ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ПРОПИТОЧНЫЙ КОМПАУНД И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1998 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к производству материалов для электротехнических изделий, в частности для пропитки моточных изделий. Основной задачей пропиточных компаундов является создание теплопроводной, монолитной конструкции, обеспечивающей хорошую цементацию витков и, в целом, высокую эксплуатационную надежность моточных изделий. Как правило, использование компаунда не устраняет дефекты электроизоляционных систем по межвитковым и межфазовым замыканиям, наиболее часто встречающимся в моточных изделиях, приводящим к появлению значительного количества бракованных изделий.

В настоящее время известны электроизоляционные пропиточные компаунды, содержащие олигоэфиракрилаты как активные разбавители в сочетании с ненасыщенными полиэфирами, эпоксидными и кремнийорганическими смолами (Каплунов И. Я. и др. Разработка и исследование электроизоляционного пропиточного компаунда КП-34. Электроизоляционные материалы и защитные покрытия. Труды Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики. М., 1974, т. 40, с. 169-178.; Каплунов И.Я. и др. Новые пропиточные составы повышенной влагостойкости. Электроизоляционные материалы и защитные покрытия. Труды Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики. М., 1971, т.36, с. 183-192; Каплунов И.Я. и др. Исследование нового электроизоляционного материала и защитные покрытия. Труды Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики. М., 1982, т. 69, с. 6-14).

Такие компаунды обладают высокими механическими и электроизоляционными свойствами, а отсутствие в их составе растворителей делает их наиболее экологически и пожаробезопасными, но, как правило, их использование не приводит к устранению дефектов по межвитковым и межфазным замыканиям.

Наиболее близкими по составу к компаунду по изобретению является электроизоляционный пропиточный компаунд, включающий диметакрилат-бис-(этиленгликоль)фталат (МГФ-1), полиметилфенилсилоксановую смолу марки 139-102 (бывшая К-47), модифицированную ненасыщенным полиэфиром и органическую перекись (SU 200154, 1967). Этот компаунд высокой нагревостойкости (кл. F), но имеет ряд недостатков, ограничивающих его применение: высокую жесткость и хрупкость, способность создавать значительные внутренние напряжения, приводящие к его растрескиванию и, следовательно, разрушению эмальизоляции проводов. Кроме того компаунд обладает большой усадкой.

Известен способ изготовления электроизоляционных материалов обработкой изоляции в парах 2,4-толуилендиизоцианата при 120-150^oC с предварительным увлажнением ее при относительной влажности (95±3)% до получения минимального сопротивления (SU 1597940, 1990). Этот способ имеет ряд значительных недостатков.

1. Необходимость приобретения специального дополнительного оборудования для проведения обработки в парах 2,4-толуилендиизоцианата.

2. Дополнительные энергетические затраты на обработку 2,4-толуилендиизоцианатом при довольно высокой температуре 120 - 150^oC.

3. Необходимость проведения дополнительных мероприятий по технике безопасности в связи с повышенной токсичностью паров 2,4-толуилендиизоцианата.

Задачей настоящего изобретения является создание пропиточного электроизоляционного компаунда, обладающего повышенной эксплуатационной надежностью, эластичностью, обеспечивающего снижение количества дефектов провода после пропитки компаундом моточных изделий.

Поставленную задачу решают за счет того, что компаунд исключает, мас.ч.:
Олигоэфиракрилат - 80 - 100
Полиэфирная ненасыщенная смола - 15 - 20
Перекисный инициатор полимеризации - 1 - 2
Сиккатив - 3 - 4
Органический изоцианат - 1 - 3
В качестве олигоэфиракрилата компаунд может содержать диметилакрилат-бис-(этиленгликоль)фталат (МГФ-1) /ТУ 6-16-2210-77/, диметакрилат-бис-(триэтиленгликоль)фталат (МГФ-9) /ТУ 113-00-05761643-27-92/, диметакриловый эфир триэтиленгликоля (ТГМ-3) /ТУ 6-16-2010-82/ или их смесь. В качестве полиэфирной ненасыщенной смолы используют смолу на основе пропиленгликоля, малеинового ангидрида, фталевого ангидрида, адипиновой кислоты и меламина, взятых в соотношении 39,5:20,5:23,0:16,9:0,1 соответственно. Смолу получают по известной методике. (Николаев А.Ф. Получение ненасыщенного полиэфира. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. М.-Л.: Химия, 1964, с. 747-751). Может быть также использована смола марки 139-102 /ТУ 6-02-1-025-90/.

