DE1048024B - Waermehaertbare Masse zum Einbetten und zur elektrischen Isolation metallischer Teile - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Wärmehärtbare Masse zum Einbetten

und zur elektrischen Isolation

metallischer Teile

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Wemer-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 7. April 1955

Martin P. Seidel, Sharon, Pa.,

und Clifford J. Bell, Hubbard, Ohio (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

teile, ζ. B. von thermisch beanspruchten Zählerspulen oder Schalterblasspulen, verwendet werden.

Das Polyesterharz kann nach den üblichen Verestelängsverfahren hergestellt sein. Es können die Säuren, Glykole und Glycerin in Gegenwart von einem oder mehreren Veresterungskatalysatoren, z. B. Mineralsäuren (Schwefelsäure und Chlorwasserstoffsäure) oder organischen Säuren (Benzolsulfonsäure, para-Toluolsulfonsäure), in der Wärme verestert sein. Man arbeitet dabei vornehmlich bei 150 bis 260⁰C. Von den obenerwähnten

a) 1 Mol wenigstens einer ungesättigten Dicarbonsäure, z. B. Fumarsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Chlormaleinsäure, Citraconsäureanhydrid und Citraconsäure,

b) 3 bis 15 Mol wenigstens einer gesättigten Dicarbonsäure, z. B. Adipinsäure, Bernsteinsäure, Diglykolsäure, Azelainsäure, Bernsteinsäureanhydrid, Suberinsäure und Sebacinsäure,

c) 0,5 bis 5 Mol Propylenglykol und

d) 14 bis 9 Mol Äthylenglykol, wobei die Hydroxylgruppen der Glykole die Zahl der Carboxylgruppen der Säuren mindestens um 5%, aber nicht mehr als

ungesättigten Dicarbonsäuren erwies sich Fumarsäure bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Polyesters am günstigsten.

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Die Polyester, die bei Verwendung dieser Säure in Produkte zeigen eine maximale Quellung (getestet in

Kombination mit einer gesättigten Dicarbonsäure, wie Nitrobenzol).

z. B. Adipinsäure, erhalten sind, erweisen sich als beson- Unter dem Ausdruck basischer, organischer Onium-

ders günstig. Ein Molverhältnis Adipinsäure zu Fumar- verbindungen bzw. Amin soll zum Ausdruck gebracht

säure, 3:1, 5:1 und 12 i 1,- ergibt vortreffliche Ester. 5 werden, daß das Amin vor der Reaktion mit dem Ton

Geeignete Polyester werden auch erhalten, wenn ein zum Basenaustauscher in die Oniumform übergeführt ist,

Gemisch von 12 Molen von gesättigten Säuren, enthaltend durch Zugabe einer Säure oder durch den Wasserstoff, der

etwa die doppelte Menge Bernsteinsäure wie Adipinsäure, teilweise in anorganischen Basen des natürlich vorkom-

auf 1 Mol ungesättigte Säure (Fumarsäure) verwendet menden Tons vorhanden ist.

wurde *®

Bei'der Herstellung, des: Polyesters können bis zu Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten

20 Molprozent des Äthylen- und Propylenglykols durch Ausgangsstoffe

höhere Glykole ersetzt sein. Sp können Diäthylenglykol, A. Ein ungesättigter Polyester wird nach bekannten

1,3-Butylenglykol, Triäthylenglykol und Neopentylen- Verfahren aus folgenden Komponenten hergestellt:

glykol äquimolare Mengen von entweder Äthylen-, 15 12,0 Mol Adipinsäure,

Propylenglykol oder beiden ersetzen. Ferner ist die Ver- _{1 Q Mq1} ρ^-^^^

wendung von 0,1 bis 0,75 Mol Glycerin vorteilhaft. Gute J_{3 Mq1 Propylengly}k_ol

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0,23 bis 0,35 Mol Glycerin auf 13 Mol der Sauren erreicht. _n \ _Mn, _Γλ* -J> ^J

_._,' , η -i '- - ι i ι -KT U,oMol Glycerin.

