ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ПРОПИТОЧНЫЙ ЛАК Российский патент 2008 года по МПК H01B3/30 

Изобретение относится к электроизоляционным лакам, предназначенным для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов класса нагревостойкости F (155°С).

Известны лаки класса нагревостойкости F (155°С) на основе гидроксилсодержащих олигоэфиров, блокированных полиизоцианатов и органических растворителей. [Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева. Т.1. М.: Энергоатомиздат, 1986. 367 с.; В.В.Астахин, В.В.Трезвов, И.В.Суханова. Электроизоляционные лаки. М.: Химия. 1981. 216 с.].

Наиболее близким к предлагаемому является пропиточный лак [К.С.Сидоренко, Э.И.Хофбауэр, С.А.Герус и др. А.С. №1010663. Б.И. №13. 1983], в состав которого входят следующие сырьевые материалы (вес. ч.):

- Гидроксилсодержащий олигоэфир60-65- Сшивающие агенты, в том числе: - Блокированный полиизоцианат35-40- Эпоксидная смола5-10- ε-капролактам2,5-5,0- Органический растворитель100-120

Недостатком этого лака является использование дорогостоящего, дефицитного и токсичного блокированного полиизоцианата, относительно высокая вязкость при невысоком содержании нелетучих веществ, ограниченная жизнеспособность лака и невысокая цементирующая способность отвержденного состава.

Цель изобретения - использование более дешевых, доступных и относительно безопасных сшивающих агентов, повышение доли нелетучих веществ в лаке, повышение жизнеспособности лака и цементирующей способности отвержденного состава.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве сшивающих агентов используют эпоксидно-диановую смолу с массовой долей эпоксидных групп 16-18% и малобутанолизированную меламино-формальдегидную смолу, а в качестве катализаторов отверждения лака при 140°С используют комплекс на основе тетрабутоксититана и 2-метилимидазола. Растворителями лака являются ксилол и циклогексанонон. Предлагаемая рецептура лака предусматривает использование сырьевых материалов в соотношении, вес.ч.:

гидроксилсодержащий олигоэфир37-44эпоксидно-диановая смола17,9-19,0малобутанолизированная меламиноформальдегидная смола17,9-19,02-метилимидазол0,09-0,11тетрабутоксититан0,41-0,43циклогексанон0,42-0,56ксилол14-16

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Изготовление олигоэфира

Олигоэфир получают конденсацией 32,3 вес.ч. диметилтерефталата, 14,0 вес.ч. олеиновой кислоты, 10,2 вес.ч. глицерина, 11,7 вес.ч. диэтиленгликоля, 1,7 вес.ч. уплотненного льняного масла в присутствии 0,3% (от веса диметилтетерефталата) ацетата цинка при температуре 180-220°С. Конечный продукт содержит 4,5% гидроксильных групп, кислотное число 2,7 мг КОН/г. Олигоэфир растворяют при 65-70°С в смеси ксилол:циклогексанон (9:1) в соотношении 65:35 и охлаждают.

Пример 2. Получение катализатора отверждения лака

В стеклянную колбу прибавляют 0,04 вес.ч. тетрабутоксититана, 0,09 вес.ч. 2-метилимидазола и 0,70 вес.ч. циклогексанона. Смесь нагревают до 60-70°С при перемешивании до получения однородного прозрачного раствора. Полученный катализатор вводят в лак в виде горячего расплава.

Пример 3. Получение лака

К раствору полиэфира (43, 9 вес.ч.) при перемешивании прибавляют эпоксидную (13,1 вес.ч.) и меламино-формальдегидную (13,5 вес.ч.) смолы. После получения однородного раствора прибавляют катализатор - расплав смеси (60-70°С) тетрабутоксититана и 2-метилимидазола. Готовый лак перемешивают до получения однородного состава и фильтруют.

Примеры 4-9. Получение лака

Лаки готовят согласно примеру 3 и в соответствии с рецептурами, представленными в табл.1.

Испытания полученных систем показали, что лаки по примерам 7 и 8 не отверждаются в толстом слое. При хранении лака, приготовленного по примеру 9, в течение 2-30 суток из раствора выпадает осадок, который не растворяется в органических растворителях.

Сопоставление свойств лаков позволяет сделать вывод о снижении содержания летучих веществ по сравнению с известными составами, что позволяет снизить долю побочных продуктов для последующей утилизации. Применение меламино-формальдегидной смолы взамен блокированного изоцианата (токсичный продукт) существенно снижает стоимость лака, а также благоприятно влияет на экологическую обстановку. В отличие от блокированных фенолом полиизоцианатов, меламино-формальдегидная смола практически не отверждает полиэфир при нормальных условиях, что способствует повышению жизнеспособности состава. Эпоксидная смола повышает цементирующую способность отвержденного пропиточного состава в обмотках электрических машин на 10-40% по сравнению с известными составами.

