基本信息
- 项目名称：
- 水溶性低接触角半无机硅钢片漆
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 首先合成水溶性聚酯树脂作，选择几种无机填料、助溶剂和中和剂，选用适当固化剂以及助剂，在超声作用下进行混合，制备半无机硅钢片漆。制得的硅钢片漆有水溶性高、储存时间长、接触角低、流平性好、固化后漆膜力、电学性能高的特点。漆液能够用水无限稀释，六个月后漆液未出现乳化状况、无机粉体再分散性良好，漆液的接触角小于8°，漆膜均匀，固化后硬度大于9H、附着力等级为1、韧性为1、体积电阻大于6×1012Ω。
- 详细介绍：
- 普通的硅钢片漆不溶于水，只溶于丙酮、甲醇和甲苯等有机溶剂，而聚酯树脂又必须以溶液的形式进行应用。有机溶剂存在着易燃易爆，价格高，难于回收等缺点，且在固化成型时溶剂挥发，造成环境污染，形成公害。同时对于掺入粉体的硅钢片漆常规共混方法生产的漆液粉体分散程度有限，同时接触角较大，在向硅钢片进行涂覆过程中比较容易造成边缘增厚、缩边、桔皮、缩孔等情况，尽管可以通过助剂对其进行调整，但是这种做法会导致成膜之后硬度的降低。另外在硅钢片漆的生产过程中，漆膜的硬度和韧性是一个矛盾体，同时具有很好的硬度和韧性是一个比较困难的事情。现有产品只有为数不多的漆液能够达到这一指标。针对传统硅钢片漆存在的这些问题，我们生产的水溶性低接触角半无机硅钢片漆有以下优势：1、使用的溶剂安全无毒，可以水洗。在使用过程中极大降低了VOC排量，减少了漆液对人体和环境的危害，同时，可以直接用水对设备进行清洗，降低了硅钢片的生产成本。2、改变了传统硅钢片的共混方法，增强的粉体的分散程度，降低了漆液的接触角，使涂覆后漆膜更加平整，无机相的分散更加均匀。3、通过加入短链固化剂，使得交联网络更加紧密，漆膜在具有很高强度的同时具有很好的韧性，同时这种短链固化剂的加入使得整个漆膜的电气绝缘性能有了显著地提高。 这些优势使得我们制备的水溶性低接触角半无机硅钢片漆可以在环保的基础上节约生产成本，同时达到更高的力学和电学性能，同类产品中更加具有竞争力，具有很好的经济效益。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计、发明的目 这种硅钢片漆的主要用于对硅钢片进行涂覆，使硅钢片表面具有良好的力学性能、耐热性、绝缘性能等性能。其研制目的是使硅钢片漆使用过程中可以达到环保并且减小对人体的伤害，同时降低硅钢片制备过程中的成本。 创新点 1、使用水溶性树脂配制硅钢片漆，达到了环保的目的，同时极大地降低了在操作过程中对人体的伤害；2、使用超声波对无机相进行分散，既提高了粉体的分散程度，又降低了整个漆液的接触角，使漆液在涂覆过程中的工艺难度得到很大的降低；3、选用的固化剂配比可以形成更为紧密的固化交联网络，在提高漆膜的机械强度的同时使电性能也有很大的提高。 技术关键 首先，使用的有机相具有很好的水溶性；其次，选择与传统分散方式不同的分散方式，使漆液具有很低的接触角，具有很好的流平性，降低了对硅钢片漆涂覆过程中的难度，粉体分散程度也有很大的提高；最后，对固化剂和固化过程进行优选，使得固化后的漆膜具有很好的机械性能和电性能。 主要技术指标 漆液的水溶性能达到无限稀释，四个月后漆液未出现乳化状况、无机分体再分散性良好，漆液在硅钢片上接触角的均值小于8°，漆膜不同位置厚度差小于0.3μm，固化后硬度大于9H（GB6739-96）、附着力等级为1(GB1720-79)、韧性为1(GB1731-79)，体积电阻大于1.0×1013Ω，表面电阻大于1×1013Ω。
科学性、先进性
