DE112021002076T5

DE112021002076T5 - Verfahren zur herstellung einer fullerenderivat-haltigen harzzusammensetzung, fullerenderivat-haltige harzzusammensetzung, erhalten aus demselbigen, harzfarbe, harzbeschichtung und emaildraht

Info

Publication number: DE112021002076T5
Application number: DE112021002076.5T
Authority: DE
Inventors: Akio Harada; Yasuharu Miyashita; Takeshi Noguchi; Juichi Kasai
Original assignee: Totai Co Ltd
Current assignee: Totai Co Ltd
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2023-01-26
Also published as: US20230041408A1; CN115244135B; KR20220161548A; JPWO2021100881A1; CN115244135A; WO2021100881A2; WO2021100881A3

Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Materials, das einen Rückgang der Lebensdauer einer Isolierung gegenüber Stoßspannung unterdrückt, das heißt, ein Material, das eine lange dielektrische Durchschlagslebensdauer bietet. Das Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung, die ein Fullerenderivat und ein Harz enthält, das eine Affinität für ein polares Lösungsmittel aufweist, einschließlich eines Schritts (I) zum Dispergieren eines Fullerenderivats in einem polaren Lösungsmittel und eines Schritts (II) zum Mischen des polaren Lösungsmittels, in dem das Fullerenderivat dispergiert ist, mit einem Harz, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung, eine Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, die aus demselben erhalten wird, eine Harzfarbe, eine Harzbeschichtung und einen Emaildraht, um ein Material bereitzustellen, das einen Rückgang der Lebensdauer einer Isolierung gegenüber Stoßspannung unterdrückt, das heißt, ein Material, das eine lange dielektrische Durchschlagslebensdauer bietet.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren wurden Elektrofahrzeuge unter Verwendung von Motoren als Antriebsquelle entwickelt. Motorenhersteller haben Prototyp-Radnabenmotoren mit Wechselrichtern freigegeben. Elektromotoren sind eine attraktive Energiequelle, die ein hohes Drehmoment aus niedrigen bis hohen Drehzahlen erzeugen können, jedoch können gegenwärtig in Elektrofahrzeugen verwendete Motoren lediglich ein hohes Drehmoment bei einer niedrigen Drehzahl erzeugen, und das Drehmoment bei einer hohen Drehzahl ist von herkömmlichen Technologien, wie Getrieben und Motoren (Hybridfahrzeuge), abhängig. Daher wird es für die Entwicklung von vollständig elektrifizierten Fahrzeugen als wesentlich erachtet, Motoren zur praktischen Anwendung zu bringen, die ein hohes Drehmoment aus einer niedrigen Drehzahl bis hohen Drehzahl erzeugen können.
Motoren mit hoher Drehzahl und hohem Drehmoment haben das Problem, dass die Lebensdauer von Motorkabeln aufgrund der Stoßspannung, die durch Wechselrichter-Steuereinheiten erzeugt wird, abnimmt. Es wird angenommen, dass die Stoßspannung etwa das Doppelte der Eingangsspannung beträgt und die ihre Häufigkeit des Auftretens proportional zu der Frequenz ist.
Um ein hohes Drehmoment und eine hohe Drehzahl zu realisieren, muss die Frequenz auf etwa das 10-fache des aktuellen Niveaus erhöht werden. Mit anderen Worten muss die Lebensdauer der Isolierungen von Motorkabeln gegenüber Stoßspannung um einen Faktor von 10 oder mehr verlängert werden.
Unter der Annahme, dass die Garantiezeit für aktuelle Automobilmotoren 10 Jahre beträgt, würde die Garantiezeit unter Bedingungen, unter denen die Frequenz um einen Faktor von 10 erhöht wird, 1 Jahr betragen, was nicht realistisch ist. Zur Erhöhung der Frequenz auf etwa das 10-fache des aktuellen Niveaus ist es notwendig, die Lebensdauer von Isolierungen für Motorkabel gegenüber Stoßspannung um einen Faktor von 10 oder mehr zu verlängern.
