ТЕРМОСТОЙКАЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИДИМЕТИЛВИНИЛСИЛОКСАНОВОГО КАУЧУКА Российский патент 2012 года по МПК C08L83/04 C08K3/36 C08K5/08 C08K13/02 

Изобретение относится к области разработки силоксановых электроизоляционных композиций, способных использоваться для защиты от обратных токов элементов силовой полупроводниковой техники типа Т-253-500, - 353-800 в условиях токовой нагрузки при повышенных температурах.

Известна композиция на основе силоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, оксид цинка и вулканизующий агент - пероксид о-метилбензоила при следующих соотношениях компонентов, масс.ч.:

силоксановый каучук - 100 диоксид кремния - 10-150 оксид цинка - 0,01-20 пероксид о-метилбензоила - 0,1-10.

Вулканизаты такой композиции сохраняют хорошие физико-механические свойства в среде воздуха при температуре до 300°С (JP 3464581 В₂, С08K 13/02, Н01В 3/46, опубл. 10.11.03). Однако, по данным авторов настоящей заявки, такие вулканизаты не обеспечивают защиту в изолирующем слое от обратных токов при температуре выше 25°С.

Известна композиция на основе силоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, гидроокись алюминия, вулканизующий агент- органическую перекись и термостабилизатор - триоксид сурьмы при следующих соотношениях ингредиентов, масс.ч.:

силоксановый каучук - 100, диоксид кремния - 1-100, гидроокись алюминия - 30-300, триоксид сурьмы - 0,1-50 вулканизующий агент - 0,1-10.

(JP 3385801, С08K 3/22, Н01В 3/46, опубл. 10.03.03 г.).

Композиция применима для изготовления высоковольтных электрических изоляторов, характеризующихся повышенной стойкостью к эрозии, дуговому разряду. Вулканизаты сохраняют хорошие физико-механические показатели до 320°С, однако, они обеспечивают защиту от обратных токов при температуре не выше 40°С.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому положительному результату является композиция на основе 100 масс.ч. полисилоксана, содержащего в одной молекуле по крайней мере две винильные группы, связанные с атомом кремния, полиорганогидридсилоксан, содержащий в одной молекуле по меньшей мере 3 атома водорода, каждый из которых связан с атомом кремния, в таком количестве, чтобы 0,5-5 атомов водорода приходилось на одну алкенильную группу в полисилоксане; 10-150 ч. диоксида кремния, 1-20 ч. диоксида титана и каталитическое количество катализатора отверждения на основе платины. Композицию используют в качестве электроизолирующего материала (JP 3299669 В₂, С08K 3/22, C08L 83/07, опубл. 08.07.02 г.). Она обладает высокой термостойкостью, однако не обеспечивает защиту от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при температуре более 45°С.

Задачей данного изобретения является разработка отверждаемой термостойкой электроизоляционной композиции на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука, обеспечивающей защиту в изолирующем слое от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при более высокой температуре.

Поставленная задача достигается тем, что в композиции на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука, включающей полиорганогидридсилоксан, кремнеземный наполнитель, катализатор отверждения на основе платины и термостабилизатор, в качестве термостабилизатора она содержит 1,2-дигидроксиантрахинон (ализарин) при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

полидиметилвинилсилоксановый каучук - 100, полиорганогидридсилоксан - 8-15, кремнеземный наполнитель - 2-10, 1,2-дигидроксиантрахинон - 10-20, катализатор отверждения - (2-8)·10^-4

Композиция может дополнительно содержать пигмент - свинцовый сурик в количестве 1-5 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, инертный наполнитель - сульфат бария в количестве 5-15 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, а также стабилизатор катализатора отверждения в количестве (0,2-2)·10^-3 масс.ч.

Для лучшего распределения 1,2-дигидроксиантрахинона в смеси его целесообразно вводить предварительно смешанным с циклогексанолом, который используют в количестве 8-15 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука. Композицию получают смешением компонентов в смесительном оборудовании, например в краскотерке, шаровой мельнице или валиковом смесителе при температуре окружающей среды до получения однородной массы.

Полученную смесь подвергают вулканизации при 170°С в течение 3-5 часов.

В качестве полидиметилвинилсилоксанового каучука могут быть использованы, например, каучук марки СКТНВ-04 (СТП 38.71-512-85), каучук марки СКТНВ-2 (ТУ 38.103634-87), каучук марки СКТНФТ-ЮВ (ТУ 38.103697-89).

В качестве полиорганогидридсилоксана могут быть использованы, например, полимеры таких марок, как ГКЖ 136-41 (ГОСТ 10834-76), ГЮК-136-157 М (ТУ 6-02-694-7), ГКЖ 161-74 (ТУ 6-02-910-74).