- 现有硅钢片漆存在以下几点问题： 1、使用有害溶剂，对人和环境的危害和影响都很大；其清洗过程中又会消耗很多溶剂，造成硅钢片成本的升高。 2、粉体分散程度有限，同时接触角较大，在向硅钢片进行涂覆过程中比较容易造成边缘增厚、缩边、桔皮、缩孔等情况，尽管可以通过助剂对其进行调整，但是这种做法会导致成膜之后硬度的降低。 3、漆膜的硬度和韧性是一个矛盾体，同时具有很好的硬度和韧性是一个比较困难的事情。现有产品只有为数不多的漆液能够达到这一指标。 我们生产的半无机硅钢片漆有以下优势： 1、使用的溶剂安全无毒，可以水洗。在使用过程中极大降低了VOC排量，减少了漆液对人体和环境的危害，同时，可以直接用水对设备进行清洗，降低了硅钢片的生产成本。 2、改变了传统硅钢片的共混方法，增强的粉体的分散程度，降低了漆液的接触角，使涂覆后漆膜更加平整，无机相的分散更加均匀。 3、通过加入短链固化剂，使得交联网络更加紧密，漆膜在具有很高强度的同时具有很好的韧性使得整个漆膜的电气绝缘性能有显著地提高。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试
技术转让方式
- 合作生产
作品可展示的形式
- 实物、样品、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点及优势： 所用有机相具有良好的水溶性，在配制成漆液之后可以用水进行无限稀释。这样的的特点使漆液的生产、使用和清洗过程变得安全无毒，又降低了成本。 漆液具有相对于其他同类材料更低的接触角，漆液的流平性、防缩孔行等能力得到很大的提高，漆膜的平整程度得到很大的提高。 这种漆固化后的漆膜在力学性能上达到了国际先进水品，并且在电学性能上达到了国际领先水品，实际应用效果明显。 应用范围： 主要用于硅钢片的表面涂覆，在硅钢片表面形成一层保护层。使硅钢片之间彼此绝缘，同时使其表面光滑平整，达到绝缘、耐热、抗划和抗冲击等目的。 推广前景： 硅钢片广泛用于各种变压器、电动机和发电机的铁芯。这种硅钢片漆目前从技术上处于国内领先水平，与进口硅钢片漆相比不仅部分指标能与其持平，有些技术指标甚至超过国外同类产品。加之生产成本低，工艺简便，安全无毒，在国内外同类产品中具有很强的竞争力，和很好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 硅钢片在磁性材料中占有重要地位，主要被用作旋转电机如马达的铁芯，需要在硅钢片表面涂覆绝缘薄膜，以防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗，提高其电磁性能。硅钢片漆作为一种改善材料性能的有力手段正日益受到大力推崇。 随着电机单机容量的不断增大和电机、电器的耐热等级的提高，对定子铁芯硅钢片间绝缘提出了越来越高的要求。一般情况下，当电机起动或发生故障时易导致温度过高、铁芯短路。尤其是在“热振”(从指定高温瞬间降低至常温的重复操作，一般要求大于10次)时涂层会开裂、脱落，难于满足实际需求。而陶瓷类涂层(硅酸盐类涂层)虽然耐高温(能耐1000℃以上的高温)，但无法适应“热振”的要求。目前世界上发达国家在电机定子铁芯硅钢片绝缘技术方面都采用无机和半无机涂层，而随着人们环保意识的增强，传统的含有有机物质的硅钢片漆产生的有机溶剂挥发而带来的安全与污染问题也逐渐显现。无毒、少污染的代用品成为各国寻找的方向。这种种事实都迫切地要求我国尽快研制出一种性能先进并且价格低廉的水溶性半无机硅钢片漆，以满足国内对于硅钢片漆日益增长的需求 目前，国内大型硅钢片生产厂家，例如武汉钢铁集团、太原钢铁集团、宝山钢铁集团等，使用的硅钢片漆主要从国外进口，例如：EB5300等型号的硅钢片漆，以起到保护硅钢片、绝缘、耐热等作用。这种水溶性半无机硅钢片漆主要是有水性丙烯酸树脂、高岭土、磷酸盐组成，具有很好的力学性能和耐热性。国内对水溶性硅钢片漆的研究主要是刘立柱等研制的水溶性半无机硅钢片漆，这种硅钢片漆主要用水溶性低分子量酚醛树脂、无机填料组成，改组分具有很高的耐热性和绝缘性能，但力学性能稍差，赵超等以改性醇酸树脂为基体，添加粉体制备水性半无机硅钢片漆，产品有很好的水溶性，电气性能，但力学性能和耐热能力都有所欠缺。王鹏跃制备的水性丙烯酸半无机硅钢漆，具有良好的水溶性、电气性能、耐热性能和力学性能，但漆液的接触角偏大，平整度不高，韧性稍差。