Es wird angenommen, dass die Verschlechterung von Motoren aufgrund von Stoßspannung durch Koronaentladung verursacht wird, die zwischen Motorkabeln auftritt. Die Teilentladungseinsatzspannung V, welche die Spannung ist, bei der die Entladung zwischen Kabeln auftritt, wird durch die nachstehende Dakin-Formel ausgedrückt. $V = α {(t/ ε)}^{0,46}$
α: Konstante (α = 720, wenn 6 in Mils angegeben ist)
ε: Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht
t: Dicke der Isolierschicht
Wärmebeständigkeit ist eine weitere wichtige Eigenschaft, die für Isolierungen von Motoren mit hoher Drehzahl und hohem Drehmoment erforderlich ist. Mit anderen Worten werden wärmebeständige Materialien aufgrund der Erfordernisse zur Kühlung von Motoren unter Bedingungen von hohen Drehzahlen und hohen Drehmomenten ausgewählt.
Fullerene sind kugelförmige Kohlenstoffverbindungen mit einem Durchmesser von etwa 1 nm und weisen erwartungsgemäß die Fähigkeit auf, die Ladungsakkumulation im Inneren von Isolierungen zu verringern, da sie wärmebeständige Materialien sind und eine ausgezeichnete Elektronenaufnahmefähigkeit aufweisen. Obgleich Versuche unternommen wurden, Fullerene zu nutzen, war es jedoch schwierig, eine gleichmäßige Nanodispersion von Fullerenen und Fullerenderivaten in synthetischen Harzen aufgrund ihrer starken kohäsiven Eigenschaften und schlechten Mischbarkeit mit synthetischen Harzen zu erzielen.
NPL 1 beschreibt die Messung einer Spannung, bei der elektrisches Treeing bei Wechselspannung erzeugt wird, wenn als Stromkabelisolierungen vernetzte Polyethylenisolierungen verwendet werden, in denen C₆₀-Fulleren und C₆₀-PCBM jeweils nanodispergiert sind. Die Messergebnisse zeigten, dass vernetzte Polyethylenisolierungen, in denen C₆₀-Fulleren und C₆₀-PCBM jeweils in einer Menge von 1 mmol/kg (etwa 0,1 Gew.-%) dispergiert waren, eine verbesserte Spannungsfestigkeit bei Wechselstrom, verglichen mit vernetzten Polyethylenisolierungen ohne die oben erwähnten Materialien, aufwiesen, wobei die Spannungsfestigkeit um 15 % im Falle von C₆₀-Fullerenen und 26 % im Falle von C₆₀-PCBM verbessert wurden.
Außerdem offenbart PTL 1 einen elektrisch isolierenden Lack, der durch Zugabe und Dispergieren eines Kieselsols in einer Menge von 5 bis 100 Masseteile (Siliciumdioxidäquivalent), bezogen auf 100 Gewichtsteile des Isolierungsharzes, hergestellt wurde, wobei das Kieselsol in einem Mischlösungsmittel aus Harzlösungsmittel, Alkohol, Naphtha und dergleichen dispergiert wurde, und beschreibt, dass wechselrichterstoßspannungsbeständige Spulen, die durch Imprägnieren von Spulen von elektrischen Geräten mit dem oben beschriebenen Lack und Verfestigung des Lacks hergestellt werden, eine dielektrische Durchschlagslebensdauer aufwiesen, die 6-mal so lang wie die von Spulen ohne den Lack oder länger waren.
DRUCKSCHRIFTEN DES STANDS DER TECHNIK
NICHT-PATENTDRUCKSCHRIFTEN

NPL 1: Markus Jarvid, Anette Johansson, Renee Kroon, Jonas M.Bjuggren, Harald Wutzel, Villgot Englund, Stanislaw Gubanski, Mats R. Andersson and Christian Muller, „A New Application Area for Fullerenes: Voltage Stabilizers for Power Cable Insulation“, Advanced Materials 2015, 27, 897-902
NPL 2: E. Markus Jarvid, Anette B. Johansson, Jorgen H. M. Blennow, Mats R. Andersson and Stanislaw M. Gubanski, „Evaluation of the Performance of Several Object Types for Electrical Treeing Experiments“, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Bd. 20, Nr. 5, Oktober 2013, 1712-1719

PATENTDRUCKSCHRIFT
PTL 1: Japanisches Patent Nr. 4061981
ZUSAMMENFASSUNG
Obgleich die obige NPL 1 kein Verfahren zur gleichmäßigen Nanodispergierung von Fullerenen in Polyethylen beschreibt, beschreibt die obige NPL 2 als ein Verfahren zur Herstellung von Kabelisolierungen ein Verfahren zum Erhalten einer Nanodispersion, das die Abkühlung und Verfestigung einer Mischung aus Polyethylen, einem Antioxidans (Fulleren) und einem Vernetzungsmittel und Verwendung von Stickstoff, die Pulverisierung des verfestigten Produkts und das Schmelzen des gleichmäßig gemischten feinen Pulvers einschließt. Allerdings kann ein solches Verfahren aus Gründen der Komplexität und Ökonomie nicht auf industriellem Niveau verwendet werden.
