Термостойкая электроизоляционная композиция на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука

Термостойкая электроизоляционная композиция на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука

Реферат

Изобретение относится к области разработки силоксановых электроизоляционных композиций, способных использоваться для защиты от обратных токов элементов силовой полупроводниковой техники типа Т-253-500, - 353-800 в условиях токовой нагрузки при повышенных температурах.

Известна композиция на основе силоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, оксид цинка и вулканизующий агент - пероксид о-метилбензоила при следующих соотношениях компонентов, масс.ч.:

силоксановый каучук	- 100
диоксид кремния	- 10-150
оксид цинка	- 0,01-20
пероксид о-метилбензоила	- 0,1-10.

Вулканизаты такой композиции сохраняют хорошие физико-механические свойства в среде воздуха при температуре до 300°С (JP 3464581 В₂, С08K 13/02, Н01В 3/46, опубл. 10.11.03). Однако, по данным авторов настоящей заявки, такие вулканизаты не обеспечивают защиту в изолирующем слое от обратных токов при температуре выше 25°С.

Известна композиция на основе силоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, гидроокись алюминия, вулканизующий агент- органическую перекись и термостабилизатор - триоксид сурьмы при следующих соотношениях ингредиентов, масс.ч.:

силоксановый каучук	- 100,
диоксид кремния	- 1-100,
гидроокись алюминия	- 30-300,
триоксид сурьмы	- 0,1-50
вулканизующий агент	- 0,1-10.

(JP 3385801, С08K 3/22, Н01В 3/46, опубл. 10.03.03 г.).

Композиция применима для изготовления высоковольтных электрических изоляторов, характеризующихся повышенной стойкостью к эрозии, дуговому разряду. Вулканизаты сохраняют хорошие физико-механические показатели до 320°С, однако, они обеспечивают защиту от обратных токов при температуре не выше 40°С.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому положительному результату является композиция на основе 100 масс.ч. полисилоксана, содержащего в одной молекуле по крайней мере две винильные группы, связанные с атомом кремния, полиорганогидридсилоксан, содержащий в одной молекуле по меньшей мере 3 атома водорода, каждый из которых связан с атомом кремния, в таком количестве, чтобы 0,5-5 атомов водорода приходилось на одну алкенильную группу в полисилоксане; 10-150 ч. диоксида кремния, 1-20 ч. диоксида титана и каталитическое количество катализатора отверждения на основе платины. Композицию используют в качестве электроизолирующего материала (JP 3299669 В₂, С08K 3/22, C08L 83/07, опубл. 08.07.02 г.). Она обладает высокой термостойкостью, однако не обеспечивает защиту от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при температуре более 45°С.

Задачей данного изобретения является разработка отверждаемой термостойкой электроизоляционной композиции на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука, обеспечивающей защиту в изолирующем слое от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при более высокой температуре.

Поставленная задача достигается тем, что в композиции на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука, включающей полиорганогидридсилоксан, кремнеземный наполнитель, катализатор отверждения на основе платины и термостабилизатор, в качестве термостабилизатора она содержит 1,2-дигидроксиантрахинон (ализарин) при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

полидиметилвинилсилоксановый каучук	- 100,
полиорганогидридсилоксан	- 8-15,
кремнеземный наполнитель	- 2-10,
1,2-дигидроксиантрахинон	- 10-20,
катализатор отверждения	- (2-8)·10-4

Композиция может дополнительно содержать пигмент - свинцовый сурик в количестве 1-5 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, инертный наполнитель - сульфат бария в количестве 5-15 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, а также стабилизатор катализатора отверждения в количестве (0,2-2)·10^-3 масс.ч.

Для лучшего распределения 1,2-дигидроксиантрахинона в смеси его целесообразно вводить предварительно смешанным с циклогексанолом, который используют в количестве 8-15 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука. Композицию получают смешением компонентов в смесительном оборудовании, например в краскотерке, шаровой мельнице или валиковом смесителе при температуре окружающей среды до получения однородной массы.

Полученную смесь подвергают вулканизации при 170°С в течение 3-5 часов.

В качестве полидиметилвинилсилоксанового каучука могут быть использованы, например, каучук марки СКТНВ-04 (СТП 38.71-512-85), каучук марки СКТНВ-2 (ТУ 38.103634-87), каучук марки СКТНФТ-ЮВ (ТУ 38.103697-89).

