Препрег Советский патент 1993 года по МПК C08J5/24 C08L63/00 H01B1/12 

(54)ПРЕПРЕГ

ел

С

Использование: для нанесения полупроводящих покрытий на стержни обмотки электрических машин и изготовления полупроводящих стеклопластиков. Сущность изобретения: препрег содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: эпок- сидная диановая смола 5,85-7,65, эпоксидная смола на основе полифенола 14.15-23,40, 50%-ный р-р комплекса ВГ с моноэтаноламином в диэтиленгл.иколе 0,75-1.25, термопластичный полимер из группы:поливинилацетали, полистирол, сополимеры стирола с акрилонитрилом и ак- рилонитрилом и бутадиеновым каучуком 0.35-0.70, сажа (углерод.технический) 8,20- 12,50, литопон 11,7-17,8, стеклоткань остальное. 2 табл.

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к производству полупроводящих предварительно пропитанных материалов (препрегов) для нанесения полупроводящих покрытий на стержни обмотки электрических машин и изготовления полупроводящих стеклопластиков.

Целью изобретения является улучшение технологичности и повышение теплостойкости стеклопластика, прессованного из препрега.

Указанная цель достигается тем, что препрег на основе стеклоткани и связующего, включающий эпоксидную смолу, отвер- AHteflb, сажу и литопон, связующее содержит в качестве эпоксидной смолы смесь эпоксидной диановой смолы и эпоксидной смолы на основе полифенола, взятых в соотношении 1:1,85-4, в качестве

отвердителя - комплекс трехфтористого бора с моноэтаноламином в виде 50%-ного раствора в диэтиленгликоле и дополнительно содержит термопластичный полимер, выбранный из группы, содержащей поливинилацеталь, полистирол, сополимер стирола с акрилонитрилом и сополимер стирола с акрилонитрилом и бутадиеновым каучуком, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидная диановая смола5.85-7,65 Эпоксидная смола на основе полифенола 14,15-23,4 Комплекс трехфтористого бора с моноэтаноламином в виде 50% раствора в диэтиленгликоле . 0,75-1,25 Сажа 8,2-12,5 Литопон 11,7-17,8 .

со

О

Ю сл

0

.

Термопластичный полимер, выбранный из группы, содержащей поливинилацеталь, поли- стир ол, сополимер стирола с акрилонитрилом и сополимер стирола с акрилонитрилом и бутадиеновым каучуком0,35-0,7 Новизна заключается в новой совокупности известных признаков, среди которых новым, ранее не описанным, является введение термопластичного полимера для устранения слипания препрега в рулонах (роликах) и повышение эдгезии к меди стержня.

Применение смеси эпоксидной диано- вой смолы и смолы на основе полифенола в соотношении 1:1.85-4 обеспечивает высокую теплостойкость стеклопластика из препрега и необходимую технологическую эластичность, позволяющую в течение всего срока хранения накладывать на стержень .ленту из препрега без подогрева. При этом, при эксплуатационной температуре сохраняется значительная доля межслойн ой прочности, а. следовательно, монолитность прессованного из препрега материала.

Использование в качестве отвердителя 50%-ного раствора комплекса трехфтори- стого бора (ВРз) с моноэтаноламином в диз- тиленгликоле позволяет изготовить препрег с большой жизнеспособностью и сохранением эластичности-в течение всего срока хранения, а прессованный материал из та- кбго препрега имеет высокую теплостойкость, обеспечивающую сохранение значительной части свойств при повышенных температурах. В СССР имеется недорогое и недифицитное-сырье для про- .изводства этого отвердителя, а технология его производства очень проста и не требует специального оборудования.

Выбранное соотношение компонентов препрега обеспечивает увеличение его жизнеспособности, хорошую технологичность в течение всего срока хранения, повышение теплостойкости прессованного из препрега материала и сохранение хороших свойств при повышенной температуре, в том числе высокой межслойной прочности.

Таким образом, дополнительное введение термопластичного полимера из-вышеуказанной группы, использование в качестве эпоксидной смолы смеси эпоксидной диановой и эпоксидной смол на основе полифенола в указанных соотношениях, а в качестве отвердителя 50%-ного раствора в диэтиленгликоле комплекса ВРз с моноэтаноламином в предложенных соотношениях

компонентов обеспечивает появление новых свойств.

