AT315989B

AT315989B - Verfahren zur Herstellung von wärmehärtbaren Isoliermitteln, insbesondere Lacken

Info

Publication number: AT315989B
Application number: AT591972A
Authority: AT
Inventors: Harald M Tarnowiecki Dr
Original assignee: Stolllack Ag
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1972-07-11
Publication date: 1974-06-25

Description

DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wärmehärtbaren Isoliermitteln, insbesondere Draht- oder Tränklacken oder Tränk- bzw. Träufelharzmassen, auf Basis von Bindemittel, Vernetzungsmittel und Lösungsmittel, gegebenenfalls auch einem Zusatz von Verschnittmittel, Pigmenten und bzw. oder Farbstoffen, durch Vermischen der Komponenten.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines einfachen Verfahrens zur Herstellung von wärmehärtbaren Isoliermitteln, die in einfacher Weise verarbeitbar sind und im ausgehärteten Zustand ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und sehr gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Bindemittel ein stickstoffhältiges Kunstharz auf Polyesterbasis, das als periodisch wiederkehrende Struktureinheiten Piperazinringe enthält, sowie gegebenenfalls zusätzlich ein Polyester, z. B. hydroxylgruppenhältige Polyester oder Terephthalsäurepolyester, eingesetzt wird.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemässenverfahrens ist es günstig, wenn ein gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren hergestelltes Kunstharz eingesetzt wird, das ein Kondensationsprodukt aus einund bzw. oder mehrwertigen Carbonsäuren und ein-und bzw. oder mehrwertigenAlkoholen, gegebenenfalls auch ein-und bzw. oder mehrwertigen Aminen und bzw. oder Aminoalkoholen, bzw. reaktionsfähigen Derivaten dieser Verbindungen ist, wobei mindestens eine dieser harzbildenden Komponenten Piperazinringe enthält. Die Herstellung eines derartigen Kunstharzes ist in einfacher Weise durchführbar, z.

B. durch Kondensation bei Veresterungen üblichen Temperaturen, wobei die Kondensation gegebenenfalls durch Zusatz geringer Mengen von Veresterungs- und Umesterungskatalysatoren beschleunigt werden kann. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren eingesetzten Kunstharze weisen ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und sehr gute mechanische Eigenschaften auf ; diese Kunstharze eignen sich vorzüglich für die Herstellung von Elektroisolierlacken, z. B. Drahtund Tränklacke einschliesslich lötbarer Lacke, und von Tränk- bzw. Träufelharzmassen.

Für Tränk- bzw. Träufelharzmassen werden zweckmässig ungesättigte derartige Kunstharze zusammen mit Lösungsmitteln verwendet, die beim Härtungsprozess mit diesen copolymerisieren.
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Verfahrensdroxyäthyl)-2, 5-dimethylpiperazin, l, 4-Bis- (2-hydroxypropyl) -piperazin. 1, 4-Bis- (2-hydroxypropyl) -2. 5-dimethylpiperazin, l, 4-Bis- (2-carboxyäthyl) -piperazin und bzw. oder 1, 4-Bis- (2-earboxyäthyl)-2, 5-dimethyl- piperazin eingesetzt werden.

Weiters wird beim erfindungsgemässen Verfahren vorteilhaft ein Kunstharz eingesetzt, bei dessen Kondensation als Carbonsäuren und bzw. oder reaktionsfähige Derivate derselben Fettsäuren, Benzoesäure, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Dimethylterephthalat, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Trimellithsäureanhydrid, Pyromellithsäuredianhydrid, 4-Aminobenzoesäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure und bzw. oder Adipinsäure eingesetzt werden. Als Alkohol wird bei der Kondensation dieses Kunstharzes vorzugsweise Äthylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, oxyalkylierte Bisphenoltypen, Tricyclodecandimethylol, Glycerin, Trimethyl- oläthan, Trimethylolpropan und bzw. oder Pentaerethrit eingesetzt. Als Aminoalkohol bzw.

Diamin wird insbesondere Monoäthanolamin, Aminopropanol, Äthylendiamin, Isophorondiamin, p-Phenylendiamin und bzw. oder Diaminophenylmethan verwendet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen erläutert, von welchen die Beispiele 1 bis 7 die Herstellung der erfindungsgemäss eingesetzten Kunstharze und die Beispiele 8 bis 14 die erfindungsgemässe Herstellung von Isoliermitteln betreffen. Die angeführten Teile sind stets Gewichtsteile.

