Способ получения электроизоляционного лака

 

Использование: изолирование электрических проводников. Сущность изобретения: лак получают поликонденсацией смеси терефталевой, изофталевой кислот или их диалкиловых эфиров, многоатомных спиртов, 4,4'-диаминодифенилметана и тримеллитового ангидрида в мольном соотношении соответственно: 1:(2,0-2,2): (0,6-0,8):(1,2-1,6) в среде органического растворителя с последующим введением в полученную смолу полорганосилоксана и тетраалкоксититана в количестве соответственно 0,16-0,70 и 0,60-0,66 мас.% в расчете на лак. Изобретение позволяет создать лак по упрощенной технологии, обеспечивающий низкий коэффициент трения изоляции проводов в сочетании с высокой прочностью и стойкостью к действию растворителя. 2 табл.

Изобретение относится к получению изоляционных лаков на основе полиэфиримидов, содержащих полиорганосилоксан и может быть использовано при изолировании электрических проводников с улучшенным скольжением, применяемых для автоматизированной намотки электродвигателей.

Известно, что для изготовления эмалированных проводов с пониженным коэффициентом трения применяют провода с полиэфирной и полиэфиримидной изоляцией с верхним покрытием на основе полиамидимида или полиамида [1, 2] Недостатком этого технического решения является необходимость двукратного эмалирования, что существенно снижает производительность при выпуске эмальпроводов.

В связи с этим актуальным становится создание электроизоляционных лаков, обеспечивающих пониженный коэффициент трения изоляции проводов и исключающих недостатки в технологии производства проводов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения лака на основе полиэфира, модифицированного полиорганосилоксаном [3] Пленкообразующую основу получают путем поликонденсации терефталевой, изофталевой кислот или из диметиловых эфиров с многоатомными спиртами в присутствии ацетата цинка (катализатора) и кремнийорганическими соединениями, имеющими концевые алкокси-, гидроксильные и карбоксильные группы в среде органического растворителя. Кремнийорганическими компонентами могут быть, например, силандиол или полисилоксаны со степенью поликонденсации от 2 до 20. Структура концевого структурного звена полиэфирсилоксана может быть представлена в следующем виде В сравнении с описанными в [1, 2] этот лак не требует двукратного эмалирования, с чем связано снижение производительности при выпуске проводов. Однако химическая модификация полиэфиров кремнийорганическими соединениями сложна по технологическому выполнению и кроме того приводит к снижению механической прочности изоляции и стойкости ее к действию растворителей [4] Кроме того, наличие о-хлорфенола в составе летучей части лака исключает возможность переработки его на современных эмальагрегатах с каталитическим сжиганием отходящих газов так как при сгорании о-хлорфенола образуется хлористый водород, который отравляет катализатор. Таким образом, исключается возможность улучшения экологии при производстве проводов.

Целью изобретения является создание лака по упрощенной технологии, обеспечивающего низкий коэффициент трения изоляции проводов в сочетании с ее высокой механической прочностью и стойкостью к действию растворителей, а также улучшение экологии при производстве проводов.

Это достигается тем, что для получения полиэфиримидного лака проводят поликонденсацию терефталевой, изофталевой кислот или их диметиловых эфиров с многоатомными спиртами, 4-4' -диаминодифенилметаном и тримеллитовым ангидридом взятых в мольном соотношении соответственно 1:(2,0-2,2):(0,6-0,8): (1,2-1,6) в присутствии катализатора -тетраалкоксититана в среде органического растворителя. В качестве многоатомных спиртов могут быть использованы ди-, три- и тетрафункциональные спирты. К числу применяемых дифункциональных спиртов относятся этиленгликоль, пропандиол, бутандиол, диэтиленгликоль и др. Наиболее распространенным из них является этиленгликоль. К трифункциональным спиртам относятся глицерин, тригидроксиэтилизоцианурат, триметилолпропан причем тригидроксиэтилизоцианурат выгодно отличается высокой нагревостойкостью. В качестве тетрафункционального спирта можно использовать например пентаэритрит.

Тримеллитовый ангидрид с 4-4'-диаминодифенилметаном образует диимидодикарбоновую кислоту, количество которой в молях составляет половину молей тримеллитового ангидрида. Таким образом, избыток многоатомных спиртов к кислотам составит 10-30 моль.

В качестве тетраалкоксититана могут быть использованы соединения с числом углеродных атомов от 2 до 5 в алкоксигруппах.

Процесс поликонденсации терефталевой, изофталевой кислот или их диметиловых эфиров с многоатомными спиртами 4-4'-диаминодифенилметаном и тримеллитовым ангидридом проводят в среднеорганического растворителя. Реакционную массу нагревают до 205-210^oС и выдерживают при этой температуре 2-3 ч.

Полученный олигоэфиримид растворяют в трикрезоле при 140^oС в течение 4 ч. Затем при 100^oС в раствор полученного олигоэфиримида вводят сшивающий агент раствор тетраалкоксититана в органическом растворителе, преимущественно в смеси трикрезола и сольвента. Тетраалкоксититан берут в количестве 0,60-0,66 мас. к лаку 30-33%-ной концентрации. Одновременно с загрузкой раствора сшивающего агента вводят полиорганосилоксан в количестве 0,16-070 мас. к лаку. После чего лак перемешивают при 100^oС в течение 5 ч.