In der obigen PTL 1 beträgt die Menge an hinzugefügten Kieselsol in Bezug auf 100 Gewichtsteile des Isolierungsharzes 5 bis 100 Gewichtsteile (Siliciumdioxidäquivalent), und diese große Menge an Kieselsol erhöht die Steifigkeit der Spulen, was zu Problemen, wie der Schwierigkeit, die Spulen nahe beieinander zu wickeln, und einer Erhöhung des Gewichts des Motors, führt.
Unter solchen Umständen stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung, eine aus demselben erhaltene Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, eine Harzfarbe, eine Harzbeschichtung und einen Emaildraht bereit, um ein Material bereitzustellen, das, selbst wenn es in einer kleinen Menge enthalten ist, einem Rückgang der Lebensdauer einer Isolierung gegenüber Stoßspannung unterdrückt und einen Rückgang der Lebensdauer unterdrückt, das heißt, ein Material, das, selbst wenn es in einer kleinen Menge enthalten ist, eine lange dielektrische Durchschlagslebensdauer bietet.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, haben die hiesigen Erfinder eine eingehende Studie durchgeführt, um die oben erwähnten Probleme anzugehen, und herausgefunden, dass, wenn ein Fullerenderivat in einem polaren Lösungsmittel dispergiert wird und dann das polare Lösungsmittel, in dem das Fullerenderivat dispergiert ist, mit einem Harz gemischt wird, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist, die resultierende Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung das Fullerenderivat in einem hochdispersen Zustand enthält.
Das heißt, die vorliegende Offenbarung stellt die nachstehenden [1] bis [10] bereit.

[1] Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung, die ein Fullerenderivat und ein Harz enthält, das eine Affinität für ein polares Lösungsmittel aufweist, umfassend:
- einen Schritt (I) zum Dispergieren eines Fullerenderivats in einem polaren Lösungsmittel und
- einen Schritt (II) zum Mischen des polaren Lösungsmittels, in dem das Fullerenderivat dispergiert ist, mit einem Harz, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist.
[2]. Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gemäß [1], wobei das Fullerenderivat ein durch die nachstehende allgemeine Formel (1) ausgedrücktes Fulleren ist: C_n[O(CH₂)_xCH₃]_y(OH)_z (1) worin n eine ganze Zahl von 60 oder größer ist, x eine ganze Zahl von 3 oder größer ist, y eine ganze Zahl von 1 oder größer ist und z eine ganze Zahl von 0 oder größer ist.
[3] Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gemäß [1] oder [2], wobei das polare Lösungsmittel ein Lösungsmittel mit einer Amidbindung ist.
[4] Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gemäß einem von [1] bis [3], wobei das polare Lösungsmittel N-Methyl-2-pyrrolidon ist.
[5] Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, erhalten durch das Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gemäß einem von [1] bis [4].
[6] Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, umfassend: ein Fullerenderivat und ein Harz, das eine Affinität für ein polares Lösungsmittel aufweist, wobei die Harzzusammensetzung eine dielektrische Durchschlagslebensdauer aufweist, die 10-mal so lang wie eine dielektrische Durchschlagslebensdauer eines Harzes ohne das Fullerenderivat oder länger ist, gemessen gemäß den nachstehenden Messbedingungen:
- eine Harzzusammensetzung, die so ausgeformt ist, dass sie eine Größe von 50 × 50 × 0,2 bis 0,4 mm aufweist, wird als Probekörper verwendet und in einem Wechselspannungsbereich von 10 bis 100 kV und bei einer Spannungsanstiegsgeschwindigkeit von 1 kV/sek und einer Frequenz von 60 Hz gemessen.
[7] Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung gemäß [5] oder [6], wobei das Fullerenderivat in einer Menge von 0,0001 bis 5 Gew.-% der Harzzusammensetzung enthalten ist.
[8] Harzfarbe, umfassend als eine Hauptkomponente die Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung gemäß einem von [5] bis [7].
[9] Harzbeschichtung, erhalten durch Verfestigung der Harzfarbe gemäß [8].
[10] Emaildraht, umfassend:
- einen Leiter und die Harzbeschichtung gemäß Anspruch 9, angeordnet auf einer Außenumfangsfläche des Leiters.

