Электроизоляционный состав

Электроизоляционный состав

Реферат

 

Использование: изобретение относится к электроизоляционным составам для изолирования электрических проводников методом нанесения расплава. Предлагаемый состав позволяет снизить температуру нанесения на проводник без потерь в комплексе потребительских свойств эмалированного провода. Состав содержит 92-93 мас. ч. олигоэфироизоциануратимида с числом омыления 295-345 мг KOH/г и количеством гидроксильных групп 7-8,5% и 7-8 мас.ч. этиленгликоля. В качестве олигоэфироизоциануратимида состав содержит продукт взаимодействия диметилтерефталата, 4,4¹-диаминодифенилметана, тримеллитового ангидрида и этиленгликоля, диэтиленгликоля, трис(2-гидроксиэтил)изоцианурата и глицерина. Состав может дополнительно содержать 25-40 мас.ч. простого эфира этиленгликоля и диэтиленгликоля или их смесь. 1 с и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к электроизоляционным составам пониженной токсичности на основе олигоэфироизоциануратов и может быть использовано для изолирования электрических проводников.

Известны электроизоляционные составы на основе олигоэфироизоциануратимидов, например, электроизоляционные лаки, состоящие из олигоэфироизоциануратимида, смеси растворителей крезольного типа (трикрезола, дикрезола, ксиленола) и ксилола (или сольвента)[1] Указанные лаки являются высокотоксичными веществами, так как входящие в из состав растворители крезольного типа по токсичности относятся к второму классу опасности. Технологические свойства этих лаков, массовая доля нелетучих веществ (концентрация), вязкость должны варьироваться в зависимости от диаметра эмалируемой проволоки и, соответственно от типа используемого эмальагрегата.

Наиболее близким к предлагаемому является элеткроизоляционный состав, предназначенный для нанесения на электрический проводник, представляющий собой полиэфиримид продукт взаимодействия диметилтерефталата, 4,4¹-диаминодифенилметана, тримеллитового ангидрида, и спиртовых компонентов, например, трис-(2-гидроксиэтил)изоцианурат) или глицерин и этиленгликоль, в том числе олигоэфироизоциануратимид с содержанием имидных групп 8-16% и числом омыления 225-258 мг KOH/г и функциональную добавку - моноэфир диэтиленгликоля или триэтиленгликоля [2] Для обеспечения необходимых технологических свойств известного состава: вязкости, пригодной для нанесения на проводник в процессе эмалирования, хорошей растекаемости по поверхности провода, в него вводят дополнительно к основному растворителю небольшое количество крезола 1- метил 2- пирролидона, а также разбавитель сольвент.

Если 1-метил-2-пирролидон относится по токсичности к тому же, 4-му классу опасности, что и моноалкиловые эфиры гликолей, то крезол к 2-му, сольвент к 3-му, что повышает токсичность состава.

Эмалированный провод, полученный на основе этого состава, обладает недостаточной стойкостью к действию теплового удара разбросом значений температуры продавливания (от 246 до 349^oC). При этом более высокое значение температуры продавливания (349^oC) характерно для эмалированного провода с меньшей стойкостью к действию теплового удара. Эмалированный провод с лучшей стойкостью к тепловому удару продавливается при температуре 246^oC.

В составе содержится 50-70% растворителя, и известный состав наносят на проволоку по технологии эмалирования лаком, при которой проволока проходит через узел нанесения 7-8 раз (в зависимости от диаметра проволоки), а растворитель испаряется и сжигается в эмаль-печи, а часть его выбрасывается в атмосферу.

Известный состав наносят на проволоку по технологии эмалирвоания лаком, при котором проволока проходит через узел нанесения 7-8 раз.

Поставленная задача заключалась в разработке состава высокой концентрации (до 93%), который может быть применен при относительно низких температурах нанесения на проводник без потерь в комплексе потребительских свойств эмалированного провода.

Решение этой задачи позволяет снизить количество используемых дефицитных растворителей, обладающих токсичностью, что улучшает условия производства эмалированного провода с точки зрения экологии, решает вопросы охраны окружающей среды.

Согласно изобретению электроизоляционный состав содержит олигоэфироизоциануратимид продукт взаимодействия диметилтерефталата, 4,4¹-диаминодифенолметана, тримеллитового ангидрида и спиртовых компонентов: этиленгликоля, диэтиленгликоля, трис-(2-гидроксиэтил)изоцианурата и глицерина, взятых в молярном соотношении (0,8-0,9):(0,1-0,):(0,2-0,4)-(1,2-1,7): 0,4: 0,1, и функциональную добавку - этиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас. ч.

