Связующее для электроизоляционного фенопласта

Связующее для электроизоляционного фенопласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО ФЕНОПЛАСТА на основе фенольной смолы резольного типа или смеси из фенольной смолы новолачного типа и эпоксидной смолы, отличающееся тем. что, с целью улучшения технологических свойств связующего и повышения диэлектрических и физико-механических свойств фенопласта на его основе, связующее дополнительно содержит лактам при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: .Фенольная смола резольного типа или смесь из 30-70% фенольной смолы новолачного типа и 70-30% эпоксидной смолы100 Лактам5-50 2.Связующее по п. 1, отличающееся тем, что в качестве лактама оно содержит незамещенный лактам, выбранный из группы, включающей 6 -капролактам или t -каприллактам или лауринлактам. 3.Связующее по п. 1, отличающееся тем, (Л что оно дополнительно содержит органический растворитель или воду в количестве с 80-150 вес.ч.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

°, „ ф в, ф -Ф 14 6, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

S (21) 3407473/24-07 (22) 23.03.82 (46) 30.03.84. Бюл. № 12 (72) К. С. Сидоренко, Г. М. Дул ицкая, Е. Ф. Зинин, М. И. Доронина, Е. А. Чайкина, В. В. Коновалов, О. В. Бобылев, А. В. Кудрявцев и Н. И. Размадзе (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроизоляционных материало, и фольгированных диэлектриков (53) 621.315 (088.8) (56) 1. Бахман В., Мюллер К. Фенопласты, М., 1978, гл. 1.

2, Барановский В. В., Дулицкая Г. М, Слоистые пластики электротехнического назначения. М., «Энергия», 1976, с. 21 — 22. (54) (57) 1. СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО ФЕНОПЛАСТА на основе фенольной смолы резольного типа или смеси из фенольной смолы новолачного типа и эпоксидной смолы, отличающееся тем, „„SU„„1083238 А

g g Н 01 В 3/36; С 08 L 61/06 что, с целью улучшения технологических свойств связующего и повышения диэлектрических и физико-механических свойств фенопласта на его основе, связующее до-. полнительно содержит лактам при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: .Фенольная смола резольного типа или смесь из

30 — 70% фенольной смолы новолачного типа и

70 — 30% эпоксидной смолы 100

Лактам 5 — 50

2. Связующее по п. 1, отличающееся тем, что в качестве лактама оно содержит незамещенный лактам, выбранный из группы, включающей Е -капролактам или q -каприллактам или лауринлактам.

3. Связующее по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит органический растворитель или воду в количестве

80 — 150 вес.ч.

1083238

Изобретение относится к электроизоляционным материалам — слоистым пластикам, препрегам, пресс-массам и т;п., используемым например, в изоляции низковольтной аппаратуры.

Известно, что при изготовлении фено.пластов в качестве связующих используются немодифицированные и/или модифицированные фенольные смолы резольного и/или новолачного типа (1).

При производстве электроизоляционных 10 фенопластов Наибольшее применение в качестве связующих нашли фенолформальдегидные смолы резольного типа или смеси новолачных фенолформальдегидных смол с эпоксидными смолами (2).

Фенопласты, полученные на основе тако- 1

ro связующего в ряде случаев обладают недостаточно цысокими диэлектрическими и физико-мехаНическими свойствами.

Цель изобретения — улучшение технологических свойств связующего и повышение 0 диэлектрических и физико-механических характеристик электроизоляционных фенопластов на его основе.

Поставленная цель достигается тем, что связующее на основе фенольной смолы резольного типа или смеси фенольной смолы 25 новолачного типа и эпоксидной смолы дополнительно содержит лактам при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Фенольная смола резольного типа или смесь из

30 — 70% фенольной смо30 лы новолачного типа и

70 — 30% эпоксидной смолы 100

Лактам 5 — 50

В качестве лактама применяется незаме- щенный лактам, выбранный из группы, включающей 6 -капролактам, г(-каприллактам или лауринлактам.

Связующее может также дополнительно содержать органический растворитель или 40 воду в количестве 80 — 150 вес.ч.