Die Epoxyharze (bekannt auch unter dem Namen 20

Glycidylpolyäther), die zur Herstellung der erfindungs- B. In einen offenen Kessel gibt man 54 Teile Natriumgemäßen Harzmasse verwendet werden, sind hergestellt hydroxyd, gelöst in etwa 600 Teilen Wasser. Ungefähr durch Umsatz von wenigstens einem mehrwertigen Phenol 3 Mol Diphenylolpropan werden hinzugefügt und das mit mindestens einem Epihalogenhydrin im alkalischen Gemisch etwa 10 Minuten bei 30° C gerührt. Dann werden Medium. Geeignete Phenole für die Herstellung solcher 25 4 Mol Epichlorhydrin hinzugefügt, wobei die Temperatur harzartiger, polymerer Epoxyharze enthalten mindestens auf ungefähr 60 bis 70⁰C steigt. Nun werden unter zwei phenolische Hydroxylgruppen je Molekül. Mehr- Rühren 42 Teile Ätznatron, gelöst in 9 Teilen Wasser, kernige Phenole, bei denen die Phenolkerne durch Kohlen- hinzugefügt und die Mischung 1 Stunde lang auf 90 bis stoffbrücken verbunden sind, z.B. 4,4'-Dioxy-diphenyl- 100⁰C erwärmt. Es bilden sich zwei Schichten. Die obere dimethyl-methan und 4,4'-Dioxy-diphenyl-methan, sind 3° Schicht wird verworfen und die untere mit siedendem hierfür besonders geeignet. Zusammen mit den genannten Wasser und so viel Essigsäure, als zur Neutralisation des mehrkernigen Phenolen können auch solche mehrkernige Ätznatrons nötig ist, gewaschen. Nach der Abtrennung Phenole benutzt sein, deren Phenolkerne durch Schwefel- vom Waschwasser erhält man auf diese bekannte Weise brücken verbunden sind, wie z. B. 4,4'-Dioxy-diphenyl- schließlich ein flüssiges, reaktionsfähiges Epoxyharz,
sulfon. 35 C. In 25,45 1 Wasser werden 1000 g eines Wyoming-Ais Epihalogenhydrin ist vorzugsweise Epichlorhydrin, Bentonite dispergiert. Nach 2stündigem Stehen setzen ferner auch Homologe, z. B. Epibromhydrin, verwendet. sich die Verunreinigungen, die nicht aus Ton bestehen, ab. Für die Herstellung von zufriedenstellenden Harz- In einen zweiten Kessel gibt man 54,37 g Eisessig zu massen sind die erfindungsgemäß angewandten Bentonit- 240 g Octadecylamin, das durch Zugabe von 1,451 Amin-Reaktionsprodukte wichtig, die ein einzigartiges 4° warmem Wasser gelöst wird. Nach Hinzufügung der so Füllmaterial darstellen. Sie verleihen dem Harz ausge- hergestellten Aminsalzlösung zum dispergierten Bentonit zeichnete thixotrope Eigenschaften, so daß es auf verti- erfolgt eine Ausflockung. Die Ausfällung, die das Reakkale Oberflächen aufgebracht und. bei erhöhter Tempe- tionsprodukt des Bentonits mit der organischen Base ratur gehärtet werden kann, ohne daß eine ins Gewicht darstellt, wird abfiltriert, gewaschen, getrocknet und fallende Menge der Masse abfließt. 45 pulverisiert.

Die Bentonit-Amin-Reaktionsprodukte bestehen aus Andere geeignete Oniumverbindungen und Verfahren

einem Montmorillonit, in dem die anorganischen Kationen zu deren Herstellung sind bereits in der USA.-Patent-

wenigstens teilweise durch Kationen einer organischen schrift 2 531 440 am 28.11. 50 und in der USA.-Patent-

Base ersetzt sind. Tone, deren Hauptbestandteil Mont- schrift 2 531 427 beschrieben. Erfindungsgemäß können

morillonite sind, zählt man im allgemeinen zu den Bento- 50 ein oder mehrere aminbehandelte Bentonite verwendet

niten. Diese sind hydrophil, und erst nach der Umsetzung werden.

mit organischen Basen oder deren Salzen erhält man in Man verwendet 10 bis 40 Gewichtsprozent, vorzugsorganischem Medium quellfähige Produkte. Die Reak- weise 15 bis 25 Gewichtsprozent, des Bentonit-Amintion kann nicht nur mit dem Salz einer Base und dem Reaktionsproduktes, bezogen auf das Gesamtgewicht des Salz eines Tons, sondern auch mit einer freien Base und 55 Polyesterharzes und des polymeren Eopxyharzes.
einem sauren Ton ausgeführt sein. Hierfür geeignete Zur Darstellung der erfindungsgemäßen Harzmasse organische Basen bzw. ihre Salze sind sowohl die Salze mischt man das Bentonit-Amin-Reaktionsprodukt mit von aliphatischen, cyclischen, aromatischen und hetero- einem Gemisch eines Polyesterharzes und eines Epoxycyclischen Aminen, primäre, sekundäre, tertiäre und harzes. Wenn relativ viel Bentonit-Amin-Reaktions-Polyamine und quartäre Ammoniumverbindungen als 60 produkte in die Masse eingearbeitet werden, erhält man auch andere einwertige oder mehrwertige Oniumverbin- eine relativ dicke, pastenartige, hochviskose, kittähnliche düngen. Aliphatische Aminsalze mit 12 bis 20 Kohlen- Masse.

stoff atomen, z. B. Hexadecylamin- und Octadecylamin- Diese kann in Gegenwart von einem oder mehreren

salze, ergaben vortreffliche Versuchsergebnisse. Bef 3er Polymerisationskatalysatoren, wie man sie bei der Vinyl-