Auf diese Weise ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gerichtet, die ein Fullerenderivat und ein Harz enthält, das eine Affinität für ein polares Lösungsmittel aufweist, einschließlich: eines Schritts (I) zum Dispergieren eines Fullerenderivats in einem polaren Lösungsmittel und eines Schritts (II) zum Mischen des polaren Lösungsmittels, in dem das Fullerenderivat dispergiert ist, mit einem Harz, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist. Gemäß diesem Herstellungsverfahren enthält die resultierende Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung daher das Fullerenderivat in einem hochdispersen Zustand und kann den Rückgang der Lebensdauer einer Isolierung gegenüber Stoßspannung unterdrücken.
Des Weiteren wird die Dispergierbarkeit des Fullerenderivats in der Harzzusammensetzung weiter verbessert, insbesondere wenn das Fullerenderivat ein durch die nachstehende allgemeine Formeln (1) ausgedrücktes Fulleren ist. C_n[O(CH₂) _xCH₃] _y(OH)_z (1) (worin n eine ganze Zahl von 60 oder größer ist, x eine ganze Zahl von 3 oder größer ist, y eine ganze Zahl von 1 oder größer ist und z eine ganze Zahl von 0 oder größer ist) .
Insbesondere wenn das polare Lösungsmittel ein Lösungsmittel mit einer Amidbindung ist, kann dieses ferner das Harz und das Fullerenderivat verknüpfen, und somit wird die Dispergierbarkeit des Fullerenderivats in der Harzzusammensetzung weiter verbessert.
Des Weiteren wird die Dispergierbarkeit des Fullerenderivats in der Harzzusammensetzung weiter verbessert, insbesondere wenn das polare Lösungsmittel N-Methyl-2-pyrrolidon ist.
Des Weiteren weist die Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, die durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Offenbarung erhalten wird, eine lange dielektrische Durchschlagslebensdauer auf, und somit weisen eine Harzfarbe, eine Harzbeschichtung und ein Emaildraht, die die Harzzusammensetzung verwenden, ebenso eine lange dielektrische Durchschlagslebensdauer auf.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung (die nachfolgend als „Harzzusammensetzung“ abgekürzt werden kann) gerichtet, die ein Fullerenderivat und ein Harz, das eine Affinität für ein polares Lösungsmittel aufweist, enthält. Gemäß diesem Herstellungsverfahren ist die Dispergierbarkeit des Fullerenderivats in der Harzzusammensetzung sehr hoch.
Zunächst wird die Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, die durch dieses Herstellungsverfahren erhalten wird, beschrieben.
<Fullerenderivat>
Die oben erwähnte Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung enthält ein Fullerenderivat und ein Harz, das eine Affinität für ein polares Lösungsmittel aufweist. Nachfolgend wird das Fullerenderivat beschrieben.
Das Fullerenderivat wird durch chemisches Modifizieren eines Teils des C₆₀- und C₇₀-Fullerengerüsts, welche Fullerene mit 60 bzw. 70 Kohlenstoffatomen sind, erhalten und bezieht sich gesamtheitlich auf verschiedene Verbindungstypen, wie zum Beispiel C₆₀(OH)n, chloriertes Fulleren, phenolisches Fulleren (Phenol-C₆₀), (6,6)-Phenyl-C₆₁-buttersäuremethylester (C₆₁-PCBM), langkettiges alkyliertes Fulleren, langkettiges Alkyl-verethertes Fulleren und dergleichen. Diese Verbindungen können allein oder in einer Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden.
Das oben erwähnte Fullerengerüst ist ein Sammelbegriff für Gerüste, die durch Kohlenstoffmoleküle in Form von hohlen Kugeln gebildet sind. Beispiele für Kohlenstoffmoleküle, die Moleküle in Form von hohlen Kugeln bilden können, schließen durch die allgemeine Formel C_n (n ist eine ganze Zahl von 60 oder größer) ausgedrückte Nanomaterialien ein.
Der Begriff „Nanomaterialien“ bezeichnet Substanzen mit mindestens einer Abmessung, die kleiner als 100 nm ist.
Des Weiteren wird als das oben erwähnte Fullerenderivat vorzugsweise ein langkettiges Alkyl-verethertes Fulleren verwendet. Da ein langkettiges Alkyl-verethertes Fulleren eine ausgezeichnete Affinität für ein Dispersionsmediumharz aufweist, wenn es mit dem oben erwähnten Harz gemischt wird, aggregieren die langkettigen Alkyl-veretherten Fullerenmoleküle nicht, und ein Harz, in dem das langkettige Alkyl-veretherte Fulleren stabil nanodispergiert ist, kann auf einfache Weise erhalten werden. Demzufolge kann dieses Material für elektrische Drähte, wie Emaildrähte, für die es erforderlich ist, dass sie in Längsrichtung gleichmäßig sind, angewendet werden.