Олигоэфироизоциануратимид 92-93 Этиленгликоль 7-8 Указанный олигоэфироизоциануратимид имеет следующие характеристики: содержание имидных групп 8-16 мас. число омыления 295-345 Мг KOH/г, количество гидроксильных групп 7-8% Для понижения температуры нанесения состава на проводник он может дополнительно содержать 25-40 мас.ч. простого эфира этиленгликоля и диэтиленгликоля или их смесь при массовом соотношении состава по п. 1 к указанному эфиру 3:(1-2), что соответствует содержанию его 25-40 мас.ч. в составе.

Состав по п. 1 формулы изобретения получают синтезом реагентов, взятых в расчетном количестве для получения состава с заданными характеристиками (число омыления, содержание гидроксильных групп) при избыточном содержании этиленгликоля, с тем, чтобы в полученном продукте содержание свободного этиленгликоля составляло 7-8 мас. ч.

В случае получения продукта с содержанием этиленгликоля более 8 мас.ч. проводится его отгонка, в случае недостаточного содержания (менее 7 мас.ч.) вводится дополнительное количество этиленгликоля при контроле содержания свободного этиленгликоля.

Для получения состава по п. 2 формулы изобретения в состав дополнительно вводят при температуре 160-190^oC 25-40 мас.ч. простого эфира этиленгликоля и диэтиленгликоля или их смесь, выдерживают определенное время по определенному температурному режиму, зависящему от типа эфира.

В примерах 1, 2 и 3 описан синтез олигоэфироизоциануратимида и электроизоляционного состава по п. 1 формулы изобретения, в примерах 4, 5 и 6 получение электроизоляционного состава по п. 2 формулы изобретения.

Пример 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, тубусом для подачи инертного газа, соединенную прямым холодильником с приемником выделяющихся побочных продуктов, загружают компоненты рецептуры и в количествах, представленных в табл. 1, в следующей последовательности: этиленгликоль, диэтиленгликоль, глицерин, диметилтерефталат трис(2-гидроксиэтил)изоцианурат, 4,4¹-диаминодифенилметан и ксилол (2/3 от количества указанного в рецептуре). Реакционную массу нагревают до расплавления (100^oC), пускают мешалку, перемешивают содержимое колбы 10-15 мин и вводят предварительно приготовленный раствор тетрабутоксититана в ксилоле (1/3 от количества, указанного в рецептуре). Температуру поднимают до 135-140^oC, и медленно вводят тримеллитовый ангидрид (15-20 мин), после чего начинают подъем температуры со скоростью 5-6^oC в час. Указанная скорость подъема температуры сохраняется до конца процесса. При температуре 150^oC начинается выделение воды, ксилола метанола. Отгон побочных продуктов ведут через дистилляционную колонку, при этом температура дистиллята на верху колонки не должна превышать 105^oC. Указанную температуру верха колонки поддерживают до достижения в колбе температуры 175 ^oC, после чего колонку меняют на насадку и ведут удаление побочных продуктов реакции прямой отгонкой из реакционной колбы в токе инертного газа. Поднимают температуру до 190-195^oC и выдерживают реакционную массу при этой температуре до получения олигоэфироизоциануратимида с временем желатинизации 285с при температуре (2502)^oC, навеска 1г.

2 Определяют массовую долю этиленгликоля (2 г. 1ч. 200^oC), которая составляет 7,5 мас.ч. что находится в необходимых пределах (7-8 мас.ч.) в связи с чем полученный продукт является конечным и не требует дополнительной обработки.

Температуру понижают до 175-180^oC и фильтруют продукт через металлическую сетку.

Конечный состав имеет число омыления 344,9 мг KOH/г и содержит 7,6% гидроксильных групп (см. табл.2).

Динамическая вязкость состава, определенная при температуре 130, 140, 150, 160,165^oC, также представлена в табл. 2.

Пример 2. Олигоэфироизоциануратимид и состав на его основе получают в соответствии с рецептурой примера 2, представленной в табл. 2, по технологии описанной в примере 1. Процесс синтеза олигоэфироизоициануратимида заканчивают по достижении времени желатинизации 266с.

Определяют массовую долю этиленгликоля, которая составляет 9% после чего продолжают отгонку этиленгликоля при температуре 190-195^oC в токе инертного газа до получения массовой доли этиленгликоля 7 мас.ч.

Температуру понижают до 175-180^oC и фильтруют продукт через металлическую сетку.

Характеристики полученного состава представлены в табл. 2.

Пример 3. Олигоэфироизоциануратимид и состав на его основе получают в соответствии с рецептурой примера 3, представленной в табл. 1, по технологии, описанной в примере 1. Процесс синтеза олигоэфироизоциануратимида заканчивают по достижении времени желатинизации 290с.