В качестве фенольной смолы применены промышленные водо- или спирторастворимые фенолформальдегидные смолы резольного типа. Могут также использоваться фенолофурфурольные и анилинофенОлформаль-4 дегидные смолы, ксилол- или дифенилоксидфенолформальдегидные смолы и другие аналогичные олигомеры, содержащие гидроксильные, алкоксильные, ацетальные, простые эфирные или аминные функциональные группы.

При получении связующего раствор фенольной смолы в воде или в органическом растворителе смешивают с лактамом или с раствором лактама в том же или другом растворителе или смешивают и диспергиру- 1 ют смолу и лактам в твердом виде.

Действие лактамов многообразно и проявляется неоднозначно в зависимости от типа и соотношения использованных олигомеров и лактамов, наличия или отсутствия катализаторов раскрытия лактамного кольца и условий переработки. Помимо фенольной смолы и лактама в состав связующего могут при необходимости вводиться различные целевые добавки, например, катализаторы раскрытия лактамного кольца (триэтаноламинтитанат, триэтилбензиламмонийхлорид и др.), пластификаторы, смазки (стеараты кальция, цинка и др.), пигменты и т.п.

Было установлено, что использование лактамов приводит к улучшению технологических свойств связующих и материалов на их основе (повышение стабильности и жизнеспособности связующих и препрегов), улучшению диэлектрических (повышение электрической прочности и удельного объемного сопротивления) и физико-механических (прочность на изгиб, удельная ударная вязкость и др.) свойств фенопластов. Свойства фенопластов и соответствующих связующих можно широко варьировать выбором исходных фенольных смол и лактамов и изменением соотношения смолы и лактама.

Пример 1. В 200 вес.ч. водного 50%-ного раствора резальной фенолформальдегидной смолы марки ОФ растворяют при перемешивании 5 вес.ч. E -KanpozlaKTaMa. Полученным связующим пропитывают целлюлозную бумагу ЭИП-Б, после чего ее сушат в течение 20 мин при 95 С и нарезают на листы.

Содержание связующего в высушенных листах составляет 40%. Листы собирают в пакет и прессуют при температуре 160+5 С и удельном давлении 8 МПа. Время прессования составляет 5 мин на 1 мм толщины пластика. Полученный таким образом гетинакс имеет электрическую прочность перпендикулярно слоям 45 кВ эфф/мм и пробивное напряжение параллельно слоям 60 кВ эфф, в то время как без добавки лактама эти параметры составляют соответственно

30 кВ эфф>мм и 39 кВ эфф.

Пример 2. Целлюлозную бумагу марки

ЭИП-А пропитывают связующим, представляющим собой 42%-ный спиртовый раствор резольной крезолфенолформальдегидной смолы марки ИК иг1-каприллактама, взятых в соотношении 100 — 25 вес.ч.. Пропитанную бумагу сушат 15 — 20 мин при 95 — 100 С.

Нарезанную на листы бумагу стопируют и прессуют при 155+5 Ñ и удельном давлении 6,0 — 8,0 МПа в течение 5 — 7 мин на

1 мм толщины пластика. Полученный гетинакс имеет повышенную электрическую прочность (47 кВ эфф/мм перпендикулярно слоям, 75 кВ эфф параллельно слоям) и способен пегрерабатываться методом холодного штампования (степень штампуемости

6 — 7). Без добавки лактама эти характеристики составляют соответственно 32 кВ эфф/

/мм, 55 кВ эфф. и 5.

1083238

Пример 8. В 50О/p-ном спиртовом раство- ре фенолформальдегидной смолы резольного типа марки ФЛ-5111 (200 вес.ч.) растворяют -капролактам (10 вес.ч.) . .Полученным свя-. зующим пропитывают стеклоткань марки

ЭЗ-100 и сушат ее в течение 15 мин при

100 — 105 С. Содержание связующего и вы- сушенной ткани 35 /О. Ткань нарезают на листы, которые собирают в пакет и прессуют при 160+-5 С и удельном давлении

4,0 — 5,0 МПа. Время прессования составляет 4 — 5 мин/мм. Полученный стеклотекстолит имеет повышенные электрические свойства и прочность на изгиб. Его электрическая прочность перпендикулярно слоям