Beispiel l : In einem 21-Rundkolben mit Heizung, Rührwerk und Wasserabscheider werden zunächst 850 g 1, 4-Bis- (2-hydroxypropyl)-2, 5-dimethylpiperazin, 180 g Trimethyloläthan und 3 g Zinkacetat auf 1200C gebracht und bei dieser Temperatur langsam 895 g Dimethylterephthalat eingerührt. Die Reaktionstemperatur wird nun auf 1650C gesteigert und die Abspaltung von 150 g Destillat abgewartet. Sodann wird auf eine Endtemperatur von 2200C erhitzt und so lange (zuletzt unter Vakuum) weiterkondensiert, bis nochmals 150 g Destillat übergegangen sind. Das fertige Harz besitzt eine Hydroxylzahl von etwa 150 und ist insbesondere zur Herstellung temperaturbeständiger Drahtlacke geeignet (s. Beispiele 8 und 9).

Beispiel 2 : In einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden 200 g Propylenglykol, 500 g l, 4-Bls- (2-hydroxyäthyl)-2, 5-dimethylpiperazin, 690 g Trimethylolpropan und 4 g Zinkoctoat auf 1000C gebracht und bei dieser Temperatur 120 g Adipinsäure, 520 g Isophthalsäure und 350 g Phthalsäureanhydrid zugesetzt. Nun wird bei 160 C 3 h kondensiert und anschliessend in 2 h auf eine Temperatur von 2000C gebracht.

3ei dieser Temperatur wird im Toluolkreislauf so lange verestert, bis die Säurezahl unter 5 abgesunken ist.

Das Harz kann insbesondere zur Herstellung von lötbaren Lacken mit hohen tg 6-Werten verwendet werden : s. Beispiele 10 und 11).

Beispiel 3 : In einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden 186 g Äthylenglykol, 600 g 1,4-Bis-(2-hydroxyäthyl)-2,5-dimethylpiperazin und 500 g Trimellithsäureanhydrid bei 1650C so lange ver- sstert, bis die Säurezahl unter 200 abgesunken ist. Hierauf werden 200 g Diaminodiphenylmethan zugesetzt md bei maximal 2000C in einem Kreislauf mit aromatenreichem Lösungsbenzin auf eine Säurezahl von 16 bis L8 weiterkondensiert. Anschliessend wird auf 2100C erwärmt, Vakuum angelegt und noch 1 h bei dieser Tem- peratur weiterverestert.

Das fertige Harz eignet sich zur Herstellung äusserst temperaturbeständiger Drahtlacke (s. Beispiel 12).

Beispiel 4 : In einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden 210 g Pyromellithsäuredianhydrid,
120 g Monoäthanolamin, 260 g Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat, 180 g 1,4-Bis-(2-hydroxypropyl)-2,5-di- methylpiperazin, 360 g Dimethylterephthalat und 80 g Isophthalsäure, zunächst auf 1600C gebracht und 2 g
Ceroktoat zugesetzt. Es wird nun mit 100C/h bis auf 2100C erhitzt und bei dieser Temperatur 4 h kondensiert.

Anschliessend wird Vakuum angelegt und so lange weiterkondensiert, bis die Säurezahl unter 2 beträgt.

Das fertige Harz eignet sich zur Herstellung von hochtemperaturbeständigen Drahtlacken (s. Beispiel 13).

Beispiel S : 140 g Pentaerythrit, 135 g Glycerinund200gl, 4-Bis- (2-hydroxyäthyl)-2, 5-dimethylpi- perazin werden mit 130 g Tetrahydrophthalsäureanhydrid in einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur auf
1400C erhitzt. Hier beginnt die Wasserabspaltung. Man erhitzt nun innerhalb von 2 h auf 2000C und wartet die Abspaltung der theoretischen Wassermenge ab. Die Reaktionsmischung wird auf 1500C abgekühlt und anschliessend
500 g Pelargonsäure und 250 g Isophthalsäure zugesetzt. Nun wird innerhalb von 3 h auf 2200C aufgeheizt und ein Xylol-Kreislauf eingerichtet. Die Mischung wird bis zu einer Säurezahl von 5 bis 7 kondensiert.

Das fertige Harz eignet sich besonders zur Herstellung von Tränklacken mit guter Temperaturbeständigkeit (s. Beispiel 14).

Beispiel 6 : In einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden 575 Teile l, 4-Bis- (2-hydroxy- propyl) -2, 5-dimethylpiperazin auf 140 OC erhitzt und anschliessend 152 Teile Phthalsäureanhydrid und 95 Teile Maleinsäureanhydrid zugegeben. Anschliessend wird auf 1600C weiter erhitzt und unter stündliche Steigerung der Reaktionstemperatur bis auf 2000C - zuletzt im Toluol-Kreislauf - auf eine Säurezahl unter 30 kondensiert.

NachEntfernung des Kreislaufmittels wird das Harz auf 1800C abgekühlt, 0, 1 Teile Hydrochinon zugegeben und weiter gekühlt.

