本发明属于无取向硅钢生产技术领域，具体涉及一种无取向硅钢环保绝缘涂料的制备方法。
背景技术：
无取向冷轧硅钢涂层板作为电机和变压器的铁芯材料，广泛应用于各种电气设备的制造中，时至今日硅钢表面涂覆的绝缘涂层广泛采用铬酸盐涂料，铬污染存在于原料生产、涂料生产、涂层生产、三废处理、用户应用、废品回收等各个环节，对社会环境和公众健康造成了一定的危害。因此，从源头上杜绝铬的使用是最直接有效的手段，不含铬的高性能绝缘涂层的制备对无取向硅钢涂层板的制造具有挑战性和重要性。
目前，无取向冷轧硅钢表面的环保型绝缘涂层多数采用以丙烯酸树脂为粘合主料，添加无机填料粉体及助剂的传统制漆技术，无机粉体的超细化是技术关键，这种技术的引进是在现有技术的基础上，不断消化和改进而来，在涂层厚度相同的条件下具有高的表面电阻和良好的遮盖力优势，但存在高voc、粉体分散差、稳定性差、耐腐蚀性差等不足，不能完全满足人们使用的要求。近年来，水分散型和水溶液型半有机涂料的研究受到重视。该涂料可以在无取向硅钢表面形成半透明的银灰色涂层，解决了voc和粉体分散问题，但仍存在耐热性、稳定性差的问题，与铬酸盐涂层仍存在较大差距。同时所形成的涂层硬度低，受热后易发生的蠕变。因此，研究开发一种耐热性及稳定性良好，且涂层硬度高的绝缘涂料具有重要的现实意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前使用的绝缘涂料耐热性、稳定性差，涂层硬度低的缺陷，提供了一种无取向硅钢环保绝缘涂料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：
一种无取向硅钢环保绝缘涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取160～190g丙烯酸丁脂和260～320g乙酸乙酯放入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗及回流装置的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于油浴锅，使用氮气保护，设定温度为80～85℃，保温10～15min；
（2）在保温结束后，分别向四口烧瓶中加入60～65g丙烯酸、30～35g甲基丙烯酸甲酯及10～30g丙烯酸异辛酯，再将320～380ml质量分数为10％的己二酸二酰肼溶液滴加入四口烧瓶中；
（3）在己二酸二酰肼滴加完成后，升温至90～95℃，搅拌50～70min，再分别向四口烧瓶中加入50～60g甲苯二异氰酸酯、80～90g乙二酸、35～40g聚乙二醇及30～36g丙烯酸异辛酯搅拌反应20～25min；
（4）取40～45g甲基乙烯基二氯硅烷及2～3g三乙烯二胺混合均匀，得混合物，在上述搅拌反应结束后，将混合物滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，停止搅拌，静置4～6h；
（5）待静置结束后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的物质放入蒸馏装置中，设定温度为105～110℃，蒸馏1～2h，收集蒸馏剩余物，使用氨水调节ph至7.5～8.0，得无取向硅钢环保绝缘涂料基液，备用；
（6）取150～200g二氧化钛、100～110g二氧化硅、80～90g氧化铝及30～35g氧化镁放入球磨机中，以300r/min球磨20～30min，收集球磨物放入电熔融炉中，使用氮气将电熔融炉内的空气排出，设定温度为1250～1330℃，熔融1～2h；
（7）在熔融结束后，自然冷却至室温，收集熔融物，并对熔融物进行粉碎，过筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取70～75份步骤（5）备用的无取向硅钢环保绝缘涂料基液、30～35份过筛颗粒、18～20份乙二醇、11～13份水及4～6份硅烷偶联剂放入混合机中混合，收集混合物，即可得无取向硅钢环保绝缘涂料。
优选的，所述的步骤（2）中质量分数为10％的己二酸二酰肼溶液滴加速率为每秒1滴。
优选的，所述的步骤（4）中混合物滴加速率为每秒3滴。
优选的，所述的步骤（7）中硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以丙烯酸丁脂、乙酸乙酯、甲苯二异氰酸酯为原料，以己二酸二酰肼作为交联剂，在水性聚氨酯合成过程中进行交联改性，增加涂料的稳定性，再利用甲基乙烯基二氯硅烷对其进行封端改性，提高了膜的耐热性；
（2）本发明通过将二氧化钛、二氧化硅、氧化铝及氧化镁在高温熔融下，与氮气进行接触，形成氮化镁、氮化铝、氮化硅，并与二氧化钛进行混熔，提高了绝缘涂料的耐热性能，利用二氧化钛的催化，在涂料成膜时进行催化，增加涂层的硬度；
（3）在制备过程中未加入铬元素，不会对环境造成污染，同时利用γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷增加金属化合物在基体上的附着力，增加膜的稳定性。
具体实施方式
