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摘要：針對(duì)磁性材料特殊性能的要求，選取環(huán)氧樹(shù)脂及其固化劑為主體配方，功能性填料及特殊助劑為添加物質(zhì)，通過(guò)配方優(yōu)化，研制出能滿足磁性材料特殊性能要求的絕緣粉末涂料。同時(shí)通過(guò)工藝調(diào)整，實(shí)現(xiàn)該絕緣粉末涂料流化床浸涂的涂裝方式。

0 引言

磁性材料是重要的基礎(chǔ)功能材料，具有轉(zhuǎn)換、傳遞、處理、存儲(chǔ)信息和能量等功能，應(yīng)用范圍廣泛，如電聲、選礦、能源、家用電器、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、自動(dòng)控制、信息技術(shù)等領(lǐng)域?qū)Υ判圆牧嫌兄豢商娲男枨?a title="涂料在線coatingol.com" href="http://www.zx446.com">涂料在線coatingol.com。磁性材料作為一種清潔能源，在節(jié)能環(huán)保、新能源、電動(dòng)汽車、智慧城市、智慧地球等新興領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并逐漸應(yīng)用于機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、航空航天、衛(wèi)星遙感等軍事國(guó)防領(lǐng)域，符合當(dāng)前國(guó)家提倡節(jié)能環(huán)保、綠色發(fā)展方向。

中國(guó)作為世界最主要的磁性材料生產(chǎn)大國(guó)，在政策指引方面有著細(xì)致的布局，從2021年起，政策的指向性明確地標(biāo)出了綠色、智能和高質(zhì)量發(fā)展的道路，在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)數(shù)量上做出了鮮明的導(dǎo)向型，即高質(zhì)量綠色發(fā)展為主要發(fā)展思想，這也對(duì)磁性材料行業(yè)未來(lái)的發(fā)展起到了風(fēng)向標(biāo)的作用。

粉末涂料以其低污染，近乎零VOCs排放等特點(diǎn)，逐漸成為磁性材料企業(yè)的選擇方向，漆改粉成為涂料相關(guān)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

本文通過(guò)選取不同環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、填料及特殊助劑，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，研制出能滿足磁性材料耐電壓擊穿、高導(dǎo)傳輸、雙85老化(85℃，85%RH)、耐丙酮、冷熱沖擊等性能要求的絕緣粉末涂料。同時(shí)通過(guò)工藝調(diào)整，實(shí)現(xiàn)該絕緣粉末涂料流化床浸涂的涂裝方式。

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1.1 實(shí)驗(yàn)主要原材料

雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂A、樹(shù)脂B、樹(shù)脂C、樹(shù)脂D：工業(yè)級(jí)，二步法；改性環(huán)氧樹(shù)脂：工業(yè)級(jí)；環(huán)氧固化劑A、環(huán)氧固化劑B、環(huán)氧固化劑C、環(huán)氧固化劑D：工業(yè)級(jí)；金紅石型二氧化鈦：工業(yè)級(jí)；功能性填料A、功能性填料B、功能性填料C、功能性填料D：工業(yè)級(jí)；粉末涂料通用顏料：工業(yè)級(jí)；粉末涂料通用助劑(安息香、流平劑、脫氣劑等)：工業(yè)級(jí)；二甲基咪唑：工業(yè)級(jí)。

1.2 粉末涂料的制備

按表1的基礎(chǔ)配方制備粉末涂料，通過(guò)不同原材料制備的粉末涂料性能表征也不同。將制備好的粉末涂料用流化床浸涂的方式涂覆于經(jīng)過(guò)處理的磁性材料上，并在160℃下烘烤5min固化得到涂層樣品。

1.3 性能表征

以磁性材料標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試該粉末涂料各項(xiàng)性能，主要包括耐電壓擊穿、高導(dǎo)傳輸、耐雙85、耐丙酮、耐冷熱沖擊等性能(見(jiàn)表2)。通過(guò)對(duì)不同配方樣品進(jìn)行測(cè)試，比較不同配方涂層的基本性能，選取最優(yōu)配方。

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2.1 環(huán)氧樹(shù)脂的選擇

環(huán)氧樹(shù)脂常用于制備絕緣粉末涂料，其具有優(yōu)異的絕緣性、耐腐蝕性能與優(yōu)異的堅(jiān)韌性，環(huán)氧樹(shù)脂中的羥基具有高度極性，可以與金屬表面形成化學(xué)鍵，可以提高涂層與基材的附著力，使得產(chǎn)品耐刮花、涂層不易脫落。且與改性環(huán)氧樹(shù)脂搭配使用時(shí)，增加了樹(shù)脂的官能度，不僅加快了樹(shù)脂的反應(yīng)速度，也增加了它的交聯(lián)密度，使得其制得的涂層耐熱性、耐溶劑性能等也隨之增強(qiáng)，完全貼合磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料的需求。

試驗(yàn)選取4種不同環(huán)氧當(dāng)量的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂作為試驗(yàn)樹(shù)脂(樹(shù)脂A環(huán)氧當(dāng)量為720~740 mol/100 g，樹(shù)脂B環(huán)氧當(dāng)量為810~890 mol/100 g，樹(shù)脂C環(huán)氧當(dāng)量為900~950 mol/100 g，樹(shù)脂D環(huán)氧當(dāng)量為1200~1450 mol/100 g)，搭配改性環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧固化劑A，功能性填料，二甲基咪唑促進(jìn)劑以及通用助劑，按照上述基礎(chǔ)配方制備磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料，并測(cè)試其涂層基本性能，結(jié)果如表3。