Согласно изобретению полиорганосилоксан используют в виде полиметилсилоксановой жидкости с вязкостью 18-55 сст общей формулы полиэтилсилоксановой жидкости с вязкостью 42-48 сст общей формулы полиметилфенилсилоксановой жидкости с вязкостью 16-50 сст общей формулы где R_a -СН₃; R'-С₆Н₅.

Эти продукты под марками ПМС, ПЭС, ПФМС выпускают в промышленном масштабе. Введение в электроизоляционный лак полиорганосилоксана вместе с раствором сшивающего агента тетраалкоксититана является технологическим преимуществом, так как в этом случае отпадает необходимость сополиконденсации полиорганосилоксана с олигоэфиримидом, которая является дополнительной стадией процесса после получения олигомеров. Полиорганосилоксан, используемый в изобретении, не имеет функциональных групп и не взаимодействует с олигоэфиримидом, что дает возможность избежать снижения механической прочности и стойкости к действию растворителей изоляции проводов.

Полиорганосилоксан, не будучи химически связанным с олигоэфиримидом, после отверждения лака на проволоке выступает на поверхность провода, сообщая ему повышенную степень скольжения.

Электроизоляционные лаки, получаемые по изобретению, не имеют в своем составе хлорсодержащих растворителей и могут перерабатываться на современных эмальагрегатах с каталитическими сжиганием отходящих газов. Это дает возможность решать проблему снижения токсичности при производстве эмалированных проводов.

Изобретение иллюстрируется примерами: в примерах 1-2 описан синтез олигоэфиримида основы изоляционного лака (1-ая стадия заявляемого способа), в примерах 3-9 получение электроизоляционных полиэфиримидных лаков (вторая стадия способа).

Пример 1. Олигоэфиримид получают из следующих компонентов, мас.ч (моль); диметилтерефталат 97,0 (0,5); глицерин 12,0 (0,13); тригидроксиэтилизоцианурат 35,2 (0,13); этиленгликоль 62,0 (1,0); 4,4 диаминодифенилметан 198,0 (1,0); тримеллитовый ангидрид 192,0 (1,0); трикрезол 120,0; тетрабутоксититан 2,7.

Компоненты загружают в трехгорлую колбу, снабженную термометром, мешалкой и насадочной колонкой (а five inch vigreux column).

Реакционную массу при перемешивании нагревают до 205-210^oС и выдерживают при этой температуре 2-3 ч.

В полученной олигоэфиримид вводят трикрезол до 60%-ной концентрации и растворяют олигомер при 140^oС в течение 4 ч. Раствор олигоэфиримида используют для получения лака по примеру 3.

Пример 1. Олигоэфиримид получают по примеру 1 из следующих компонентов, мас.ч.(моль): диметилтерефталат 97 (0,5); этиленгликоль 37,2 (0,6); 4-4 -диаминодифенилметан 69,3 (0,35); тримеллитовый ангидрид 134,4 (0,7); тетрабутоксититан 3,3; трикрезол 94.

В полученный олигоэфиримид вводят трикрезол до 40% концентрации и растворяют олигомер при 140^oС в течение 4 ч. Раствор олигоэфиримида используют для получения лака по примеру 4-9.

Пример 3-9. В трехгорлую колбу, снабженную термометром, мешалкой и обратным холодильником загружают согласно рецептуре, приведенной в табл. 1, раствор олигоэфиримида по примерам 1 и 2 и раствор тетрабутоксититана и полиорганосилоксана в трикрезоле и сольвенте. Содержимое колбы перемешивают в течение 5 ч при 100^oС. Характеристики лаков приведены в табл. 1.

Лаки полиэфиримидные по примерам 3-9 наносят на проволоку диаметром 1,0 мм. Свойства полученных проводов приведены в табл. 2. Из табл. 2 следует, что при содержании полиорганосилоксана в лаке 0,096 мас. снижения коэффициента трения изоляции проводов не получено. Повышение содержания полиорганосилоксана выше 0,7 мас. не целесообразно, так как коэффициент трения при этом не снижается. Таким образом, оптимальные значения коэффициента трения получены при содержании полиорганосилоксана в лаках в пределах 0,16-0,7 мас.

Формула изобретения

Способ получения электроизоляционного лака, основанный на модификации олигоэфира полиорганосилоксаном, при котором путем поликонденсации смеси, включающей терефталевую, изофталевую кислоты или их диалкиловые эфиры и многоатомные спирты в среде органического растворителя, получают олигоэфир и модифицированный олигоэфир гомогенизируют, отличающийся тем, что используют смесь, дополнительно содержащую тримеллитовый ангидрид и 4,4-диаминодифенилметан, в качестве полиорганосилоксана соединение, выбранное из группы, включающей полиметилсилоксановую жидкость с вязкостью 18-55 сСт, полиэтилсилоксановую жидкость с вязкостью 42-48 сСт, полиметилфенилсилоксановую жидкость с вязкостью 16-50 сСт, и указанную модификацию производят после поликонденсации олигоэфира путем введения в него этой жидкости совместно с тетраалкоксититаном в количестве соответственно 0,16-0,70 и 0,60-0,66 мас. в расчете на лак, при этом на 1 моль указанных кислот или эфиров берут 2,0-2,2 моль многоатомных спиртов; 0,6-0,8 моль 4,4-диаминодифенилметана и 1,2-1,6 моль тримеллитового ангидрида.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2