Важную роль играет система применяемых катализаторов - 2-метил-имидазола и тетрабутоксититана. Указанные катализаторы, вводимые по отдельности в лак, не оказывают каталитического действия на процесс отверждения. С другой стороны, введение чистого 2-метилимидазола в лак приводит к образованию микрогелей в процессе хранения готового продукта. Таким образом, синергизм действия применяемых катализаторов достигается путем введения их в виде раствора комплекса переноса заряда (КПЗ) в циклогексаноне. Установлено, что мольное соотношение 2-метилимидазола и тетрабутоксититана (1:1) или небольшой избыток последнего в составе комплекса является оптимальным и не приводит к высаждению катализатора в процессе хранения лака.

Анализ известного и предлагаемого лаков (табл.2) показывает, что сопоставимые с известным технические характеристики предлагаемого лака могут быть получены при использовании менее дорогостоящих и токсичных сырьевых материалов, обеспечивающих более высокую жизнеспособность лака и позволяющих снизить долю побочных продуктов в процессе его переработки.

Таблица 1.Рецептуры лаков по примерам 4-9КомпонентыСодержание, весовых частей, в лаке по примеру4567891. Гидроксилсодержащий олигоэфир (раствор)43,938,037,035,039,038,42. Эпоксидная смола13,118,519,017,118,118,13. Меламиноформальдегидная смола13,518,217,918,518,418,34. 2-метилимидазол0,090,110,090,10-0,105. Тетрабутоксититан0,040,430,41-0,430,866. Циклогексанон0,700,560,420,70-0,707. Ксилол16,314,213,213,414,014,6

Таблица 2.Технические характеристики лаковХарактеристикиЛак по примеруЛак по прототипу 456(сравнительный)1. Вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при (20±0,5)°С    - исходная545510459- через 6 мес5656110922. Содержание нелетучих веществ, %55,559,762,9543. Продолжительность просыхания в толстом слое при (140±2)°С, %6,06,06,04,0(130°)4. Продолжительность высыхания лаковой пленки при (140±2)°С, мин60606020(130°)5. Цементирующая способность при 15-35°С5054456584056. Удельное объемное сопротивление, Ом×м    при 15-35°С5.9×10¹³1.2×10¹³1.2×10¹³5.7×10¹³при (155±2)°С3,8×10¹⁰6,4×10¹¹1,2×10¹⁰1.1×10⁹7. Электрическая прочность, МВ/м,    при 15-35°С98,288,097,0102,2при (155±2)°С65,560,086,080,0

Изобретение относится к электроизоляционным лакам, предназначенным для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов класса нагревостойкости F (155°С). Техническим результатом изобретения является использование более дешевых, доступных и относительно безопасных сшивающих агентов, повышение доли нелетучих веществ в лаке, повышение жизнеспособности лака и цементирующей способности отвержденного состава. В предложенном лаке в качестве сшивающих агентов используют эпоксидно-диановую смолу с массовой долей эпоксидных групп 16-18% и малобутанолизированную меламино-формальдегидную смолу, а в качестве катализаторов отверждения лака при 140°С используют комплекс на основе тетрабутоксититана и 2-метилимидазола. Растворителями лака являются ксилол и циклогексанон. Предлагаемая рецептура лака предусматривает использование сырьевых материалов в соотношении, вес.ч.: гидроксилсодержащий олигоэфир 37-44, эпоксидно-диановая смола 17,9-19,0, малобутанолизированная меламиноформальдегидная смола 17,9-19,0, 2-метилимидазол 0,09-0,1, тетрабутоксититан 0,41-0,43, циклогексанон 0,42-0,56, ксилол 14-16. 2 табл.

Электроизоляционный пропиточный лак класса нагревостойкости F (155°С), включающий гидроксилсодержащий олигоэфир, отвердитель и органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве отвердителей он содержит малобутанолизированную меламино-формальдегидную и эпоксидно-диановую (массовая доля эпоксидных групп 16-18%) смолы и дополнительно содержит комплекс на основе 2-метилимидазола и тетрабутоксититана в качестве катализатора при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

гидроксилсодержащий олигоэфир37-44эпоксидно-диановая смола17,9-19,0малобутанолизированная меламиноформальдегидная смола17,9-19,02-метилимидазол0,09-0,11тетрабутоксититан0,41-0,43циклогексанон0,42-0,56ксилол14-16