結(jié)果表明，在固化體系與填料、助劑相同的情況下，4種環(huán)氧樹(shù)脂中環(huán)氧樹(shù)脂C的綜合性能最佳，因此選擇環(huán)氧樹(shù)脂C作為磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料的主體樹(shù)脂。

2.2 固化體系的選擇

環(huán)氧粉末涂料用固化劑除了應(yīng)具備一般粉末涂料用固化劑的條件外，還應(yīng)具備與環(huán)氧樹(shù)脂中的環(huán)氧基、羥基等活性反應(yīng)基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的基團(tuán)。當(dāng)然，固化劑種類不同，反應(yīng)基團(tuán)也不同，制得的環(huán)氧粉末涂料的性能也各不相同。一般市場(chǎng)上的固化劑很多種類，這里我們選擇環(huán)氧固化劑A、B、C、D這4種固化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

選取環(huán)氧樹(shù)脂C，搭配改性環(huán)氧樹(shù)脂，以環(huán)氧固化劑A、B、C、D為固化劑，添加功能性填料A，二甲基咪唑以及通用助劑，按照基礎(chǔ)配方制備磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料，并測(cè)試其涂層基本性能。

結(jié)果表明，4種固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂C反應(yīng)后得到的產(chǎn)物除高導(dǎo)傳輸性能外均很優(yōu)異，但由于反應(yīng)的交聯(lián)密度過(guò)高，使得涂層的高導(dǎo)傳輸性能受到限制，磁性材料信號(hào)傳輸受到阻礙。這也是粉末涂料界的一個(gè)難題，在保證涂層絕緣性能的前提下，提高涂層的傳導(dǎo)性能，維持絕緣與高導(dǎo)性能的平衡，使得二者兼具。在這里我們可以看到，環(huán)氧固化劑A與環(huán)氧固化劑C的各項(xiàng)性能均很優(yōu)異，高導(dǎo)傳輸性能也符合客戶需求，電感降幅在5%以內(nèi)。特別是環(huán)氧固化劑C，固化條件可達(dá)到5 min@140 ℃，但由于成本需求，這里我們選擇同樣各項(xiàng)性能均達(dá)標(biāo)的環(huán)氧固化劑A作為磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料的固化劑。

2.3 顏填料的選擇

在環(huán)氧粉末涂料中，顏料跟填料都是不可缺少的組成部分。對(duì)于絕緣粉末涂料，應(yīng)選擇電絕緣性能優(yōu)秀的顏料和填料，且磁性材料的涂層有鹵素要求，因此在顏填料的選擇方面極其重要。這里我們選擇含有Si－O鍵的功能性填料A、B以及兩種市場(chǎng)上常見(jiàn)的填料C、D進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。功能性填料A、B結(jié)構(gòu)由二氧化硅組成的，二氧化硅結(jié)構(gòu)中的Si－O鍵會(huì)形成一種化學(xué)作用力，在固化物中形成類似硅酸鹽的結(jié)構(gòu)，使得涂層的耐溶劑性和絕緣性更加良好，且含有硅氧烷官能團(tuán)的硅酸鹽類填料穩(wěn)定性高，其磷酸根能與金屬進(jìn)行反應(yīng)，形成致密結(jié)構(gòu)，保證涂層與基材之間的附著力，從而保證涂層性能的穩(wěn)定性。這里選取功能性填料A、B以及常見(jiàn)填料C、D進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

選取環(huán)氧樹(shù)脂C，搭配改性環(huán)氧樹(shù)脂，以環(huán)氧固化劑A為固化劑，添加填料A、B、C、D，二甲基咪唑?yàn)榇龠M(jìn)劑以及通用助劑，按照基礎(chǔ)配方制備磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料，并測(cè)試其涂層基本性能。

結(jié)果表明，在樹(shù)脂、固化劑與助劑相同的情況下，功能性填料A與功能性填料B的綜合性能最佳，各項(xiàng)性能都能符合客戶需求。考慮成本及其他因素，因此選擇功能性填料A作為磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料的填料。

3 產(chǎn)品的應(yīng)用

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，選擇最優(yōu)配方，即以環(huán)氧樹(shù)脂C為主體樹(shù)脂，搭配改性環(huán)氧樹(shù)脂，添加環(huán)氧固化劑A，功能性填料A，按照一定的配比，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，制得磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料。

將制得的產(chǎn)品投入流化床涂裝機(jī)器中，磁性材料通過(guò)高溫預(yù)熱處理后進(jìn)行涂裝，結(jié)果如圖5。

4 結(jié)語(yǔ)

以環(huán)氧樹(shù)脂C為主體樹(shù)脂，搭配改性環(huán)氧樹(shù)脂，添加環(huán)氧固化劑A，功能性填料A，按照一定的配比制得的磁性材料用流化床浸涂絕緣粉末涂料各項(xiàng)性能優(yōu)異，均能滿足客戶生產(chǎn)需求，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。

來(lái)源：2023粉末涂料與涂裝第二期