Umwandlung des Bentonits in das in organischem Medium 65 polymerisation verwendet, in der Wärme gehärtet werden,

quellfähige Material kann das Mengenverhältnis der Solche Katalysatoren sind z. B. Benzoylperoxyd, Lauryl-

Aminverbindung/Bentonit innerhalb gewisser Grenzen peroxyd, Methyläthylketonperoxyd, tert. Butylhydro-

schwanken. Meist ist es günstig, ein ungefähres Mengen- peroxyd, Ascaridol, tert. Butylperbenzoat, ditert. Butyl-

verhältnis von 100 Milliäquivalent des Aminsalzes zu diperphthalat oder Ozonide. Meist verwendet man 0,1 bis

ICO g Bentonit zu verwenden. Die hieraus erhaltenen 70 2 Gewichtsprozent, bezögen auf das Gewicht des Poly-

1 U4ö 5

•esterharzes. Es können aber auch kleinere und größere Mengen verwendet werden. Als Polymerisationsbeschleuniger werden z. B. Kobaltnaphthenat, Chromacetylacetonat und Azomethine verwandt. Die Polymerisation kann durch UV-Licht bewirkt werden.

Es kann eine relativ kleine Menge von einem oder mehreren Polymerisationsinhibitoren in die kittartige Masse eingearbeitet werden, um dadurch ihre Lagerfähigkeit und Lebensdauer durch Verhinderung vorzeitiger Polymerisation zu erhöhen. Hierfür geeignete Inhibitoren sind substituierte Phenole und aromatische Amine. Besonders günstig als Polymerisationsinhibitoren sind Hydrochinon, Resorcin, Tannin und sym. N, N'-Naphthyl-p-phenylendiamin und N-phenyl-jS-naphthylamin. Bei Benutzung von Inhibitoren sollte man relativ kleine Mengen, und zwar weniger als 1 %, verwenden. Vielfach genügen bereits 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozent.

In den folgenden Beispielen bedeutet der Begriff Teile Gewichtsteile, sofern nicht andere Bezeichnungen gewählt werden.

Beispiel 1

Man vermischt:

Polyester A 50 Teile

Epoxyharz B 50 Teile

Bentonit-Amin-Reaktionsprodukte nach C 30 Teile ²^

Monostyrol 5 Teile

Benzoylperoxyd 0,5 Teile

Triäthanolaminborat 2 Teile

Kobaltnaphthenat 0,5 Teile

Chromacetylacetonat 0,5 Teile

Nach dem Vermischen erhält man ein pastenartiges, kittähnliches Material, welches zum Bestreichen des Mittelteiles von Leiterstäben in einer Dicke von 0,3 bis 1,3 cm verwendet werden kann. Das Bentom't-Amin-Reaktionsprodukt macht die Masse genügend thixotrop, um ein Abfließen derselben von den Leiterstäben während des 24stündigen Härtens bei 130° C zu verhüten. Relativ wenig Monostyrol dient als Lösungsmittel für den Katalysator (Benzoylperoxyd), begünstigt die Katalysatorwirkung und polymerisiert mit dem Polyesterharz.

Beispiel 2

Eine Preßmasse mit ähnlichen Eigenschaften, wie sie im Beispiel 1 angeführt sind, wird hergestellt durch Vermischen von:

Polyester A 50 Teile

Epoxyharz B . 50 Teile

Bentonit-Amin-Reaktionsprodukt C 30 Teile

Benzoylperoxyd 3 Teile

Diese Masse, die zum Isolieren von Leiterstäben verwendet wird, bildet nach 24stündigem Härten bei 135° C ein zähes und flexibles Harz.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wärmehärtbare, pastenartige Masse zum Einbetten und zur elektrischen Isolation metallischer Teile aus ungesättigten Polyestern, flüssigen Epoxyharzen, Füllstoffen und gegebenenfalls Polymerisationskatalysatoren bzw. -inhibitoren, enthaltend 60 bis 40 Gewichtsprozent eines Polyesters (A) mit einer Hydroxylzahl zwischen 30 und 40 aus

   a) 1 Mol einer ungesättigten aliphatischen Dicarbonsäure,

   b) 3 bis 15 Mol einer gesättigten aliphatischen Dicarbonsäure,

   c) 0,5 bis 5 Mol Propylenglykol und

   d) 14 bis 9 Mol Äthylenglykol,

   wobei im Polyester (A) bis zu 20 Molprozent der Propylen- und Äthylenglykolreste durch äquimolare Mengen an Resten höherer Glykole ersetzt sein oder 0,1 bis 0,75 Mol Glycerinreste vorhanden sein können, ferner 40 bis 60 Gewichtsprozent eines flüssigen Epoxyharzes (B) und 10 bis 40 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gesamtgewicht von A und B) eines aminbehandelten Bentonits (C).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Französische Patentschrift Nr. 1 065 087;
   österreichische Patentschrift Nr. 171 730.