Solange das oben erwähnte langkettige Alkyl-veretherte Fulleren eine langkettige Alkylgruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen enthält, kann die Alkylgruppe entweder linear oder verzweigt sein. Obgleich die Anzahl an Kohlenstoffatomen, die in der Alkylgruppe enthalten sind, 4 oder mehr beträgt, beträgt sie ferner vorzugsweise 6 oder mehr im Hinblick auf die Verbesserung der Mischbarkeit mit Harzen, und die obere Grenze davon beträgt üblicherweise 12.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das oben erwähnte Fullerenderivat ein durch die nachstehende allgemeine Formel (1) ausgedrücktes Fulleren ist: C_n[O(CH₂) _xCH₃] _y(OH)_z (1) (worin n eine ganze Zahl von 60 oder größer ist, x eine ganze Zahl von 3 oder größer ist, y eine ganze Zahl von 1 oder größer ist und z eine ganze Zahl von 0 oder größer ist) .
In der obigen allgemeinen Formel (1) beträgt y+z vorzugsweise 3 bis 14 und besonders bevorzugt 5 bis 12, um die Synthese unter günstigen Bedingungen durchzuführen. Wenn zum Beispiel die Gesamtanzahl an Substituenten y+z=10 ist, ist y 1 oder größer, vorzugsweise ist es jedoch 5 bis 9 im Hinblick auf die Dispergierbarkeit und Amphiphilie. Des Weiteren ist z eine ganze Zahl von 0 oder größer, jedoch ist es vorzugsweise 1 bis 5 im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit und Stabilität. Daher beträgt das Verhältnis zwischen y und z (Zahl der langkettigen Alkylgruppen / Zahl der Hydroxylgruppen) vorzugsweise 1/1 bis 9/1 im Hinblick auf den Erhalt einer Mischbarkeit mit Harzen und den Beitrag zu einer Verbesserung der Wärmebeständigkeit, ohne andere Vorteile zu beeinträchtigen.
Der Gehalt des Fullerenderivats beträgt vorzugsweise 0,0001 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,001 bis 1 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 0,0001 bis 0,5 Gew.-% der Harzzusammensetzung ausschließlich des Lösungsmittels. Darüber hinaus beträgt der Gehalt vorzugsweise 0,0005 bis 0,3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,0005 bis 0,2 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 0,001 bis 0,1 Gew.-% im Hinblick auf die Erhöhung der Teilentladungseinsatzspannung (Verhinderung der Ladungsakkumulation in der Isolierung).
(Verfahren zur Herstellung des Fullerenderivats)
Das Verfahren zur Herstellung des oben erwähnten Fullerderivats ist zum Beispiel ein Verfahren einschließlich: eines ersten Schritts zum Synthetisieren eines polycyclosulfatierten Fullerens (CS) aus unbehandeltem Fulleren und rauchender Schwefelsäure und eines zweiten Schritts zur Einführung von mindestens einer oder mehr Alkylgruppen in das Fullerengerüst mittels einer Etherbindung, die durch Reaktion des CS mit einem langkettigen Alkohol erzeugt wird, wodurch ein Alkyl-verethertes Fullerenderivat synthetisiert wird.
Anstelle des CS ist es ferner auch möglich, andere Fullerenderivate mit einem Substituenten, der wahrscheinlich durch eine nukleophile Substitutionsreaktion eines Alkohols desorbiert wird, wie ein halogeniertes Fulleren mit einem von einem Fluoratom, einem Chloratom und einem Bromatom als Substituent an dem Fullerengerüst oder ein nitriertes Fulleren mit einer Nitrogruppe, zu verwenden, jedoch ist das Verfahren, in dem das CS mit einem langkettigen Alkohol umgesetzt wird, bevorzugt.
Das Verfahren kann ferner weitere Schritte, wie eine Vorbehandlung und Nachbehandlung zum Zwecke der Reinigung vor oder nach dem ersten und zweiten Schritt einschließen.
<Harz mit Affinität für polares Lösungsmittel>
Vor einer Beschreibung eines Harzes, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist, wird zunächst ein polares Lösungsmittel beschrieben.
