Полимерная композиция и способ ее получения
Владельцы патента RU 2269551:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения им. В.В. Тихомирова" (RU)
Изобретение относится к области получения полимерных композиций, предназначенных для герметизации электротехнических изделий. Техническая задача - увеличение электропрочности заливаемых изделий после термоциклирования и повышение максимальной рабочей температуры до +200°С. Предложена полимерная композиция, включающая электроизоляционный компаунд КП-303Б на основе олигоэфиракрилата и ненасыщенной эпоксиэфирной смолы (90-110 мас.ч.), силоксановый низкомолекулярный каучук СКТН (9-11 мас.ч.), катализатор №68 (0,3-0,5 мас.ч.), кварц пылевидный (60-70 мас.ч.), окись алюминия (60-70 мас.ч.) и тальк молотый (30-35 мас.ч.). Предложен способ получения заявленной композиции, заключающийся во введении в смесь КП-303Б, СКТН и катализатора №68 предварительно подготовленных пылевидного кварца, окиси алюминия и талька молотого с последующим вакуумированием и ступенчатым отверждением полученной смеси. Полученная композиция пригодна для заливки высоковольтных металлонагруженных изделий. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области получения полимерных композиций, предназначенных для герметизации электротехнических изделий: трансформаторов, дросселей и др. электрорадиоэлементов.
Известен компаунд электроизоляционный марки КП-303Б [ТУ 2257-030-40245042-2002], представляющий собой смесь полимеризационно-способных полиэфиров с целевыми добавками (на основе олигоэфиракрилата и ненасыщенной эпоксиэфирной смолы). Компаунд КП-303Б предназначен для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов и для заливки электротехнических изделий, работающих до температуры +155°С. Однако для заливки многослойных моточных изделий, например катушек трансформаторов, дросселей, не может быть использован, так как он растрескивается после отверждения и изделия не выдерживают испытания на электропрочность. Приготовление компаунда производится смешиванием компонентов при комнатной температуре, а отверждение осуществляется при 160-165°С в течение 15 минут.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полимерная композиция [RU патент 2222558], включающая титанкремнийорганический олигомер - продукт ТМФТ, компаунд КП-303Б на основе олигоэфиракрилата и ненасыщенной эпоксиэфирной смолы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Продукт ТМФТ | 10-20 |
| Компаунд КП-303Б | 90-110 |
Способ получения полимерной композиции включает смешивание компонентов при температуре 25±10°С и отверждение при 150-160°С в течение 1 часа.
Однако данная полимерная композиция не может быть использована для заливки высоковольтных металлонагруженных изделий, требующих ее высокую электропрочность после термоциклирования от -60 до +85°С и воздействия температуры до +200°С.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение электропрочности заливаемых изделий после термоциклирования от -60 до +85°С и повышение максимальной рабочей температеры до +200°С.
Технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция, включающая в себя компаунд КП-303Б на основе олигоэфиракрилата и ненасыщенной эпоксиэфирной смолы отличается тем, что дополнительно содержит каучук силоксановый низкомолекулярный СКТН, катализатор №68, кварц пылевидный, окись алюминия и тальк молотый при следующем соотношении компонентов, в массовых частях:
| Компаунд КП-303Б | - 90-110 |
| Каучук СКТН | - 9-11 |
| Катализатор №68 | - 0,3-0,5 |
| Кварц пылевидный | - 60-70 |
| Окись алюминия | - 60-70 |
| Тальк молотый | - 30-35 |
Компаунд КП-303Б состоит из олигоэфиракрилата марки ТГМ-3 (триэтиленгликольдиметакрилата, ненасыщенной эпоксиэфирной смолы, перекиси дикумила и ускорителя (сиккатива) [ТУ 2257-080-40245042-2002]. Каучук СКТН представляет собой силоксановый низкомолекулярный каучук [ТУ 2294-002-00152000-96]. Катализатор №68 имеет ТУ 38.303-04-05-90 и представляет собой кремнийорганический амин в органическом растворителе. Кварц пылевидный имеет ГОСТ 9077-82. Окись алюминия - ТУ 6-09-426-75. Тальк молотый, например ТМК-28, имеет ГОСТ 21234-75.
Способ получения полимерной композиции основан на смешивании и отверждении компонентов. Новым в предлагаемом способе получения полимерной композиции является то, что в компаунд КП-303Б вводят каучук СКТН и катализатор №68, их смешивают, в смесь вводят предварительно прокаленные при температуре 800°С в течение 3-5 часов, охлажденные до комнатной температуры, просеянные, смешанные и вновь нагретые до температуры 100°С-120°С, пылевидный кварц, окись алюминия и тальк молотый. Полученный состав выдерживают при температуре 90-100°С в течение часа, периодически перемешивая, затем его вакуумируют при давлении 0,6-1,3 кПа до прекращения активного выделения пузырей не более 20 минут. Отверждение производят ступенчато при температуре 100°С в течение 1 часа, затем при температуре 120°С в течение 2 часов, далее при температуре 140°С в течение 2 часов и при температуре 160°С в течение 5 часов.