Das Harz wird in Styrol gelöst und dient insbesondere als Tränk- bzw. Träufelharz für elektrische Wicklungen. Die Aushärtung erfolgt mit herkömmlichen peroxydischen Härtern, z. B. Benzoylperoxyd, in einem Mischungsverhältnis von etwa 100 : 1, vorzugsweise bei 1300C.

Beispiel 7 : In einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden 612 Teile l, 4-Bis- (2-hydroxy- äthyl)-2, 5-dimethylpiperazin und 61 Teile Monoäthanolamin auf 1200C gebracht, anschliessend 190 Teile Trimellithsäureanhydrid zugegeben und bei 1600C die Abspaltung von 20 Teilen Wasser abgewartet.

Anschliessend werden 160 Teile Maleinsäureanhydrid und 140 Teile Tetrahydrophthalsäureanhydrid zugegeben und die Reaktionstemperatur stündlich um 100C bis auf 2000C gesteigert. Anschliessend wird ein ToluolKreislauf eingerichtet und so lange kondensiert, bis dieSäurezahl kleiner als 30 ist. Nun wird das Harz auf 1800C gekühlt, 0, 15 Teile Hydrochinon zugegeben und weiter abgekühlt.

Eine styrolische Lösung des Harzes kann als Tränk- bzw. Träufelharz verwendet werden, wobei als Härter organische Peroxyde, wie z. B. Benzoylperoxyd in einem Verhältnis von etwa 100 : 1 in Frage kommen.

In den nachfolgenden Beispielen 8 bis 14 werden nach den angegebenen Rezepturen unter Verwendung der nach den vorhergehenden Beispielen hergestellten Kunstharze sowie von handelsüblichen, für die Herstellung von Elektroisolierlacken herkömmlichen Zusatzmitteln und allfälligen weiteren Harzen verschiedene Isolierlacke hergestellt, beispielsweise durch Mischung mittels eines Rührwerkes und gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur.
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ben. Bei der praktischen Herstellung der erfindungsgemässen Lacke werden die Harze jedoch zweckmässig zumeist angelöst, z. B. SO ig in Kresol, eingesetzt, wobei die Mengen des Harzes und des Lösungsmittels dann selbstverständlich sinngemäss verändert werden müssen.

Beispiel 8 : Rezeptur für einen Drahtlack :
41 Teile Harz nach Beispiel 1
44 Teile Kresol
13 Teile Xylol
0, 5 Teile polymeres Butyltitanat
2 Teile phenolverkapptes Polyisocyanat, lösungs- mittelfrei, mit einem Isocyanatgehalt von etwa 14 Gew.-%

Beispiel 9 : Rezeptur für einen Drahtlack :
22 Teile Harz nach Beispiel 1
18 Teile hydroxylgruppenhaltiger Terephthalsäurepoly- ester mit einer Hydroxylzahl von etwa 170 oder einem Hydroxylgehalt von 4 bis 61o
44 Teile Xylenol
12 Teile Xylol
0,5 Teile polymeres Butyltitanat
2 Teile Polyisocyanat der in Beispiel 8 angeführten
Art Beispiel 10 :

Rezeptur für einen lötbaren Polyurethan-Drahtlack :
16 Teile Harz nach Beispiel 2
26 Teile phenolverkapptes Polyisocyanat, lösungs- mittelfrei, mit einem Isocyanatgehalt von etwa 12 Gew.-%
26 Teile Xylenol
33 Teile aromatenreiches Lösungsbenzin Beispiel 11 : Rezeptur für einen lötbaren Polyurethan-Drahtlack :
28 Teile Kresol
23 Teile aromatenreiches Lösungsbenzin
25 Teile Polyisocyanat der in Beispiel 10 ange- führten Art
5 Teile verzweigter hydroxylgruppenhaltiger
Polyester mit einem Hydroxylgehalt von etwa 8, 80/0
7 Teile Harz nach Beispiel 2
5 Teile Methylglykolacetat B eispi el 12 :

Rezeptur für einen Drahtlack :
41,4 Teile Harz nach Beispiel 3
57, 4 Teile Kresol
1, 2 Teile Butyltitanat polymer Beispiel 13 : Rezeptur für einen Drahtlack :
35 Teile Harz nach Beispiel 4
42, 2 Teile Kresol
21, 3 Teile aromatenreiches Lösungsbenzin
1, 5 Teile Butyltitanat
Die erfindungsgemässen Drahtlacke nach den Beispielen 8 bis 13 werden vorzugsweise in herkömmlichen Drahtlackiermaschinen auf Rund-oder Profildrähte aufgetragen und bei üblichen Temperaturen, z. B. 400 C, eingebrannt.

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