<Polares Lösungsmittel>
Das polare Lösungsmittel kann eine beliebige Flüssigkeit sein, die durch Moleküle mit einem großen Dipolmoment gebildet wird, unter denen eine Flüssigkeit, deren SP-Wert (Löslichkeitsparameter) 10 bis 13 beträgt, bevorzugt ist. In der vorliegenden Offenbarung fungiert das polare Lösungsmittel als ein Lösungsmittel, das ein Harz, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist, quellt und löst.
Beispiele für das polare Lösungsmittel schließen ein: nicht-protische polare Lösungsmittel, wie N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Formylmorpholin, N-Acetylmorpholin, N,N'-Dimethylethylenharnstoff, N,N-Dimethylacetamid und N,N-Dimethylformamid, und protische polare Lösungsmittel, wie Hexafluorisopropanol, Ameisensäure und verschiedene Aklohole (z.B. Niederalkohole mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Ethanol, 2-Propanol, etc.). Diese polaren Lösungsmittel können allein oder in einer Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden.
Insbesondere im Hinblick auf die Löslichkeit ist das polare Lösungsmittel vorzugsweise ein polares Lösungsmittel mit einer Amidbindung, besonders bevorzugt ein nicht-protisches polares Lösungsmittel, wie N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Formylmorpholin, N-Acetylmorpholin, N,N'-Dimethylethylenharnstoff, N,N-Dimethylacetamid oder N,N-Dimethylformamid und noch stärker bevorzugt N-Methyl-2-pyrrolidon.
Der Gehalt des polaren Lösungsmittels mit einer Amidbindung beträgt vorzugsweise 10 bis 100 Gew.-%, wenn der Gesamtgehalt des polaren Lösungsmittels als 100 Gew.-% angenommen wird.
Die Eigenschaften der verwendeten Fullerenderivate bestimmen tendenziell die Lösungsmittel, in denen eine Nanodispersion möglich ist. Auch wenn z.B. Phenol-C₆₀ mit einer Polarität in 1,4-Dioxan, das ein polares Lösungsmittel ist, gelöst wird, wird es in Tetrahydrofuran (THF) zwar auseichend dispergiert, aber weist eine recht große Molekülgröße auf und wird in Toluol mit einer geringen Polarität nicht gelöst.
Der Gehalt des polaren Lösungsmittels, das mit 1 g des Fullerenderivats zu vermengen ist, beträgt vorzugsweise 10 bis 500 ml, besonders 30 bis 300 ml und noch stärker bevorzugt 50 bis 200 ml.
(Harz mit Affinität für polares Lösungsmittel (Dispersionsmediumharz)
Das Harz, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist, kann ein beliebiges Harz sein, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist, unter denen ein polares Harz bevorzugt ist. In der vorliegenden Offenbarung werden Fullerenderivate in diesem Harz dispergiert und daher wird es manchmal als „Dispersionsmediumharz“ bezeichnet.
Beispiele für das Dispersionsmediumharz schließen Polyamidimidharz, Epoxidharz, Mischungen aus einem Polyamidimidharz und einem Epoxidharz, ein Polyesterharz, ein Vinylesterharz und ein Phenolharz ein. Diese Harze können allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Insbesondere im Hinblick auf Affinität und Wärmebeständigkeit ist das Dispersionsmediumharz vorzugsweise ein Polyamidimidharz und ein Epoxidharz und besonders bevorzugt ein Polyamidimidharz.
Insbesondere im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit enthält das Dispersionsmediumharz vorzugsweise ein Polyamidimidharz als eine Hauptkomponente. Wenn das polare Lösungsmittel ferner eine Amidbindung aufweist, wird die Affinität für das Harz erhöht, was bevorzugt ist.
In der vorliegenden Offenbarung bezeichnet der Begriff „Hauptkomponente“ eine Komponente, die die Eigenschaften des Dispersionsmediumharzes signifikant beeinflusst, und typischerweise beträgt der Gehalt dieser Komponente 50 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 60 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 70 Gew.-% oder mehr des Gesamtgehalts des Dispersionsmediumharzes.
Wenn das Dispersionsmediumharz ein Polyamidimidharz als eine Hauptkomponente enthält, sind die anderen Harze vorzugsweise ein Epoxidharz, das vielseitig verwendbar ist.