Несовпадение свойств известного и заявленного препрега дает основание признать существенность отличий и ведет к появлению сверхсуммарного положительного эффекта, выражающегося в повышении его жизнеспособности, улучшении технологичности и повышении монолитности при повышенной температуре, т.е. в возможности рационального ведения технологического процесса изготовления обмотки крупных.электрических машин или полупроводящих стеклопластиковых деталей для них,

Сущность изобретения иллюстрируется графиками, на которых приводятся:

на фиг. 1 - зависимость свойств препрега от содержания в нем термопластичного

полимера, взятого из указанной в формуле группы; на фиг. 2 - зависимость свойств полупроводящего стеклопластика из препрега от соотношения диановой и эпоксидной смолы на основе полифенола;

на фиг. 3 -деформационная теплостойкость полупроводящего стеклопластика из препрега в зависимости от количества взятого отвердителя. Состав препрегов, их свойства и свойст

ва прессованного из препрега материала

представлены в табл. 1, а рецептура эмалей для изготовления этих препретов- в табл. 2.

Как видно из табл. 1, предлагаемый препрег обладает высокой технологичностью, 5 он эластичен при комнатной температуре и сохраняет .эластичность в течение длительного срока хранения, превышающего срок хранения препрега по прототипу.

Предлагаемый препрег имеет более вы0

сокуго скорость отвеждения, чем прототип,

и практически полностью (до степени отвер- ждения 95-98%) отверждается за 4 ч при 160°С (прототип достигает этих параметров за 16ч при 160°С). Спрессованный из пре5 прега материал обладает высокой адгезией к меди и высокой деформационной теплостойкостью, обеспечивает сохранение значительной части межслойной прочности материала при повышенных температурах и

0 его хорошую монолитность.

Введение термопластичн ого полимера из вышеуказанной группы полимеров позволяет снизить липкость препрега Стел, и повысить адгезию прессованного из него

5 материала к меди, причем наиболее эффективно (фиг. 1) при содержании полимера в прелрег не менее 0,35 мас.%, при содержании полимера более 0,7 мас.% изменение Осп. и практически прекращается. Поэтому

оптимальное содержание полимера в пре- преге составляет 0,35 - 0,7 мас.%.

Применение в качестве эпоксидной смолы смеси эпоксидной диановой и эпоксидной смолы на основе полифенола позволяет значительно повысить деформационную теплостойкость прессованного материала, сохранив при этом эластичность препрега. В зависимости от содержания в Смеси смол диановой смолы изменяется ад- гезия к меди. о. деформационная теплостойкость Т и степень отверждения Сп прессованного из препрега материала (фиг. 2). Адгезия наиболее интенсивно увеличивается до содержания диановой смолы 20 мас.%, затем при медленном росте достигает максимума при 50%-ном содержании. В то же время теплостойкость снижается до приемлемых значений при содержании дианопой смолы до 35 мас.%. а при дальнейшем его увеличении начинается резкое увеличение скорости снижения теплостойкости. Поэтому оптимальное содержание в смеси смол диановой смолы составляет 20-35 мас.%. что соответствует соотношению диановой смолы и эпоксидной смолы на основе полифенола 1:1,85-4.

Деформационная теплостойкость Т прессованного из предлагаемого препрега полупроводящего стеклопластика резко падает при количестве отвердителя УП- 605/4Р, составляющем менее 2.5 и более 4.2 на 100 мае.ч. смеси эпоксидных смол (фиг. 3). Таким образом, оптимум содержания отвердителя в препреге соответствует количеству 0,75-1,25 мас.%.

Препрег изготавливали следующим образом.

Из эпоксидных смол в смеси растворителей ацетон:этиловый спирт -- 1:1 изготавливали раствор, куда добавляли в соответствии с рецептурой 50%-ный раствор в диэтиленгликоле комплекса ВРз с моноэтаноламином и раствор в небольшой части растворителя термопластичного полимера. В полученный лак добавляли расчет- ное количестволипотона и сажи и тщательно перетирали в дисковой краскотерке полученную эмаль. Готовой эмалью пропитывали стеклоткань на горизонтальной пропиточной машине при скорости пропитки 0,5-1 м/мин и температуре сушки 110-130°С. Готовый препрег наматывали в рулон и при необходимости нарезали на ролики требуемой ширины. Из полученных препрегов прессовали полупроводящий стеклопластик по режиму:

Температура, °С1бО±5

Удельное давление. МПа3

Время прессования.ч5 Пример 1. В смеситель загружают 29,5 кг этилового спирта и 26.5 кг ацетона. 15,1 кгсмолы ЭТФ разогревают до темпера- 5 туры 13С°С, постепенно при включенной ме- шалке загружают ее в смеситель с растворителями и растворяют при перемешивании в течение 12ч. 5.40 кг смолы ЭД- 16 разогревают до 60°С, вводят в смеситель с

0 раствором смолы ЭТФ и растворяют при перемешивании в течение 4 ч. В отдельную емкость загружают 0,35 кг сополимера САН, заливают 3 кг ацетона и выдерживают при периодическом перемешивании до полного

5 растворения Затем вливают в эту емкость 0,75 кг отвердителя УП-605/4Р, тщательно перемешивают до однородности и полученный раствор при перемешивании вливают в смеситель с растворенными смолами. По0 лученный лак сливают, добавляют в него 8.2 кг сажи ПМ--15 и 11.2 кг липотона, все тщательно перетирают в дисковой краскотерке. Получают эмаль черного цвета с вязкостью по ВЗ--4 при20°С 19с и содержанием сухого

5 остатка около 40%. Этой эмалью на горизонтальной пропиточной машине пропитывают стеклоткань марки ЭЗ-62. Сушку препрега в камере машины проводят при температуре 120±10°С в течение 8 мин.