В качестве кремнеземного наполнителя используют, например, аэросил А-175, А-200, А-300, А-380 (ГОСТ 14922-77).

В качестве стабилизатора катализатора отверждения могут быть использованы производные ацетилена, например диметилэтинилкарбинол, а также производные алифатических изоцианидов.

В качестве катализатора отверждения может быть использована, например, платинохлористоводородная кислота, платино-винилсилоксановый комплекс.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое техническое решение.

Пример 1

В шаровой мельнице при температуре окружающей среды проводят смешение 100 г каучука марки СКТНВ-2 с вязкостью 20 пуаз, 5 г аэросила А-300, 20 г ализарина, 10 г полиорганогидридсилоксана марки ГКЖ-136-41 и 4·10^-4 г хлористоводородной платины в течение 1 часа. После выдержки композиции при 170°С в течение 5 часов вулканизаты имеют прочность при разрыве 10 кг/см² и относительное удлинение 125%. При испытаниях вулканизатов композиции на защиту в изолирующем слое от обратных токов получены положительные результаты при 100°С, 125°С и 190°С.

Состав и свойства данной композиции и композиций по другим примерам сведены в табличную форму (см. таблицы 1, 2).

Таким образом, как видно из данных, приведенных в таблицах, предлагаемая композиция является термостойкой электроизоляционной композицией, обеспечитающей защиту в изолирующем слое от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при температуре до 190°С включительно.

Таблица 1 Состав полученных композиций Состав № примера, количество масс.ч. 1 2 3 4 5 6 СКТНВ - 04   100 100       CKТHB - 2 100     100     СКТНФТ-10В         100 100 ГКЖ - 136-41 10   12 8     ГКЖ - 161-74   10     15 10 ГКЖ - 136-157 М       3     Аэросил А - 300 5     2 6 6 Аэросил А - 175   10         Платинохлористоводородная кислота 4·10^-4   3·10^-4 2·10^-4   6·10^-4 Платино-винилсилоксановый комплекс   5·10^-4     8·10^-4   Свинцовый сурик   1 3     5 Сульфат бария   8 10   5 15 Диметилэтинилкарбинол     1·10^-3 2·10^-5   1,5·10^-3 Фенилизоцианид         2·10^-3   Циклогексанол   10 15 8 12 9 1,2-дигидроксиантрахинон 20 10 20 15 20 10

Таблица 2 Свойства полученных вулканизатов № примера Исходные физико-механические показатели Физико-механические показатели после термообработки 350°С/сутки Эффективность защиты в изолирующем слое от обратных силовых токов при Р, кг/см² L,% Р, кг/см² L, % 100°С 125°С 190°С 1 10 125 13 110 + + + 2 12 110 14 105 + + - 3 10 100 12 90 + + + 4 11 120 13 105 + + - 5 12 120 14 95 + + - 6 12 150 14 110 + - -

Изобретение относится к области разработки силоксановых электроизоляционных композиций для использования в защите от обратных токов элементов силовой полупроводниковой техники в условиях токовой нагрузки при повышенных температурах. Термостойкая электроизоляционная композиция включает полидиметилвинилсилоксановый каучук, полиорганогидридсилоксан, кремнеземный наполнитель, катализатор отверждения на основе платины, 1,2-дигидроксиантрахинон. Композиция может дополнительно содержать различные технологические добавки. Технический результат - получение термостойкой электроизоляционной композиции, обеспечивающей защиту от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при температуре до 190°С включительно. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Термостойкая электроизоляционная композиция на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, полиорганогидридсилоксан, катализатор отверждения на основе платины и термостабилизатор, заключающаяся в том, что в качестве термостабилизатора она содержит 1,2-дигидроксиантрахинон при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
полидиметилвинилсилоксановый каучук 100 полиорганогидридсилоксан 8-15 кремнеземный наполнитель 2-10 катализатор отверждения (2-8)·10^-4 1,2-дигидроксиантрахинон 10-20

2. Композиция по п.1, заключающаяся в том, что она дополнительно содержит в качестве пигмента свинцовый сурик в количестве 1-5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

3. Композиция по п.1, заключающаяся в том, что она дополнительно содержит сульфат бария в количестве 5-15 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

4. Композиция по п.1, заключающаяся в том, что она дополнительно содержит стабилизатор катализатора отверждения в количестве (0,2-2,0)·10^-3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

5. Композиция по п.1, заключающаяся в том, что она дополнительно содержит циклогексанол в количестве 8-15 мас.ч на 100 мас.ч. каучука.