В качестве сиккатива компаунд может содержать сиккатив ЖК-1 /ТУ 6-10-1641-77/ или сиккатив ЖК-12 /ТУ 6-21-0204150-1-90/. В качестве перекисного инициатора полимеризации используется паста перекиси бензоила /ТУ 16.504.023-79/ или перекись дикумила /ТУ 38-40255-83/. В качестве изоцианата используются 2,4-толуилендиизоцианат, гексаметилендиизоцианат или монофенилуретан /ТУ 113-03-331-79, ТУ 113-03-332-79, ТУ 6-03-369-75 соответственно/. Возможно использование других диизоцианатов.

После обработки электротехнического изделия компаундом проводят полимеризацию сначала при 130 - 140^oC с последующим увлажнением при относительной влажности (95±3)% до равновесного состава, затем проводят постполимеризацию при 110 - 150^oC.

Пример 1. Для приготовления компаунда смешивают 80 мас.ч. МГФ-9, 20 мас. ч. ненасыщенной полиэфирной смолы, полученной конденсацией 39,8 мас.ч. пропиленгликоля, 20,5 мас.ч. малеинового ангидрида, 23,0 мас.ч. фталевого ангидрида, 16,9 мас. ч. адипиновой кислоты и 0,1 мас.ч. меламина. Добавляют 1 мас. ч. 2,4-толуилендиизоцианата, тщательно перемешивают в течение 30 мин, после чего вводят 1 мас.ч. пасты перекиси бензоила и 3 мас.ч. сиккатива.

Примеры компаундов с другим соотношением компонентов представлены в табл.1.

Пример 11. Компаундом по примеру 6 были пропитаны статоры в количестве 5 шт. с системой изоляции, включающей обмоточный провод ПЭТ-155 ⊘ 1 мм с полиэфирной модифицированной изоляцией, лавсановую пленку в качестве пазовой изоляции, забракованные из-за наличия короткозамкнутых витков в процессе производства.

Полимеризацию компаунда проводят при 120-130^oC в течение 1-2 часов, затем статоры увлажняют при относительной влажности (95±3)% в течение 2-3 часов, после чего проводят полимеризацию при 130-135^oC в течение 4-5 часов, Испытаниями не было обнаружено наличия короткозамкнутых витков ни в одном статоре, в то время как использование компаунда, не содержащего органического изоцианата, не приводит к устранению межвитковых замыканий.

Пример 12. Образцы эмалированных обмоточных проводов с полиэфирной, полиимидной изоляцией марок ПЭТ-155, ПЭТ-200, ПНЭТ-имид с дефектами в эмалевой изоляции, выявленными методом "влажного контакта" (образцы проводов длиной 15 м пропускают через влажный фильтр со скоростью 5 м/мин, регистрируют наличие участков провода с сопротивлением изоляции менее 50 Ом), пропитывают компаундом по примеру 2. После окончательной сушки (полимеризации) пропиточного состава, проводят увлажнение образцов при относительной влажности (95±3)% в течение 2-3 часов с последующим нагреванием при 120-130^oC в течение 4-5 часов. При этом получают следующие результаты испытаний, приведенные в табл.2.

Пример 13. Статоры в количестве 14 шт. с системой изоляции, включающей обмоточный провод ПЭТ-200 ⊘ 1,5 мм с полиамидной изоляцией, электроизоляционный материал Лавитерм в качестве пазовой изоляции, забракованные по наличию короткозамкнутых витков, были пропитаны компаундом по примеру 3.

После окончательной полимеризации компаунда при 130-140^oC в течение 6-7 часов, статор увлажняют при относительной влажности (95±3)% в течение 2-3 часов, после чего проводят постполимеризацию при 120-130^oC в течение 5-6 часов. Затем обмотки статоров испытывают на наличие межвитковых замыканий. Из 14 статоров, обработанных по указанной выше технологии, число "залеченных" составляет 10 шт.