取160～190g丙烯酸丁脂和260～320g乙酸乙酯放入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗及回流装置的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于油浴锅，使用氮气保护，设定温度为80～85℃，保温10～15min；在保温结束后，分别向四口烧瓶中加入60～65g丙烯酸、30～35g甲基丙烯酸甲酯及10～30g丙烯酸异辛酯，以180r/min搅拌，同时将320～380ml质量分数为10%的己二酸二酰肼使用滴液漏斗以每秒1滴滴加入四口烧瓶中；在己二酸二酰肼滴加完成后，升温至90～95℃，以200r/min搅拌50～70min，再分别向四口烧瓶中加入50～60g甲苯二异氰酸酯、80～90g乙二酸、35～40g聚乙二醇及30～36g丙烯酸异辛酯以120r/min搅拌反应20～25min；取40～45g甲基乙烯基二氯硅烷及2～3g三乙烯二胺混合均匀，得混合物，在反应结束后，使用滴液漏斗将混合物以每秒3滴滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，停止搅拌，静置4～6h，静置结束后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的物质放入蒸馏装置中，设定温度为105～110℃，蒸馏1～2h，收集蒸馏剩余物，使用质量分数为10%的氨水调节ph至7.5～8.0，得无取向硅钢环保绝缘涂料基液；取150～200g二氧化钛、100～110g二氧化硅、80～90g氧化铝及30～35g氧化镁放入球磨机中，以300r/min球磨20～30min，收集球磨物放入电熔融炉中，使用氮气将电熔融炉内的空气排出，设定温度为1250～1330℃，熔融1～2h后，自然冷却至室温，收集熔融物，并放入粉碎机中进行粉碎，对粉碎物过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取70～75份无取向硅钢环保绝缘涂料基液、30～35份过筛颗粒、18～20份乙二醇、11～13份水及4～6份γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷放入混合机中，以300r/min混合20～30min，收集混合物，即可得无取向硅钢环保绝缘涂料。
实例1
取160g丙烯酸丁脂和260g乙酸乙酯放入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗及回流装置的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于油浴锅，使用氮气保护，设定温度为80℃，保温10min；在保温结束后，分别向四口烧瓶中加入60g丙烯酸、30g甲基丙烯酸甲酯及10g丙烯酸异辛酯，以180r/min搅拌，同时将320ml质量分数为10%的己二酸二酰肼使用滴液漏斗以每秒1滴滴加入四口烧瓶中；在己二酸二酰肼滴加完成后，升温至90℃，以200r/min搅拌50min，再分别向四口烧瓶中加入50g甲苯二异氰酸酯、80g乙二酸、35g聚乙二醇及30g丙烯酸异辛酯以120r/min搅拌反应20min；取40g甲基乙烯基二氯硅烷及2g三乙烯二胺混合均匀，得混合物，在反应结束后，使用滴液漏斗将混合物以每秒3滴滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，停止搅拌，静置4h，静置结束后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的物质放入蒸馏装置中，设定温度为105℃，蒸馏1h，收集蒸馏剩余物，使用质量分数为10%的氨水调节ph至7.5，得无取向硅钢环保绝缘涂料基液；取150g二氧化钛、100g二氧化硅、80g氧化铝及30g氧化镁放入球磨机中，以300r/min球磨20min，收集球磨物放入电熔融炉中，使用氮气将电熔融炉内的空气排出，设定温度为1250℃，熔融1h后，自然冷却至室温，收集熔融物，并放入粉碎机中进行粉碎，对粉碎物过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取70份无取向硅钢环保绝缘涂料基液、30份过筛颗粒、18份乙二醇、11份水及4份γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷放入混合机中，以300r/min混合20min，收集混合物，即可得无取向硅钢环保绝缘涂料。
首先将无取向硅钢片放入温度为70℃，质量分数为5%的硫酸溶液中酸洗25s，接着用清水将酸洗后的硅钢片清洗3次，并沥干硅钢片表面的水分，然后将本发明制备的无取向硅钢环保绝缘涂料均匀涂覆于硅钢片表面，控制涂覆厚度为0.5μm，将涂覆完成的硅钢片在温度为75℃条件下干燥8min后，再于温度为480℃条件下固化20s即可，经检测，使用本发明制备的无取向硅钢环保绝缘涂料制备的绝缘涂层附着力为a级，硬度为9h，在780℃条件下退火2h不掉粉，在温度为35℃条件下，用质量分数为5%的盐水溶液连续喷雾5h，锈蚀面积仅为3%，在氮气保护状态下，在温度为860℃条件下，连续加热2h，涂层的光泽为深灰色，耐热性能佳。
实例2