Das Epoxidharz kann vom Bisphenol-, Novolak-, aliphatischen oder Amin-Typ je nach Typ der zugrundeliegenden Basis sein, und Lösungsmittel, die eine Affinität dafür aufweisen, variieren in Abhängigkeit von der Kombination des jeweiligen mit der zugrundeliegenden Basis und einem Härtungsmittel stark, jedoch ist ein Bisphenol-Epoxidharz im Hinblick auf seine Affinität für das polare Lösungsmittel bevorzugt.
Der Gehalt des Fullerenderivats in dem Dispersionsmediumharz beträgt vorzugsweise 0,0001 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,001 bis 1 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 0,001 bis 0,5 Gew.-%. Ferner beträgt der Gehalt vorzugsweise 0,0001 bis 0,3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,0005 bis 0,2 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 0,001 bis 0,1 Gew.-% im Hinblick auf die Erhöhung der Teilentladungseinsatzspannung (Verhinderung der Ladungsakkumulation in der Isolierung).
Ferner weist das oben erwähnte Dispersionsmediumharz vorzugsweise nicht nur eine Affinität für das polare Lösungsmittel sondern auch für das Fullerenderivat auf. Wenn die Affinität gering ist, nimmt die Partikelgröße des Fullerenderivats aufgrund des Rührens oder der Auswirkung während der Lagerung oder Anwendung, der Konzentration während der Wärmebehandlung und dergleichen tendenziell schnell zu, und somit können Emaildrähte und dergleichen in Längsrichtung nicht gleichmäßig sein, und selbst Emaildrähte, die in Stickprobenprüfungen gute Ergebnisse zeigen, können die anfänglichen Effekte nicht erzielen, nach dem sie in Motoren eingebaut wurden.
<Harzzusammensetzung und Verfahren zur Herstellung derselben>
Die Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung enthält das oben beschriebene Fullerenderivat und das oben beschriebene Harz (Dispersionsmediumharz), das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist, und wird durch die nachstehenden Schritte (I) und (II) erhalten. Die erhaltene Harzzusammensetzung ist bezüglich der Dispergierbarkeit des Fullerenderivats in der Harzzusammensetzung ausgezeichnet:

Schritt (I) zum Dispergieren eines Fullerenderivats in einem polaren Lösungsmittel,
Schritt (II) zum Mischen des polaren Lösungsmittels, in dem das Fullerenderivat dispergiert ist, mit einem Harz, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist.

In Schritt (I) weist das polare Lösungsmittel eine hohe Lösungsfähigkeit auf, und daher wird, wenn das Fullerenderivat in dem polaren Lösungsmittel dispergiert wird, eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit erhalten. Beispiele für das Dispersionsverfahren schließen das Rühren und Mischen mit einem Flügelrührer, Ultraschallbehandlung, Homogenisator, Kugelmühle und dergleichen ein. Insbesondere im Hinblick auf die Dispergierbarkeit verwendet das Verfahren vorzugsweise eine Ultraschallbehandlung.
Wenn ferner in Schritt (II) das polare Lösungsmittel, in dem das Fullerenderivat in Schritt (I) dispergiert wird, mit dem Dispersionsmediumharz gemischt wird, durchdringt das polare Lösungsmittel die Grenze des Dispersionsmediumharzes, und das Dispersionsmediumharz quellt schnell auf. Dann werden durch das Rühren Nanopartikel des Fullerenderivats mit einer hohen Elektroneneinfangfähigkeit in dem freien Volumen an der Grenze des Dispersionsmediumharzes im gequollenen Zustand platziert. Demzufolge ist es möglich ein Dispersionsmediumharz zu erhalten, in dem ein Fullerenderivat mit Elektroneneinfangfähigkeit gleichmäßig nanodispergiert ist.
Hinsichtlich des Mischverfahrens in Schritt (II) gibt es keine besondere Beschränkung, jedoch schließen Beispiele dafür ein Verfahren, worin das polare Lösungsmittel, in dem Fullerenderivat dispergiert ist, zu dem Dispersionsmediumharz hinzugefügt wird und die Mischung durch einen Flügelrührer, Ultraschallbehandlung, einem Homogenisator, eine Kugelmühle und dergleichen gerührt und gemischt wird, wonach das Lösungsmittel durch Wärme oder dergleichen entfernt wird, und ein Verfahren ein, worin das polare Lösungsmittel, in dem das Fullerenderivat dispergiert ist, mit dem Dispersionsmediumharz gemischt wird und die Mischung geschmolzen und unter Rühren gemischt wird, wonach das Lösungsmittel durch Wärme oder dergleichen entfernt wird. Beispiele für das Schmelzkneten schließen ein Verfahren ein, in dem eine Mischung aus dem Fullerenderivat und dem Harz in einem Kneter, einem Bunbury-Mischer, einer Walze oder dergleichen geschmolzen und geknetet wird. Insbesondere im Hinblick auf die Dispergierbarkeit verwendet das Verfahren vorzugsweise eine Ultraschallbehandlung und insbesondere eine Ultraschallbehandlung bei einer Mischtemperatur von 10 bis 40°C für 0,5 bis 1 Stunde.