В качестве полиорганогидридсилоксана могут быть использованы, например, полимеры таких марок, как ГКЖ 136-41 (ГОСТ 10834-76), ГЮК-136-157 М (ТУ 6-02-694-7), ГКЖ 161-74 (ТУ 6-02-910-74).

В качестве кремнеземного наполнителя используют, например, аэросил А-175, А-200, А-300, А-380 (ГОСТ 14922-77).

В качестве стабилизатора катализатора отверждения могут быть использованы производные ацетилена, например диметилэтинилкарбинол, а также производные алифатических изоцианидов.

В качестве катализатора отверждения может быть использована, например, платинохлористоводородная кислота, платино-винилсилоксановый комплекс.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое техническое решение.

Пример 1

В шаровой мельнице при температуре окружающей среды проводят смешение 100 г каучука марки СКТНВ-2 с вязкостью 20 пуаз, 5 г аэросила А-300, 20 г ализарина, 10 г полиорганогидридсилоксана марки ГКЖ-136-41 и 4·10^-4 г хлористоводородной платины в течение 1 часа. После выдержки композиции при 170°С в течение 5 часов вулканизаты имеют прочность при разрыве 10 кг/см² и относительное удлинение 125%. При испытаниях вулканизатов композиции на защиту в изолирующем слое от обратных токов получены положительные результаты при 100°С, 125°С и 190°С.

Состав и свойства данной композиции и композиций по другим примерам сведены в табличную форму (см. таблицы 1, 2).

Таким образом, как видно из данных, приведенных в таблицах, предлагаемая композиция является термостойкой электроизоляционной композицией, обеспечитающей защиту в изолирующем слое от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при температуре до 190°С включительно.

Таблица 1
Состав полученных композиций
Состав	№ примера, количество масс.ч.
1	2	3	4	5	6
СКТНВ - 04		100	100
CKТHB - 2	100			100
СКТНФТ-10В					100	100
ГКЖ - 136-41	10		12	8
ГКЖ - 161-74		10			15	10
ГКЖ - 136-157 М				3
Аэросил А - 300	5			2	6	6
Аэросил А - 175		10
Платинохлористоводородная кислота	4·10-4		3·10-4	2·10-4		6·10-4
Платино-винилсилоксановый комплекс		5·10-4			8·10-4
Свинцовый сурик		1	3			5
Сульфат бария		8	10		5	15
Диметилэтинилкарбинол			1·10-3	2·10-5		1,5·10-3
Фенилизоцианид					2·10-3
Циклогексанол		10	15	8	12	9
1,2-дигидроксиантрахинон	20	10	20	15	20	10

Таблица 2
Свойства полученных вулканизатов
№ примера	Исходные физико-механические показатели	Физико-механические показатели после термообработки 350°С/сутки	Эффективность защиты в изолирующем слое от обратных силовых токов при
Р, кг/см2	L,%	Р, кг/см2	L, %	100°С	125°С	190°С
1	10	125	13	110	+	+	+
2	12	110	14	105	+	+	-
3	10	100	12	90	+	+	+
4	11	120	13	105	+	+	-
5	12	120	14	95	+	+	-
6	12	150	14	110	+	-	-

1. Термостойкая электроизоляционная композиция на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, полиорганогидридсилоксан, катализатор отверждения на основе платины и термостабилизатор, заключающаяся в том, что в качестве термостабилизатора она содержит 1,2-дигидроксиантрахинон при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

полидиметилвинилсилоксановый каучук	100
полиорганогидридсилоксан	8-15
кремнеземный наполнитель	2-10
катализатор отверждения	(2-8)·10-4
1,2-дигидроксиантрахинон	10-20

2. Композиция по п.1, заключающаяся в том, что она дополнительно содержит в качестве пигмента свинцовый сурик в количестве 1-5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

3. Композиция по п.1, заключающаяся в том, что она дополнительно содержит сульфат бария в количестве 5-15 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

4. Композиция по п.1, заключающаяся в том, что она дополнительно содержит стабилизатор катализатора отверждения в количестве (0,2-2,0)·10^-3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

5. Композиция по п.1, заключающаяся в том, что она дополнительно содержит циклогексанол в количестве 8-15 мас.ч на 100 мас.ч. каучука.