取190g丙烯酸丁脂和320g乙酸乙酯放入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗及回流装置的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于油浴锅，使用氮气保护，设定温度为85℃，保温15min；在保温结束后，分别向四口烧瓶中加入65g丙烯酸、35g甲基丙烯酸甲酯及30g丙烯酸异辛酯，以180r/min搅拌，同时将380ml质量分数为10%的己二酸二酰肼使用滴液漏斗以每秒1滴滴加入四口烧瓶中；在己二酸二酰肼滴加完成后，升温至95℃，以200r/min搅拌70min，再分别向四口烧瓶中加入60g甲苯二异氰酸酯、90g乙二酸、40g聚乙二醇及36g丙烯酸异辛酯以120r/min搅拌反应25min；取45g甲基乙烯基二氯硅烷及3g三乙烯二胺混合均匀，得混合物，在反应结束后，使用滴液漏斗将混合物以每秒3滴滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，停止搅拌，静置6h，静置结束后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的物质放入蒸馏装置中，设定温度为110℃，蒸馏2h，收集蒸馏剩余物，使用质量分数为10%的氨水调节ph至8.0，得无取向硅钢环保绝缘涂料基液；取200g二氧化钛、110g二氧化硅、90g氧化铝及35g氧化镁放入球磨机中，以300r/min球磨30min，收集球磨物放入电熔融炉中，使用氮气将电熔融炉内的空气排出，设定温度为1330℃，熔融2h后，自然冷却至室温，收集熔融物，并放入粉碎机中进行粉碎，对粉碎物过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取75份无取向硅钢环保绝缘涂料基液、35份过筛颗粒、20份乙二醇、13份水及6份γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷放入混合机中，以300r/min混合30min，收集混合物，即可得无取向硅钢环保绝缘涂料。
首先将无取向硅钢片放入温度为70℃，质量分数为5%的硫酸溶液中酸洗25s，接着用清水将酸洗后的硅钢片清洗3次，并沥干硅钢片表面的水分，然后将本发明制备的无取向硅钢环保绝缘涂料均匀涂覆于硅钢片表面，控制涂覆厚度为0.5μm，将涂覆完成的硅钢片在温度为75℃条件下干燥8min后，再于温度为480℃条件下固化20s即可，经检测，使用本发明制备的无取向硅钢环保绝缘涂料制备的绝缘涂层附着力为a级，硬度为9h，在800℃条件下退火3h不掉粉，在温度为35℃条件下，用质量分数为5%的盐水溶液连续喷雾6h，锈蚀面积仅为4%，在氮气保护状态下，在温度为880℃条件下，连续加热2h，涂层的光泽为深灰色，耐热性能佳。
实例3
取175g丙烯酸丁脂和240g乙酸乙酯放入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗及回流装置的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于油浴锅，使用氮气保护，设定温度为83℃，保温12min；在保温结束后，分别向四口烧瓶中加入63g丙烯酸、32g甲基丙烯酸甲酯及20g丙烯酸异辛酯，以180r/min搅拌，同时将350ml质量分数为10%的己二酸二酰肼使用滴液漏斗以每秒1滴滴加入四口烧瓶中；在己二酸二酰肼滴加完成后，升温至92℃，以200r/min搅拌60min，再分别向四口烧瓶中加入55g甲苯二异氰酸酯、85g乙二酸、38g聚乙二醇及33g丙烯酸异辛酯以120r/min搅拌反应23min；取43g甲基乙烯基二氯硅烷及2g三乙烯二胺混合均匀，得混合物，在反应结束后，使用滴液漏斗将混合物以每秒3滴滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，停止搅拌，静置5h，静置结束后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的物质放入蒸馏装置中，设定温度为108℃，蒸馏1.5h，收集蒸馏剩余物，使用质量分数为10%的氨水调节ph至7.7，得无取向硅钢环保绝缘涂料基液；取175g二氧化钛、105g二氧化硅、85g氧化铝及32g氧化镁放入球磨机中，以300r/min球磨25min，收集球磨物放入电熔融炉中，使用氮气将电熔融炉内的空气排出，设定温度为1275℃，熔融1.5h后，自然冷却至室温，收集熔融物，并放入粉碎机中进行粉碎，对粉碎物过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取73份无取向硅钢环保绝缘涂料基液、33份过筛颗粒、19份乙二醇、12份水及5份γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷放入混合机中，以300r/min混合25min，收集混合物，即可得无取向硅钢环保绝缘涂料。
首先将无取向硅钢片放入温度为70℃，质量分数为5%的硫酸溶液中酸洗25s，接着用清水将酸洗后的硅钢片清洗3次，并沥干硅钢片表面的水分，然后将本发明制备的无取向硅钢环保绝缘涂料均匀涂覆于硅钢片表面，控制涂覆厚度为0.5μm，将涂覆完成的硅钢片在温度为75℃条件下干燥8min后，再于温度为480℃条件下固化20s即可，经检测，使用本发明制备的无取向硅钢环保绝缘涂料制备的绝缘涂层附着力为a级，硬度为9h，在790℃条件下退火3h不掉粉，在温度为35℃条件下，用质量分数为5%的盐水溶液连续喷雾6h，锈蚀面积仅为3%，在氮气保护状态下，在温度为870℃条件下，连续加热2h，涂层的光泽为深灰色，耐热性能佳。