Электроизоляционный пропиточный лак

Электроизоляционный пропиточный лак

Реферат

Изобретение относится к электроизоляционным лакам, предназначенным для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов класса нагревостойкости F (155°С).

Известны лаки класса нагревостойкости F (155°С) на основе гидроксилсодержащих олигоэфиров, блокированных полиизоцианатов и органических растворителей. [Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева. Т.1. М.: Энергоатомиздат, 1986. 367 с.; В.В.Астахин, В.В.Трезвов, И.В.Суханова. Электроизоляционные лаки. М.: Химия. 1981. 216 с.].

Наиболее близким к предлагаемому является пропиточный лак [К.С.Сидоренко, Э.И.Хофбауэр, С.А.Герус и др. А.С. №1010663. Б.И. №13. 1983], в состав которого входят следующие сырьевые материалы (вес. ч.):

- Гидроксилсодержащий олигоэфир	60-65
- Сшивающие агенты, в том числе:
- Блокированный полиизоцианат	35-40
- Эпоксидная смола	5-10
- ε-капролактам	2,5-5,0
- Органический растворитель	100-120

Недостатком этого лака является использование дорогостоящего, дефицитного и токсичного блокированного полиизоцианата, относительно высокая вязкость при невысоком содержании нелетучих веществ, ограниченная жизнеспособность лака и невысокая цементирующая способность отвержденного состава.

Цель изобретения - использование более дешевых, доступных и относительно безопасных сшивающих агентов, повышение доли нелетучих веществ в лаке, повышение жизнеспособности лака и цементирующей способности отвержденного состава.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве сшивающих агентов используют эпоксидно-диановую смолу с массовой долей эпоксидных групп 16-18% и малобутанолизированную меламино-формальдегидную смолу, а в качестве катализаторов отверждения лака при 140°С используют комплекс на основе тетрабутоксититана и 2-метилимидазола. Растворителями лака являются ксилол и циклогексанонон. Предлагаемая рецептура лака предусматривает использование сырьевых материалов в соотношении, вес.ч.:

гидроксилсодержащий олигоэфир	37-44
эпоксидно-диановая смола	17,9-19,0
малобутанолизированная
меламиноформальдегидная смола	17,9-19,0
2-метилимидазол	0,09-0,11
тетрабутоксититан	0,41-0,43
циклогексанон	0,42-0,56
ксилол	14-16

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Изготовление олигоэфира

Олигоэфир получают конденсацией 32,3 вес.ч. диметилтерефталата, 14,0 вес.ч. олеиновой кислоты, 10,2 вес.ч. глицерина, 11,7 вес.ч. диэтиленгликоля, 1,7 вес.ч. уплотненного льняного масла в присутствии 0,3% (от веса диметилтетерефталата) ацетата цинка при температуре 180-220°С. Конечный продукт содержит 4,5% гидроксильных групп, кислотное число 2,7 мг КОН/г. Олигоэфир растворяют при 65-70°С в смеси ксилол:циклогексанон (9:1) в соотношении 65:35 и охлаждают.

Пример 2. Получение катализатора отверждения лака

В стеклянную колбу прибавляют 0,04 вес.ч. тетрабутоксититана, 0,09 вес.ч. 2-метилимидазола и 0,70 вес.ч. циклогексанона. Смесь нагревают до 60-70°С при перемешивании до получения однородного прозрачного раствора. Полученный катализатор вводят в лак в виде горячего расплава.

Пример 3. Получение лака

К раствору полиэфира (43, 9 вес.ч.) при перемешивании прибавляют эпоксидную (13,1 вес.ч.) и меламино-формальдегидную (13,5 вес.ч.) смолы. После получения однородного раствора прибавляют катализатор - расплав смеси (60-70°С) тетрабутоксититана и 2-метилимидазола. Готовый лак перемешивают до получения однородного состава и фильтруют.

Примеры 4-9. Получение лака

Лаки готовят согласно примеру 3 и в соответствии с рецептурами, представленными в табл.1.

Испытания полученных систем показали, что лаки по примерам 7 и 8 не отверждаются в толстом слое. При хранении лака, приготовленного по примеру 9, в течение 2-30 суток из раствора выпадает осадок, который не растворяется в органических растворителях.

