0 引言

无取向硅钢是广泛用作旋转机器和静电机器的铁芯材料，为减少电工钢板涡流损失，需要在钢板表面涂覆绝缘涂层，另外在制造电机、家用电器和变压器铁芯时，要连续将电工钢板制成铁芯形状的坯料，将预定数量的坯料叠在一起，用焊接法将叠好的芯片边缘固定。因此，绝缘涂层不仅需要有绝缘性，而且还需要有其它一些必须的性能，诸如：冲制性、粘结性、叠层焊接性、耐热性及抗油性。硅钢片的生产多采用连续快速辊涂工艺，这就要求涂料在300~700 ℃炉腔内20~30 s 内成膜固化。而目前无取向硅钢表面绝缘涂层，主要包括无机涂层、有机涂层和半无机涂层3 种类型。本研究的目的是提供一种绿色的、环境友好的水性无取向硅钢涂料，该涂料的涂层能够提供良好的表面电阻率，使层间功率损失降到小，具有良好的机械加工性能，硬度高、耐油性、耐水性和耐高温等性能，从而均达到国家对无取向硅钢板涂层的要求。
 

1 3 种类型硅钢涂料涂层的比较

1.1 无机涂层

该涂层具有良好的耐热和焊接性能，但其冲制性和粘结性较差。

1.2 有机涂层

该涂层具有良好的成膜性能，但漆膜硬度低，受热后容易产生蠕变，热收缩变形大，漆膜厚度和绝缘电阻将大幅度下降。因此，电机运行中遇到铁芯长时间局部过热或温升时易发生铁芯松动，同时漆膜发生老化或炭化而导致片间短路烧毁电机。另外涂料大的缺点是含有大量的甲苯、二甲苯等有毒的有机溶剂，对环境会造成严重的污染。

1.3 水性半无机涂层

目前广泛应用有2 种水性半无机涂层。

1.3.1 含铬酸金属盐化合物的半无机涂料

该涂料较无机涂料有良好的冲制性、粘结性、耐水性和焊接性能，但因其含有大量的铬酸盐，故对生活环境造成严重污染，甚至能够诱发癌症。

1.3.2 水性涂料

该涂料较无机涂料有良好的冲制性、粘结性、耐水性和焊接性能，并较有机涂料，虽然降低了涂料中的VOC 的含量，但因其使用了水性丙烯酸树脂，该树脂一般采用溶液聚合，溶剂的一般含量≥30%，因此未能解决有机溶剂对环境的污染问题。另外该树脂在聚合过程中使用大量的丙烯酸等单体，并在聚合完全后用有机胺中和来增加其水溶性，这就要求成膜过程中有足够的时间和成膜温度来使这些有机胺挥发，否则将影响涂膜的耐水性、耐油性和硬度等性能。因此要求该涂料成膜时间长和烘烤温度高，这就大大增大了无取向硅钢片生产设备投资和生产成本，并局限其生产能力的扩大。该涂料虽有良好的成膜性能，但其存在成膜的焊接性能差、叠合系数大和工艺复杂等缺点，而现有水性无取向硅钢涂料存在的生产成本高、成膜时间长、成膜温度高、涂层的焊接性能差、叠合系数大和工艺复杂以及环境污染的问题。

 

2 试验部分

2.1 涂料制备原材料

甲基丙烯酸甲酯（5%~10%），甲基丙烯酸丁酯（5%~10%），甲基丙烯酸羟乙酯（5%~10%），氨基树脂（5%~10%），去离子水（5%），乳化剂（0.1%~3%），引发剂（0.2%~0.5%）， 高岭土（5%~10%），云母粉（5%~10%），增稠剂（适量），消泡剂（适量）。

2.2 工艺步骤

2.2.1 种子乳液的制备

将部分乳化剂、单体、去离子水加入乳化釜中快速搅拌30 min，留出部分底液，其余乳化液匀速滴加至反应釜中，加料温度80~85 ℃，加料时间1.5 h，保温0.5 h，降温出料得到固含量为20%的

种子乳液。

2.2.2 乳液聚合

将部分种子乳液加入到反应釜中，升温至80℃，把预乳液在4 h 内匀速滴加完毕，滴加温度80~85 ℃，升温至90 ℃，保温1.5 h，降温，过滤出料，得到固含量为45%的纯丙乳液。

2.2.3 无机填料的分散

取适量的高岭土、云母粉、加入一定量的水、分散剂，研磨1 h 后，制得固含量为50%的无机分散液。

2.2.4 涂料的配置

将制备好的纯丙乳液、无机分散液、水性氨基树脂、去离子水加入到反应釜中，搅拌1 h，加入适量的增稠剂、消泡剂，低速搅拌0.5 h 后过滤出料，得到成品。

2.2.5 使用效果

使用效果见表1。