Электроизоляционный состав

 

(72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СОСТАВ

Изобретение относится к электроизоляпионным материалам, в частности к теплопроводным электроизоляционным компаундам, предназначенным для заливки тепловыделяющих электротехнических элеменS тов таких, например, как дроссели и резисторы.

Известны электроизоляционные составы (1) )2) (прессмассы, клеи, заливочные « мпаунды ), которые имеют теплопроводность

1,4-2 Вт/м град.

Электроизоляционный состав t3) по своим технологическим свойствам может быть использован для заливки высоковольтных деталей, нуждаюшихся в отводе тепла через монолит компаунда. Однако его теплопроводность (1,4 Вт/меград) недостаточна. Желательно иметь максимально возможную теплонроводность при сохранении заливочных свойств. Полимерные составы (1 2 (клеи и прессмассы), имеюшие теплопроводность 2 Вт/м1град, по своим технологическим свойствам (высокая вязкость у прессмасс и наличие растворителей у

2 клеев) не могут быть использованы в качестве заливочных электроизоляционных материалов. Теплопроводность в этих составах достигается за счет введения смеси наполнителей нитрида бора и кристаллического кремния или нитрида бора и карбида кремния.

Наиболее близким к изобретению явля ется электроизоляционный состав (4 j на основе полиамидной смолы, нитрида бора и окиси алюминия, покрытой эпоксидноноволачным блоксополимером. Высокая теплопроводность его (2W Вт/м град.) достигается за счет введения большого количества (60«75%) дорогостояшего продукта нитрида бора и только 5-10% окиси алюминия. По своим технологическим свойствам такая высоконаполненная прессмасса не может быть использована в качестве заливочного компаунда.

Белью изобретения является повышение технологичности состава как заливочного при сохранении требуемой теплопроводности. Это достигается тем, что предлагаеГ. П. Бочкарева, М. А. Голубенко, Т. О. Деревнина и П. П. Комолкина

Таблица 1

100

1,4.

ЭПС-1

22,8

68,5

100

1,2

300

А 0

ТЭА

0,2

6860 мы и электро изоляционный состав > включ я юший в себя термореактивное связующее, отвердитель и наполнитель из окиси алюминия и нитрида бора, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, вес, Ж;

Отвердитель 8,4-1 8,7

Нитрид бора 2,2-25,9

Окись алюминия 25,9-67,0

Термореактивное связующее Остальное

И качестве связующего могут быть использованы эпоксидные или эпоксиднополиэфирные олигомеры (ЭПС). В качестве отвердителей используется изометилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА) с

15 ЭПС-1 47

Нитрид бора 35,3

Изо-ИТГФА 17,7

68 Изо-МТГФА 8, 5

Из даннйх, приведенных в табл. 1 вид-Ç5 но, что на 100 вес.ч. смолы максимально можно ввести 75 вес.ч. нитрида бора и 300 вес.ч. окиси алюминия и при этом получить теплопроводность компаунда 1,21,4 Вт/м. град. Большое количество нит- @ рида бора вводить нельзя, так как резко увеличивается вязкость. B предлагаемом компаунде технологическая вязкость достигается за счет определенного соотношения компонентов. Отношение окиси алюминия к нитриду бора находится в пределах 1

30. Таким образом, именно определенные соотношения между. нитридом бора и окисью алюминия позволяют получить состав с высокими литьевыми свойствами и достаточно высокой теплопроводностью.

Компаунды готовили путем смешения порошков наполнителей, нагретых до 120130 С, со связующим в стакане с мешалкой типа крыльчатки с числом оборотов

2090 об/мин до получения однородной консистенции. После удаления пузырьков

° воздуха при остаточном давлении 1 мм рт.ст.

87 4 ускорителем триэтаноламином (ТЭА) или без него, а в качестве наполнителей - нитрид бора и окись алюминия.

Известно, что увеличивая содержание наполнителя с высоким коэффициентом теплопроводности в рецептуре заливочного компаунда, можно повысить его теплопроводность. Однако введение наполнителя повышает вязкость компаунда и для сохранения технологических параметров нужно вво« дить максимально возможное количество наполнителя.

В табл. 1 приведены состав и теплопроводность компаундов при максимальном налолнении одним наполнителем. добавляли отвердитель, перемешивали и после окончательного вакуумирования в течение 5 мин при остаточном давлении

1 мм рт.ст. компаунд заливали в формы.

Формьг представляли собой дискиф50 мм и высокой 10 мм. Все образцы отвержда ли по режиму 120 С - 15 ч, 150 С

6 ч.

Полученные образцы использовались для определения теплопроводности по методу мгновенного источника тепла. Аналогично готовили образцы для определения физико-химических и электрических свойств.

Й р и м е р 1. Отвешивают в фарфоровый стакан 100 г (34,5%) эпоксиднополиэфирной смолы ЭПС-1 и помешают в термостат при 130 С. Когда смола раса плавится, стакан ставят на плиту, а в смолу опускают мешалку. 50 r (17,3%) нитрида бора и 100 г (34,5%) окиси алюминия (электрокорунд белый марки М-5), разогретые в термостате до 130 С, за» сыпают в стакан со смолой и перемешивают в течение 1,5-2 ч, меняя число обо686087

130еС и туда же вводят 10 r (2,2%) нитрида бора и 300 r (67%) окиси алюминия. Перемешивают, вакуумируют и по- . ступают аналогично примеру 1, Количество вводимого отвердителя (изо-МТГФА )

38 r (8,4%). Теплопроводность полученного образца 1,4-1,48 Вт/м град.