Пример 14. Статоры со всыпными обмотками (для проведения ресурсных испытаний) с системой изоляции, включающей обмоточный провод ПЭТВ-2 ⊘ 0,40 мм, имеющий большое количество точечных повреждений, были пропитаны компаундом по примеру 1, отверждены, после чего увлажнены в течение 2-3 часов и прогреты при 140-150^oC в течение 3-5 часов. Срок службы статоров, пропитанных компаундом при использовании аналога при 200^oC - 10'000 часов, пропитанных по примеру 1-16'500 часов.

Пример 15. Образцы в виде скруток по ГОСТ 10519-77 из провода ПНЭТ-имид ⊘ 0,71 мм обработаны компаундом по примеру 4. После полимеризации при 120-130^oC в течение 2-3 часов проводят увлажнение при относительной влажности (95±3)% в течение 2-3 часов, а затем проводят постполимеризацию при 110-120^oC в течение 1 часа. На образцах скруток определяют изменение электрической прочности (пробивное напряжение) эмалевой изоляции. Данные приведены в табл.3.

Пример 16. Статоры с всыпными обмотками (для проведения ресурсных испытаний) в количестве 5 шт. с системой изоляции, включающей обмоточный провод ПЭТВ-2 ⊘ 0,40 мм, имеющий большое количество точечных повреждений эмалевой изоляции, полученных в результате изготовления провода и зафиксированных методом "влажного контакта". В качестве пазовой изоляции использован электроизоляционный материал имидофлекс. Статоры пропитаны компаундом по примеру 5. После полимеризации компаунда при 130-140^oC в течение 5-6 часов, статоры увлажнены при относительной влажности (95±3)% в течение 2-3 часов, затем проведена постполимеризация при 140-150^oC в течение 5-6 часов.

Данные испытаний обмоток катушек по величине омического сопротивления приведены в табл. 4. Повышение сопротивления связано с уменьшением межвитковых замыканий.

Примеры 17. Роторы электродрели, намотанные проводом ⊘ 0,5 мм, имеющие маятниковые замыкания, пропитаны составами по примерам 7,8,9,10 по 10 шт. каждого типа. После полимеризации при 120-130^oC в течение 3-4 часа роторы были увлажнены при (95±3)% в течение 2-3 часов, затем проведена постполимеризация при 140-150^oC в течение 5-6 часов. Из 10 роторов, обработанных по указанной выше технологии, число "залеченных" составляет для роторов, пропитанных, составили по примеру 7 и 9 шт., по примеру 8-8 шт., при примеру 10-7 шт.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет расширить задачу создания электроизоляционного пропиточного компаунда, обладающего свойствами залечивания дефектов эмалевой изоляции проводов, что существенно продлевает срок службы и повышает надежность электрооборудования, использующего настоящее изобретение.

Изобретение относится к области производства материалов для электротехнических изделий, в частности для пропитки моточных изделий. Электроизоляционный пропиточный компаунд помимо олигоэфиракрилата, ненасыщенной полиэфирной смолы и перекисного инициатора полимеризации дополнительно содержит сиккатив и органический изоцианат. Указанным составом пропитывают электротехнические изделия, затем полимеризуют состав при 120-140^oC и увлажняют. Дополнительную полимеризацию проводят при 110-150^oC. Полученные данным способом электротехнические изделия не имеют дефектов по межвитковым и межфазным замыканиям. 2 с.п. ф-лы, 4 табл.

1. Электроизоляционный пропиточный компаунд, включающий олигоэфиракрилат, ненасыщенную полиэфирную смолу и перекисный инициатор полимеризации, отличающийся тем, что он дополнительно содержит сиккатив и органический изоцианат при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Олигоэфиракрилат
80 - 100
Ненасыщенная полиэфирная смола
15 - 20
Перекисный инициатор полимеризации
1 - 2
Сиккатив
3 - 4
Органический изоцианат
1 - 3
2. Способ изготовления электроизоляционного материала, включающий обработку электротехнического изделия электроизоляционным составом, увлажнение при относительной влажности (95± 3)% и полимеризацию состава при нагревании, отличающийся тем, что в качестве электроизоляционного состава используют пропиточный компаунд по п. 1, а полимеризацию проводят сначала при 120 - 140^oС перед увлажнением, а затем при 110 - 150^oС после увлажнения.