无取向硅钢有机—无机复合极厚绝缘涂层的研究

论文摘要

广泛应用于机电制造领域的无取向硅钢在生产时表面涂覆有一层绝缘涂层,以减小硅钢片交变磁化过程中的涡流损耗、提高磁性。随着时代的发展,电机特别是大型电机的需求日益增加。电机的单机容量愈大,要求涂层绝缘性愈高,也意味着涂层的厚度要相应的增加,极厚绝缘涂层的单面厚度达到2-14μm。目前,极厚绝缘涂层在国外应用广泛,国内对该类涂层研究较少。本文首先研究了两种市场上比较成熟的进口绝缘涂层的组分和性能。两种涂层都以氨基树脂作为交联树脂,无机组分含量达到45%以上。涂层的附着性受烘烤温度影响,其本质是涂料的交联成膜。涂层致密度越大,表面越光滑,涂层硬度越大。此外,本文还探讨了涂层的热老化行为,提出了评估该类涂层热老化性能的合理温度区间约为180-230℃。FT-IR表征结果显示,热老化过程中,涂料交联形成的化学键未发生断裂,交联剂氨基树脂的三嗪环被破坏是聚合物三维网络结构坍塌的主要原因。其次,本文通过实验筛选出有机树脂、无机颜料、润湿分散剂、溶剂、消泡剂,初步制备出该类涂层。其中,选用聚酯树脂为涂料的成膜树脂,单体型高烷基化氨基树脂和高亚氨基甲醚化氨基树脂为涂料的交联树脂,对清漆成膜机理的研究表明,单体型高烷基化氨基树脂主要参与共缩聚反应,高亚氨基甲醚化氨基树脂主要参与自缩聚反应。实验选取BaSO4和TiO+2为主要的无机颜料。TEM和EDS的结果表明,两种无机颜料BaSO4和TiO+2都是亚微米级粉体,BaSO4表面有机包覆,TiO+2表面无机包覆。筛选出的润湿分散剂由高分子嵌段共聚物分散剂、有机小分子分散剂和无机分散剂组成,所选分散剂分散颜料时既能提供双电层效应,又能提供空间位阻效应。最后,通过添加钛酸酯偶联剂和附着力促进剂分别改善了涂层的耐热性和硬度、冲片性。钛酸酯偶联剂在无机颜料和有机树脂之间形成化学桥键,增加有机相和无机相之间的相容性,大幅改善了涂层耐热性。附着力促进剂增加了涂层层间附着和界面附着,涂层更加致密,涂层硬度、冲片性得到改善。综合性能检测表明,自主研制的有机-无机极厚绝缘涂层能满足大型电机需求,可提供现场大生产应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 涂料简介
• 1.2 无取向硅钢绝缘涂层概述
• 1.3 无取向硅钢绝缘涂层的性能及其检测
• 1.4 本研究内容与目的
• 第二章 进口极厚绝缘涂层组分及性能研究
• 2.1 进口极厚绝缘涂层组分分析
• 2.1.1 涂层有机组分分析
• 2.1.2 涂层无机组分分析
• 2.2 进口极厚绝缘涂层性能分析
• 2.2.1 涂层涂敷性研究
• 2.2.2 涂层力学性能研究
• 2.2.3 涂层热稳定性研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 有机-无机极厚绝缘涂层的制备与研究
• 3.1 有机树脂选型
• 3.2 无机颜料选型
• 3.3 润湿分散剂选型
• 3.4 溶剂及消泡剂选型
• 3.5 涂料制备及性能评估
• 3.6 本章小结
• 第四章 有机-无机极厚绝缘涂层性能改善
• 4.1 涂层耐热性改善
• 4.1.1 偶联剂简介
• 4.1.2 实验材料和方案
• 4.1.3 结果与讨论
• 4.2 涂层硬度改善
• 4.2.1 实验材料和方案
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 有机-无机极厚绝缘涂层性能评估
• 5.1 液态漆性能表征
• 5.2 极厚绝缘涂层性能表征
• 5.3 综合性能评估
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表的学术论文