Сопоставление свойств лаков позволяет сделать вывод о снижении содержания летучих веществ по сравнению с известными составами, что позволяет снизить долю побочных продуктов для последующей утилизации. Применение меламино-формальдегидной смолы взамен блокированного изоцианата (токсичный продукт) существенно снижает стоимость лака, а также благоприятно влияет на экологическую обстановку. В отличие от блокированных фенолом полиизоцианатов, меламино-формальдегидная смола практически не отверждает полиэфир при нормальных условиях, что способствует повышению жизнеспособности состава. Эпоксидная смола повышает цементирующую способность отвержденного пропиточного состава в обмотках электрических машин на 10-40% по сравнению с известными составами.

Важную роль играет система применяемых катализаторов - 2-метил-имидазола и тетрабутоксититана. Указанные катализаторы, вводимые по отдельности в лак, не оказывают каталитического действия на процесс отверждения. С другой стороны, введение чистого 2-метилимидазола в лак приводит к образованию микрогелей в процессе хранения готового продукта. Таким образом, синергизм действия применяемых катализаторов достигается путем введения их в виде раствора комплекса переноса заряда (КПЗ) в циклогексаноне. Установлено, что мольное соотношение 2-метилимидазола и тетрабутоксититана (1:1) или небольшой избыток последнего в составе комплекса является оптимальным и не приводит к высаждению катализатора в процессе хранения лака.

Анализ известного и предлагаемого лаков (табл.2) показывает, что сопоставимые с известным технические характеристики предлагаемого лака могут быть получены при использовании менее дорогостоящих и токсичных сырьевых материалов, обеспечивающих более высокую жизнеспособность лака и позволяющих снизить долю побочных продуктов в процессе его переработки.

Таблица 1.
Рецептуры лаков по примерам 4-9
Компоненты	Содержание, весовых частей, в лаке по примеру
4	5	6	7	8	9
1. Гидроксилсодержащий олигоэфир (раствор)	43,9	38,0	37,0	35,0	39,0	38,4
2. Эпоксидная смола	13,1	18,5	19,0	17,1	18,1	18,1
3. Меламиноформальдегидная смола	13,5	18,2	17,9	18,5	18,4	18,3
4. 2-метилимидазол	0,09	0,11	0,09	0,10	-	0,10
5. Тетрабутоксититан	0,04	0,43	0,41	-	0,43	0,86
6. Циклогексанон	0,70	0,56	0,42	0,70	-	0,70
7. Ксилол	16,3	14,2	13,2	13,4	14,0	14,6

Таблица 2.
Технические характеристики лаков
Характеристики	Лак по примеру	Лак по прототипу
	4	5	6	(сравнительный)
1. Вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при (20±0,5)°С
- исходная	54	55	104	59
- через 6 мес	56	56	110	92
2. Содержание нелетучих веществ, %	55,5	59,7	62,9	54
3. Продолжительность просыхания в толстом слое при (140±2)°С, %	6,0	6,0	6,0	4,0(130°)
4. Продолжительность высыхания лаковой пленки при (140±2)°С, мин	60	60	60	20(130°)
5. Цементирующая способность при 15-35°С	505	445	658	405
6. Удельное объемное сопротивление, Ом×м
при 15-35°С	5.9×1013	1.2×1013	1.2×1013	5.7×1013
при (155±2)°С	3,8×1010	6,4×1011	1,2×1010	1.1×109
7. Электрическая прочность, МВ/м,
при 15-35°С	98,2	88,0	97,0	102,2
при (155±2)°С	65,5	60,0	86,0	80,0

Электроизоляционный пропиточный лак класса нагревостойкости F (155°С), включающий гидроксилсодержащий олигоэфир, отвердитель и органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве отвердителей он содержит малобутанолизированную меламино-формальдегидную и эпоксидно-диановую (массовая доля эпоксидных групп 16-18%) смолы и дополнительно содержит комплекс на основе 2-метилимидазола и тетрабутоксититана в качестве катализатора при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

гидроксилсодержащий олигоэфир	37-44
эпоксидно-диановая смола	17,9-19,0
малобутанолизированная
меламиноформальдегидная смола	17,9-19,0
2-метилимидазол	0,09-0,11
тетрабутоксититан	0,41-0,43
циклогексанон	0,42-0,56
ксилол	14-16