В таблице 1 приведены составы полимерной композиции по изобретению (в мас.ч.).
| № п/п | Наименование компонентов | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 |
| 1. | Компаунд КП-303Б | 90 | 100 | 110 |
| 2. | Каучук СКТН | 9 | 10 | 11 |
| 3. | Катализатор №68 | 0,3 | 0,4 | 0,5 |
| 4. | Кварц пылевидный | 60 | 65 | 70 |
| 5. | Окись алюминия | 60 | 65 | 70 |
| 6. | Тальк молотый, например ТМК-28 | 30 | 30 | 35 |
Указанный диапазон соотношений компонентов выбран вследствие того, что при избыточных количествах каучука СКТН не происходит смешивание и полимерная композиция расслаивается, а при меньших количествах не достигаются требуемые свойства. Избыточное количество катализатора №68 уменьшает жизнеспособность композиции, а недостаток ведет к неоднородности композиции из-за недоотверждения каучука СКТН.
Указанное новое сочетание компонентов и их количество обеспечивают необходимую вязкость при вакуумировании и заливке изделий, отсутствие расслаивания полимерной композиции и повышение электропрочности и теплоустойчивости изделий.
| Таблица 2 Результаты сравнительных испытаний аналога и заявленной полимерной композиции. | |||||
| № п/п | Показатели | Аналог | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 |
| 1. | Максимальная рабочая температура, °С | 155 | +200 | +200 | +200 |
| 2. | Устойчивость к термоциклированию от -60°С до +100°С, (циклы) | 0 | >3 | >3 | >3 |
| 3. | Электропрочность: при частоте 50 Гц при 25±10°С, МВ/м; при частоте 50 Гц | 20 | 25 | 25 | 25 |
| после воздействия температуры +200°С в течение 10 час, МВ/м | 10 | 20 | 20 | 20 | |
| 4. | Электропрочность трансформаторов после 3 циклов изменения тем-ры от -60°С до +100°С по 2 часа, кВ | 20 | 40 | 40 | 40 |
| 5. | Сопротивление изоляции трансформаторов после испытаний на теплоустойчивость при 200°С в течение 4 часов, MOM | 30 | >500 | >500 | >500 |
Как видно из данных, приведенных в таблице 2, предлагаемая полимерная композиция имеет ряд преимуществ:
- большую рабочую температуру (200°С против 155°С);
- устойчивость к термоциклированию от -60 до +100°С (>3 циклов против 0);
- повышение электропрочности: при 25±10°С (25 МВ/м против 20 МВ/м);
- после воздействия температуры +200°С в течение 10 часов (20 МВ/м против 10 МВ/м);
- повышение электропрочности изделий после термоциклирования (40 кВ против 20 кВ);
- увеличение сопротивления изоляции изделий после испытаний на теплоустойчивость при температуре +200°С в течение 4 часов (500 MOM против 30 MOM).
1. Полимерная композиция, включающая компаунд КП-303Б на основе олигоэфиракрилата и ненасыщенной эпоксиэфирной смолы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит каучук синтетический низкомолекулярный СКТН, катализатор №68, кварц пылевидный, окись алюминия и тальк молотый при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
| Компаунд КП-303Б | 90-110 |
| Каучук СКТН | 9-11 |
| Катализатор №68 | 0,3-0,5 |
| Кварц пылевидный | 60-70 |
| Окись алюминия | 60-70 |
| Тальк молотый | 30-35 |
2. Способ получения полимерной композиции, основанный на смешивании компонентов и их отверждении, отличающийся тем, что в компаунд КП-303Б вводят каучук СКТН и катализатор №68, их смешивают, в смесь вводят предварительно прокаленные при температуре 800°С в течение 3-5 ч, охлажденные до комнатной температуры, просеянные, смешанные и вновь нагретые до температуры 100-120°С пылевидный кварц, окись алюминия и тальк молотый, полученный состав выдерживают при температуре 90-100°С в течение часа, периодически перемешивая, затем его вакуумируют при давлении 0,6-1,3 кПа до прекращения активного выделения пузырей не более 20 мин, а отверждение производят ступенчато при температуре 100°С в течение 1 ч, затем при температуре 120°С в течение 2 ч, далее при температуре 140°С в течение 2 ч и при температуре 160°С в течение 5 ч.