35(12) кВ. эфф/мм, электрическое сопротивление после увлажнения в течение 24 ч при

20 С и относительной влажности 95+ ÇP/p—

10 (10 ), Ом, разрушающее напряжение при изгибе 400(160) МПа. В скобках приведены свойства аналогичного пластика (СТ-1), полученного без добавки лактама. 20

Пример 4. Стеклоткань марки ЭЗ-180-39 пропитывают связующим, содержащим

100 вес.ч. ксилолфенолформальдегидной смолы марки КФ, 80 вес.ч. толуола, 50 вес.ч, лауринлактама и 0,75 вес.ч. триэтаноламинтитаната марки ТЭАТ-1. Пропитанную и высушенную от растворителя (толуол) в течение 30 мин при 70 — 80 С стеклоткань, содержащую 65 /О связующего, используют в качестве препрега. Препрег обладает длительным сроком хранения (более 6 мес) и стабильностью технологических свойств, 30 а также повышенной эластичностью. Срок хранения аналогичного препрега, изготов ленного без лактама, не превышает 3 — 4 мес.

Текучесть модицифированного преп рега

60, а немодифицированного только 50 /p. При 35 перегибе листов немодифицированного препрега наблюдается растрескивание и осыпание связующего. Модификация лактамом устраняет эти явления.

Пример 5. Нарубленный стекложгут мар- 40 ки РБР-13-2520 (длина волокон 12 мм) смешивают с сухим связующим, полученным смешением в шаровой мельнице 100 вес.ч. анилинофенолформальдегидной смолы СФ340А и 25 вес. ч. q,-каприллактама. Рубленый жгут и связующее берут в соотно- 45 шенин 58:42. Полученный премикс прессуют, при 140 5 С и удельном давлении 8,0 —

10,0 МПа в течение 30 — 40 мин. Образцы прессматериале имеют следующие свойства (в скобках приведены свойства материала, полученные без добавки лактама): электрическая прочность перпендикулярно слоям

17(8) кВ эфф/мм, удельная ударная вязкость перпендикулярно слоям 23(10) кДж/м, разрушающее напряжение при изгибе

150(80) МПа, сопротивление изоляции после увлажнения в. течение 24 ч при 20 С и относительной влажности 95 - Зо/о—

10", (10 ) Ом.

Пример б. В спирто-толуольный (1:1)

50О/р-ный раствор фенолформальдегидной смолы резольного типа марки ОФ вводят

50О/р-ный ацетоновый раствор Е-капролактама при соотношении смолы и лактама (вес.ч.)

100:155. Полученным связующим пропитывают асбостекломатериал марки АБАС и сушат его в течение 15 — 20 мин при 110 — 115 С

Содержание связующего в материаЛе составляет 40О/О. Высушенный материал нарезают на листы, стопируют и прессуют при 160++5 С и удельном давлении 8 — 9 МРа в течение 20 мин на 1 мм толщины пластика.

Полученный абсостеклотекстолит имеет повышенные электрические и физико-механические свойства. Электрическая прочность перпендикулярно слоям 27(10) кВ эфф/мм, электрическое сопротивление после увлажнения в течение 24 ч при 20 С и относительной влажности 95 -3/о — 10 (IQ ) Ом, разрушающее напряжение при статическом изгибе. 250(120) МПа. В скобках приведены свойства аналогичного пластика марки

АСТ, полученного без добавки лактама.

Пример 7. Асбестовую бумагу марки БЭ пропитывают связующим, представляющим собой раствор в 120 вес.ч. спирто-толуольной смеси (1:1) 68 вес.ч, эпоксидной смолы

3Д-16, 32 вес.ч. новолачной фенолформальдегидной смолы марки НФ и 20 вес.ч. Я-капролактама. Пропитанную асбестовую бумагу с содержанием связующего-ЗОО/p сушат в течение 10 — 15 мин при 115 — 120 С, нарезанной на листы. Листы собирают в пакет и прессуют при 155+5 С и удельном давлении 5 — 6 МПа. Время прессования составляет 8 — 10 мин на 1 мм толщины пластика.

