Электроизоляционный пропиточный лак

Классификация по МПК: H01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2320040
Дата публикации: 
Четверг, Март 20, 2008
Начало действия патента: 
Пятница, Октябрь 13, 2006

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.


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 олигоэфир 60-65
- Сшивающие агенты, в том числе:
- Блокированный полиизоцианат 35-40
- Эпоксидная смола 5-10
- ε-капролактам 2,5-5,0
- Органический растворитель 100-120

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 олигоэфир 37-44
эпоксидно-диановая смола 17,9-19,0
малобутанолизированная
меламиноформальдегидная смола 17,9-19,0
2-метилимидазол 0,09-0,11
тетрабутоксититан 0,41-0,43
циклогексанон 0,42-0,56
ксилол 14-16

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 4-9
Компоненты Содержание, весовых частей, в лаке по примеру
4 5 6 7 8 9
1. Гидроксилсодержащий олигоэфир (раствор) 43,9 38,0 37,0 35,0 39,0 38,4
2. Эпоксидная смола 13,1 18,5 19,0 17,1 18,1 18,1
3. Меламиноформальдегидная смола 13,5 18,2 17,9 18,5 18,4 18,3
4. 2-метилимидазол 0,09 0,11 0,09 0,10 - 0,10
5. Тетрабутоксититан 0,04 0,43 0,41 - 0,43 0,86
6. Циклогексанон 0,70 0,56 0,42 0,70 - 0,70
7. Ксилол 16,3 14,2 13,2 13,4 14,0 14,6







Таблица 2.
Технические характеристики лаков
Характеристики Лак по примеру Лак по прототипу
4 5 6 (сравнительный)
1. Вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при (20±0,5)°С
- исходная 54 55 104 59
- через 6 мес 56 56 110 92
2. Содержание нелетучих веществ, % 55,5 59,7 62,9 54
3. Продолжительность просыхания в толстом слое при (140±2)°С, % 6,0 6,0 6,0 4,0(130°)
4. Продолжительность высыхания лаковой пленки при (140±2)°С, мин 60 60 60 20(130°)
5. Цементирующая способность при 15-35°С 505 445 658 405
6. Удельное объемное сопротивление, Ом×м
при 15-35°С 5.9×1013 1.2×1013 1.2×1013 5.7×1013
при (155±2)°С 3,8×1010 6,4×1011 1,2×1010 1.1×109
7. Электрическая прочность, МВ/м,
при 15-35°С 98,2 88,0 97,0 102,2
при (155±2)°С 65,5 60,0 86,0 80,0