固化劑及60份無機(jī)填料(無機(jī)填料的組成為磷酸鋅10份、磷酸鋁20份、高嶺土60份超細(xì)前加入有機(jī)硅偶聯(lián)劑KH-570，南京曙光化工廠生產(chǎn))，再加入適量水稀釋到滾涂所需的粘度30-50秒(按GB1723-79的方法以涂-4粘度計(jì)測定)。球磨使得涂料混合均勻。將鋼片經(jīng)過除油處理，將配好的涂料滾涂于經(jīng)處理的鋼片上。在烘箱中于300℃一分鐘干燥成膜。下表給出了涂料及涂覆的鋼片所進(jìn)行的檢驗(yàn)結(jié)果涂料粘度 按GB1723-79的方法測定涂-4粘度計(jì)50秒 25±1℃貯存穩(wěn)定性按GB6735.3-86的方法測定通過耐凍融性 按GB9268-88的方法測定試驗(yàn)樣品及干漆膜無變化漆膜厚度 按GB1764-79的方法測定漆膜厚度為2微米絕緣性按HG2-59-78的方法測定體積電阻大于1000歐姆每微米耐水性按GB1733-79的方法測定合格耐油性按GB1739-79的方法測定合格附著力按GB1720-79的方法測定附著力為一級漆膜吸水率按GB1738-79的方法測定小于5％實(shí)施例2 單體用量丙烯酸乙酯70份衣糠酸20份丙烯酸羥丙酯 10份引發(fā)劑(過氧化十二酰)用量3份溶劑(正丁醇)用量40份中和劑(二甲基乙醇胺)用量；5份將70份丙烯酸乙酯，20份衣糠酸，10份丙烯酸羥丙酯，加3份過氧化十二?；旌暇鶆?，組成混合單體。
將40份正丁醇置于反應(yīng)釜中，升溫至90℃，在攪拌下，一次性加入上述混合單體35份，保溫60分鐘，再緩緩滴入上述剩余的混合單體65份，滴加完華保溫40分鐘，測定雙鍵含量，單體轉(zhuǎn)化率大于97％，降溫，加入二甲基乙醇胺5份，中和至PH=6-8。
取100份上述水性丙烯酸樹脂，加入40份甲氧基甲基嘧胺樹脂UformiteMM-83(Rohm & Hassco)固化劑及40份無機(jī)填料(無機(jī)填料的組成為磷酸鋅45份、碳酸鈣40份、高嶺土15份超細(xì)前加入有機(jī)硅偶聯(lián)劑KH-570做表面處理)，再加入適量水稀釋到滾涂所需的30-50秒(按GB1723-79的方法以涂-4粘度計(jì)測定)。球磨使得涂料混合均勻。將鋼片經(jīng)過除油處理，將配好的涂料滾涂于經(jīng)處理的鋼片上。在烘箱中于250℃一分半鐘干燥成膜。下表給出了涂料及涂覆的鋼片所進(jìn)行的檢驗(yàn)結(jié)果涂料粘度 按GB1723-79的方法測定涂-4粘度計(jì)45秒 25±1℃貯存穩(wěn)定性按GB6735.3-86的方法測定通過耐凍融性 按GB9268-88的方法測定試驗(yàn)樣品及干漆膜無變化漆膜厚度 按GB1764-79的方法測定漆膜厚度為2微米絕緣性按HG2-59-78的方法測定體積電阻大于1000歐姆每微米耐水性按GB1733-79的方法測定合格耐油性按GB1739-79的方法測定合格附著力按GB1720-79的方法測定附著力為一級漆膜吸水率按GB1738-79的方法測定小于5％實(shí)施例3單體用量甲基丙烯酸丁酯50份甲基丙烯酸20份甲基丙烯酸羥乙酯18份丙烯腈12份引發(fā)劑(過氧化苯甲酰)用量5份溶劑(異丁醇)用量45份中和劑(二氨基二甲基丙醇)用量3份以上述原料配方，如實(shí)施2的步驟制備水性丙烯酸樹脂。
取100份上述水性丙烯酸樹脂，加入45份部分甲基化嘧胺甲醛樹脂Cymel373(American Cyanamid)固化劑及120份無機(jī)填料(無機(jī)填料的組成為碳酸鈣60份、硅酸鋁25份、鈦白粉25份超細(xì)前加入有機(jī)硅偶聯(lián)劑KH-570)，再加入適量水稀釋到滾涂所需的30-50秒(按GB1723-79的方法以涂-4粘度計(jì)測定)。球磨使得涂料混合均勻。將鋼片經(jīng)過除油處理，將配好的涂料滾涂于經(jīng)處理的鋼片上。在烘箱中于350℃40秒鐘干燥成膜。下表給出了涂料及涂覆的鋼片所進(jìn)行的檢驗(yàn)結(jié)果涂料粘度 按GB1723-79的方法測定涂-4粘度計(jì)43秒 25±1℃貯存穩(wěn)定性按GB6735.3_86的方法測定通過耐凍融性 按GB9268_88的方法測定試驗(yàn)樣品及干漆膜無變化漆膜厚度 按GB1764_79的方法測定漆膜厚度為2微米絕緣性按HG2_59_78的方法測定體積電阻大于1000歐姆每微米耐水性按GB1733_79的方法測定合格耐油性按GB1739_79的方法測定合格附著力按GB1720_79的方法測定附著力為一級漆膜吸水率按GB1738_79的方法測定小于5％