Пример 4. Для сравнения приве- . ден пример компаунда, полученного раабавлением .

В фарфоровый стакан отвешивают 100г (49%) эпоксиднополиэфирной смолы ЭПС1, нагревают до 130 С и туда же вводят

55 г (2G,9%) нитрида бора и 10 r (4,9% окиси алюминия, тшательно перемешивают и вакуумируют в течение 30-40 мин при

130 С и остаточном давлении 1 мм рт.ст.

В отвакуумированную массу вводят 39,1г (19,2%) иэо«МТГФА, перемешивают и вакуумируют. Тецлопроводность полученного образца 1,22-1,39 Вт/м град.

Полученные таким обрааом компаунды обладают высокой теплопроводностью, хорошими литьевыми и электроизоляционными свойствами.

В табл. 2 приведены состав и свойства полученных заливочных компаундов.

Т абл ица 2

Примеры

Состав компаундов, %

2,2

25,9

25,9

17,3

67,0

34,5

8,4

17,1

13,7

Отвердитель

Связуюшее

22,4

31,1

34,5

Свойства компаундов

Исходная вяакость компаундов по консистометру

Хепплера при 120 С, па о

Теплоцроводность, Вт/м град.

Тангенс угла диэлектрических потерь (50 Гц) при 20 С

3 4,101%

5,05

34,4

2,1 ° 10 2,0 ° 10

4,2 6,0

36

577

355

385 ротов мешалки до получения однородной консистенции. Затем стакан со смесью смолы и наполнителей помешают в вакуумный термошкаф и вакуумируют в течение 3040 мин при 130 С и остаточном давлении

1 мм рт.ст. В отвакуумированную массу вводят 38 r (13,7%) отвердителя изоМТГФА, перемешивают 15-20 мин при

120 С и далее вакуумируют 10»15 мин при тех же условиях. Компаунд заливают tO в формы, вакуумируют и отверждают по укааанному режиму. Теплопроводность такого компаунда 1,6-1,96 Итlм град.

Пример 2. B фарфоровый стакан отвешивают 100 г (31,1%) смеси эпоксидной смолы ЭД-16 и нолиэфира 22 (100:60), нагревают до 120-130 С и ,перемешивают в течение 1-1,.5 ч. Затем в это связуюшее вводят 100.г (25,9%) нитрида бора и 100 r (25,9%) окиси алю-20 миния (электрокорунд белый марки М-5), тшательно перемешивают и далее поступа ют аналогично примеру 1. Количество вводимого отвердителя (изо-МТГФА) 66 r (17,1%). Твплопроводность такого компа25 унда 1,73»2,02 Втlм град.

Пример 3. В фарфоровый стакан отвешивают 100 г (22,4%) эпоксиднопо» лиэфирной смолы ЭПС-1, нагревают до

Компоненты или свойства компаунда

Нитрид бора

Окись алюминия (ЭБМ»5) Удельное обьемное электрическое сопротasление при 20 С, Ом см

Диэлектрическая проницаемость (50 Гц) Электрическая прочность, кВ/мм

Предел прочности при растяжении, кгс/см

25 35 35

1,66-1;96 1,73-2,02 1,4--1,48

0,0126 0,0038 0,0176

686087

Составитель А. Кругликов

РедактоР А. Пейсоченко ТехРед Н 5абурка КоРРектоР А. ГРиценко е

Заказ 5471/51 Тираж 923 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. У)кгород, ул. Проектная, 4

Компаундирование ячеек высоковольтного тиристорного блока теплопроводным компаундом позволяет осушествить охлаж» дение элементов ячеек, выполнить односи стемное охлаждение, обеспечить пылез:" ..и. шеннск:гь и решить вопрос электрической изоляции элементов блока и повысить надежность блока.

Формула изобретен ия

Электроизоляционный состав, включаю ший в себя термореактивное связуюшее, отвердитель и наполнитель из окиси алюминна и нитрида бора, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения его технолог ичности как заливочного состава при сохранении требуемой теплопроводнос ги, он содержит у .казанные компоненты в следующем соотношении, вес.Ъ:

Отвердитель 8,4-1 8,7

Нитрид бора 2, 2-25,9

Окись алюминия 25,9-67,0

Термореактивное связуюшее Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 417454, кл. С 09 Т 3/16, 1972.

to 2. Авторское свидетельство СССР

М 482484 ° кл. С 08 T 1/32, 1973, 3. Эрлих И. М., Ионанова Т. Н., Петров

Г. Н., Раппопорт Л; Si., Шелкотунов B. А.

Заливочный компаунд с повышенной теплопроводностью. Заливочные компаунды и герметики . Материалы семинара ЛПНТП, Ленинград 1971, с. 44.

4. Авторское свидетельство СССР зо М 528616 кл."Н 01 В 3/02, 1974 (прототип).