0 Получают препрег с содержанием связующего 52,09% и стеклоткани 47.91 %. который наматывают в рулон при приемной оправке. При необходимости наложения полупроводящего покрытия на стержень обмотки, ру5 лон нарезают на ролики шириной 25 мм.

Для испытания полупроводящего стеклопластика его прессуют из препрега при температуре 160°С. давлении 3 МПа и выдержке в прессе при этой температуре в

0 течение 5 ч.

Примеры 2-8. По технологии, описанной в примере 1. готовят эмали в соответствии с их рецептурой, приведенной в табл. 2. Получают эмали черного цвета с

5 вязкостью по 17-21 с и содержанием сухого остатка 30-53%. Пропитывая этими эмалями по описанной в примере 1 технологии стеклоткань ЭЗ-62, получают препреги, различающиеся содержанием компонен0 тов. Из этих препрегов по вышеописанной технологии и режиму прессуют полупроводящий стеклопластик для испытаний.

Препреги по примерам 1-6 обладают высокой технологичностью, эластичны при

5 комнатной температуре и сохраняют эластичность в течение длительного срока хранения. .Стеклопластик из препрегов имеет высокую деформационную теплостойкость, что обеспечивает сохранение значительной части межслойной прочности при повышенных температурах и хорошую монолитность.

Препрег по примеру 7 (при содержании компонентов ниже минимальных значений, указанных в формуле), имеет повышенную прочность слипания, слипается в рулоне (роликах) и после нескольких суток хранения размотать его очень сложно.

Препрег по примеру 8 (при содержании компонентов выше максимальных значений, указанных в формуле), имеет укороченный срок хранения и после шестимесячного хранения становится совершенно нетехнологичен, т.к. ломается на сгибах при наложении на стержень. Кроме того, большое содержание Связующего в препреге приво - дит к получению стеклопластика с малым содержанием стеклоткани и невысокой абсолютной механической прочностью.

Использование препрега на связующем повышенной теплостойкости в качестве внутренней полупроводящей оболочки на токоведущей части стержня обеспечивает улучшение адгезии изоляции к стержню и повышение устойчивости изоляции к внешним механическим воздействиям.

Увеличение срока хранения материала при комнатной температуре, обусловленное применением отвердителя латентного типа гарантирует сохранение стабильных технологических свойств препрега и возможность его наложения без разогрева в течение 6-7 мес.

Экономический, эффект от использования препрега может быть достигнут за счет уменьшения отбраковки препрега из-за повышения допустимого срока хранения, исключения предварительного нагрева перед нанесением. Кроме того, исключается брак изолированных стержней, связанный с частичным отслоением изоляции от токоведущей части в процессе изготовления.

Формула изобретения

Препрег на основе стеклоткани и связующего, включающего эпоксидную смолу, от- вердитель, сажу и литопон, отличающийся тем, что, с целью улучшения технологичности и повышения теплостойкости стеклопластика на его основе, связующее содержит в качестве эпоксидной смолы смесь эпоксидной диановой смолы и эпоксидной смолы на основе полифенола, взятых в соотношении 1:1,85-4, в качестве отвердителя - комплекс трехфтористого бора с моноэтаноламином в виде 50%-ного раствора в диэтиленгликоле и дополнительно содержит термопластичный полимер, выбранный из группы, содержащей поливинилацеталь, полистирол, сополимер стирола с акрилонитрилом и сополимер сти- рола с акрилонитрилом и бутадиеновым каучуком при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидная диановая смола5.85-7,65 Эпоксидная смола на

основе полифенола14.15-23,4 Комплекса трехфтористого бора с моноэтаноламином в виде 50%-но- го раствора в диэтиленгликоле 0,75-1,25 Сажа 8.2-12.5 Литопон 11.7-17.8 Термопластичный поли- мер, выбранный из группы, содержащей поливинилацеталь, полистирол, сополимер стирола с акрилонитрилом и сополимер стирола с акрилонитрилом

и бутадиеновым каучуком 0,35-0,7 СтеклотканьОстальное

Таблица2