取100份上述水性丙烯酸樹脂，加入45份部分甲基化嘧胺甲醛樹脂Cymel373(American Cyanamid)固化劑及120份無機(jī)填料(無機(jī)填料的組成為碳酸鈣60份、硅酸鋁25份、鈦白粉25份超細(xì)前加入有機(jī)硅偶聯(lián)劑KH-570)，再加入適量水稀釋到滾涂所需的30-50秒(按GB1723-79的方法以涂-4粘度計(jì)測定)。球磨使得涂料混合均勻。將鋼片經(jīng)過除油處理，將配好的涂料滾涂于經(jīng)處理的鋼片上。在烘箱中于350℃ 40秒鐘干燥成膜。下表給出了涂料及涂覆的鋼片所進(jìn)行的檢驗(yàn)結(jié)果涂料粘度 按GB1723-79的方法測定涂-4粘度計(jì)43秒 25±1℃貯存穩(wěn)定性按GB6735.3_86的方法測定通過耐凍融性 按GB9268_88的方法測定試驗(yàn)樣品及干漆膜無變化漆膜厚度 按GB1764_79的方法測定漆膜厚度為2微米絕緣性按HG2_59_78的方法測定體積電阻大于1000歐姆每微米耐水性按GB1733_79的方法測定合格耐油性按GB1739_79的方法測定合格附著力按GB1720_79的方法測定附著力為一級漆膜吸水率按GB1738_79的方法測定小于5％
權(quán)利要求
1．一種水性丙烯酸樹脂防銹、絕緣涂料，其特征在于它主要由水性丙烯酸樹脂、無機(jī)固體填料和水溶性固化劑組成，水性丙烯酸樹脂與無機(jī)固體填料的質(zhì)量比是100∶40-120，水溶性固化劑用量為樹脂質(zhì)量的15-45％，其中水性丙烯酸樹脂主要由下列三種或四種單體聚合而成A．丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯，其中烷基是1-4碳原子的烷基，B．丙烯酸羥基烷基酯或甲基丙烯酯羥基烷基酯，其中羥基烷基是羥乙基或羥丙基，C．含不飽和雙鍵的有機(jī)羥酸，D．加或不加有烯類單體，A、D組份之和與B、C組份之和的質(zhì)量比為20-40∶80-60，并用有機(jī)堿中和成水分散體。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征是所述的無機(jī)固體填料是鈣、鋅或鋁的磷酸鹽硅酸鹽或碳酸鹽、或鈦白粉，或者是它們的混合物，它們的平均粒徑為0.1-0.5μm，并經(jīng)有機(jī)硅偶聯(lián)劑表面活化處理。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征是水性丙烯酸樹脂水分散體的平均粒徑為0.1-0.4μm。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征是所述的水性丙烯酸樹脂的單體烯類單體是丙烯腈、苯乙烯、異丁烯。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，中和用的有機(jī)堿為沸點(diǎn)在100-200℃的有機(jī)胺。
6．一種制備權(quán)利要求1所述的涂料的方法，其特征是主要包括下列步驟A．將醇類溶劑置于反應(yīng)釜中，升溫至80-90℃，攪拌下一次性加入溶有油溶性自由基引發(fā)劑的25-35份(質(zhì)量)的權(quán)利要求1所述的混合單體，保溫30-60分鐘，再緩緩滴入溶有引發(fā)劑的混合單體75-65份，滴加完畢，保溫40-60分鐘，測定雙鍵含量，確保單體轉(zhuǎn)化率大于97％后降溫，加有機(jī)堿中和至PH6-8，B．將步驟A制得的水性丙烯酸樹脂，加入固化劑和無機(jī)填料，加水釋到粘度為30-80秒(涂-4粘度計(jì)測定)。球磨或砂磨使涂料混合均勻，即得本發(fā)明的水性丙烯酸樹脂防銹、絕緣涂料。
全文摘要
一種水性丙烯酸樹脂防銹、絕緣涂料，它主要由水性丙烯酸樹脂、無機(jī)固體填料和水溶性固化劑組成，水性丙烯酸樹脂與無機(jī)固體填料的質(zhì)量比是100∶40－120，水溶性固化劑用量為樹脂質(zhì)量的15－45%。本發(fā)明的防銹、絕緣涂料不含有毒有機(jī)溶劑和鉻酸鹽，附著力達(dá)一級，體積電阻大于1000歐姆每微米，耐水、防銹性能好。
文檔編號C09D133/08GK1317526SQ0111354
公開日2001年10月17日 申請日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者楊昌正, 任秋賢, 蔣錫群, 何紀(jì)元 申請人:南京大學(xué)