Полученный таким образом асбогетинакс имеет следующие свойства (в скобках приведены свойства пластика, полученного без добавки лактама): электрическая прочность. перпендикулярно слоям 25 (15) МВ эфф/м, сопротивление изоляции после увлажнения в течение 24 ч при 20 С и относительной влажности 95-+ Зо/p — 10 (10 ) Ом, разрушающее напряжение при статическом изгибе 190 (110) МПа.

Пример 8. Стеклохолст марки 1р — 70—

50 пропитывают связующим, полученным растворением в 115 вес.ч. спирто-толуольной смеси (1:1) 65 вес.ч. эпоксидной смолы

ЭД-16, 32 вес.ч. новолачной фенолформальдегидной смолы марки НФ и 15 вес.ч. E-капролактама. Холст сушат 20 — 25 мин при

100 — 110 С, нарезают на листы и прессуют при 160 †1 С и удельном давлении

2,0 МПа в Течение 10 — 20 мин на 1 мм толщины пластика.

Полученный стеклопластик имеет следующие свойства (в скобках даны свойства пластика, полученного без лактама): электрическая прочность перпендикулярно слоям

25 (15) МВ.эфф/м, удельная ударная вязкость перпендикулярно слоям 56(25) кДж/M*, 1083238

Составитель А. Кругликов

Редактор Е. Кривина Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 1762 45 Тираж 683 Подписное

ВНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 степень штампуемости 6 — 7(5), разрушающее напряжение при изгибе 200(120).МПа, сопротивление изоляции после увлажнения в течение 24 ч при 20 С и относительной влажности 95i-3о/, )0" (10 ) OM

Примеры 9 и 10. Изготавливают стеклопластик по примеру 8, но с использованием

25 вес.ч. эпоксидной смолы ЭД-16 и 75 вес,ч. новолачной смолы НФ или 75 вес.ч. смолы

ЭД-16 и 25 вес.ч. новолачной смолы НФ соответственно.

Свойства пластика, полученного с использованием 25 вес.ч. смолы ЭД-16 следующие: электрическая прочность перпендикулярно слоям 14 МВ эфф/м, удельная ударная вязкость перпендикулярно слоям 22 кДж/м, разрушающее напряжение при изгибе

97 МПа, сопротивление изоляции после увлажнения в течение 24 ч при 20 С и относительной влажности,95+.3 /p — 10 Ом.

Свойства пластика, полученного с использованием 75 вес.ч. смолы ЭД-16, практически не отличаются от свойств пластика по примеру 8 (70 вес.ч. смолы ЭД-16). .Снижение содержания лактама в связующих менее чем до 5 вес.ч. не дает существенного эффекта, а увеличение содержания лактама более чем до 50 вес.ч. приводит к снижению теплостойкости.

Пример 11. Изготавливают гетинакс по примеру 1, но с использованием 3 вес.ч.

8-капролактама вместо 5. Получают пластик, имеющий пробивное напряжение па. раллельно слоям только 43,5 кВ.эфф, а электрическую прочность перпендикулярно слоям 32 кВ эфф/мм.

Пример 12. Получают препрег по примеру 4 с использованием 60 вес.ч. лауринлактама. Полученным таким образом препрег имеет текучесть 65 /о и после прессования (160 С, 4 — 5 мин/м, 4,0 — 5,0 МПа) дает стеклопластик с разрушающим напряжением

10 при изгибе при 150 С 138 МПа, в то время как при содержании 50 вес.ч. лауринлактама разрушающее напряжение составляет

194 МПа.

Приведенные примеры показывают, что введение лактамов позволяет улучшить технологические свойства связующих, а также существенно повысить диэлектрические и физико-механические свойства пластиков.

Снижение содержания лактама в связующих менее 5 вес.ч. не дает существенного повышения характеристик пластиков, а увеличение содержания лактамов более 50 вес.ч приводит к снижению теплостойкости материалов.

Предлагаемое изобретение позволяет поднять свойства фенопластов до уровня луч25 ших зарубежных материалов, а также разработать новые виды пластиков с повышенными свойствами путем использования дешевых и недефицитных исходных материалов.