Определяют массовую долю этиленгликоля, которая составляет 6 мас. ч. Меняют прямой холодильник на обратный и при температуре 190-195^oC, работающей мешалке вводят через обратный холодильник 8,6 г этиленгликоля (из расчета доведения его содержания до 8 мас.ч.), перемешивают 2 ч при 190^oC.

Температуру понижают до 175-180^oC и фильтруют через металлическую сетку.

Характеристики полученного состава представлены в табл. 2.

Пример 4. Получают состав согласно примеру 1.

Загружают его в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, нагревают содержимое колбы до расплавления, пускают мешалку, поднимают температуру до 190^oC, вводят через обратный холодильник, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля (согласно рецептуре, приведенной в табл. 2) и выдерживают 2 ч при этой температуре.

Затем понижают температуру до 145-150^oC и выдерживают при этой температуре 4 ч.

Состав охлаждают до температуры 70-80^oC и фильтруют через металлическую сетку.

Характеристики состава при температуре 60-80^oC приведена в табл. 2.

Пример 5.

Получают состав согласно примеру 1. В него вводят фенилгликоль согласно рецептуре, представленной в табл. 2.

В отличие от примера 4 температура введения и выдержки в течение 2 ч - 160^oC.

Характеристики состава при температуре 60-80^oC представлены в табл. 2.

Пример 6. Получают состав согласно рецептуре примера 1. В него вводят дополнительно смесь моноэтилового эфира диэтиленгликоля и фенилгликоля согласно рецептуре представленной в табл. 2.

В отличие от примера 4 температура введения смеси эфиров гликолей и выдержки в течение 2 ч 175^oC.

Характеристики состава при температуре 60-80^oC представлены в табл. 2.

Динамическую вязкость предлагаемого состава определяют, используя ротационный вискозиметр марки Реотест-2 в соответствии с инструкций к прибору в диапазоне температур 60-170^oC.

Ориентируясь на полученные значения вязкости состава (примеры 1-6) в диапазоне температур ее измерения, выбирают температуру нанесения состава при его нанесении на проводник в процессе эмалирования. Температура нанесения для состава примеров 1-6 приведена в табл. 3, и колеблются в диапазоне от 70^oC до 170^oC.

Проволоку диаметром 0,400 мм эмалируют на горизонтальном эмаль-агрегате, используя составы примеров 1-6. Для эмалирования проволоки диаметром 1,00 мм применяют состав примера 3, испытания проводят на вертикальном эмаль-агрегате.

Одновременно проводят эмалирование проволоки диаметром 0,400 мм известным составом [2] Эмалирование проводят по технологии нанесения из расплава с применением специального узла нанесения и уменьшенного числа проходов проволоки (5 вместо 8, используемых при эмалировании лаками), с использованием скоростей эмалирования, близких к применяемым при переработке лаков. Уменьшение числа проходов проволоки без существенного снижения скорости эмалирования позволяет повысить производительность эмаль-агрегата при производстве эмалированных проводов, что является в совокупности с решением вопросов охраны окружающей среды и экономией растворителей основными преимуществами технологии эмалирования из расплава перед технологией эмалирования лаками.

Как следует из данных табл. 3, эмалирование провода, полученные на основе предлагаемого состава, обладают хорошими термическими свойствами: стойкостью к действию теплового удара и повышенной температурой продавливания изоляции, обеспечивая комплекс потребительских свойств на уровне эмалированного провода, полученного на основе лака.

Формула изобретения

1. Электроизоляционный состав для нанесения на электрический проводник, содержащий олигоэфироизоциануратимид, продукт взаимодействия диметилтерефталата, 4,4'-диаминодифенилметана, тримеллитового ангидрида и спиртовых компонентов с содержанием имидных групп 8 16 мас. и функциональную добавку, отличающийся тем, что в качестве олигоэфироизоциануратимида он содержит продукт взаимодействия диметилтерефталата, 4,4^'-диаминодифенилметана, тримеллитового ангидрида и этиленгликоля, диэтиленгликоля, трис(2-гидроксиэтил)изоцианурата, глицерина, взятых в мольном соотношении 0,8 0,9 0,1 0,2 0,2 0,4 1,2 1,7 0,4 0,1, с числом омыления 295 345 Мк КОН/г и количеством гидроксильных групп 7 8,5% а в качестве функциональной добавки этиленгликоль, при следующем соотношении компонентов, мас.

Олигоэфироизоциануратимид 92 93 Этиленгликоль 7 8 2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 25 - 40 мас.ч. простого эфира этиленгликоля и диэтиленгликоля или их смесь.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4