Anscheinend fängt das erhaltene Dispersionsmediumharz, in dem das Fullerenderivat gleichmäßig nanodispergiert ist, Elektronen ein und verhindert, dass Raumladungen in der Isolierschicht akkumulieren. Als Ergebnis kann die AC-Treeing-erzeugende Spannung, die die Isolierungsleistung und den Ladungsabbau kontrolliert, signifikant erhöht werden.
Ferner weist die Harzzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung eine dielektrische Durchschlagslebensdauer auf, die vorzugsweise 10-mal so lang oder länger, besonders bevorzugt 15-mal so lang oder länger, noch stärker bevorzugt 18-mal so lang oder länger und weiter bevorzugt 20-mal so lang oder länger wie die eines Harzes ohne das Fullerenderivat ist, gemessen gemäß den nachstehenden Messbedingungen. Ihre obere Grenze beträgt typischerweise 10.000 Stunden. Wenn zum Zeitpunkt der Messung ein Lösungsmittel in der Harzzusammensetzung vorhanden ist, muss dieses vor der Messung entfernt werden. Ferner bezeichnet der Begriff „Harz ohne das Fullerenderivat“ ein Harz, das durch Entfernen des Fullerenderivats aus der Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung, welche zu messen ist, erhalten wird (das System, dem das Fullerenderivat nicht hinzugefügt wird).
Messbedingungen
Die Harzzusammensetzung, die so ausgeformt ist, dass sie eine Größe von 50 × 50 × 0,2 bis 0,4 mm aufweist, wird als Probestück verwendet und in einem Wechselspannungsbereich von 10 bis 100 kV und bei einer Spannungsanstiegsgeschwindigkeit von 1 kV/sek und einer Frequenz von 60 Hz gemessen.
Die Harzzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung kann eine lange dielektrische Durchschlagslebensdauer realisieren. Daher kann geschlussfolgert werden, dass die Harzzusammensetzung in einem „Nanodispersion“-Zustand vorliegt, in dem das Fullerenderivat in Form eines Nanomaterials dispergiert ist. Die Nanodispersion umfasst auch einen Fall, in dem das Nanomaterial auf molekularer Ebene vorliegt.
Die Harzzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung kann zusätzlich zu dem oben beschriebenen Fullerenderivat und Dispersionsmedium optionale Komponenten, wie polare Lösungsmittel, Lösungsmittel außer polaren Lösungsmitteln, Weichmacher, Dispergiermittel, Antioxidantien, Wärmestabilisatoren, UV-Absorber, Verwitterungsstabilisatoren, Antitropfmittel, Formtrennmittel, Schmiermittel, Flammschutzmittel, Färbemittel, antimikrobielle Mittel, Antistatika und weitere Additive, Glasfaser, Kohlenstofffaser, eine organische Faser mit hohem Schmelzpunkt, Ruß, Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Ton, Talk, Shirasu-Ballon und Glas-Ballon, enthalten.
Da die polaren Lösungsmittel letztendlich während der Bildung der Produkte entfernt werden, gibt es keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Gehalts der polaren Lösungsmittel.
Solange die Effekte der vorliegenden Offenbarung nicht gehemmt werden, gibt es keine Beschränkung hinsichtlich der Gehalte der oben erwähnten optionalen Komponenten.
<Harzfarbe>
Die Harzfarbe der vorliegenden Offenbarung enthält als eine Hauptkomponente die Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, die wie oben beschrieben erhalten wird, das heißt, das Dispersionsmediumharz, in dem das Fullerenderivat nanodispergiert ist. Wenn das Dispersionsmediumharz, in dem das Fullerenderivat nanodispergiert ist, als eine Hauptkomponente in dieser Weise enthalten ist, ist es möglich, eine Harzfarbe zu erhalten, in der das Fullerenderivat nanodispergiert ist.
Der Begriff „Hauptkomponente“ bezeichnet eine Komponente, die die Eigenschaften des Materials signifikant beeinflusst, und typischerweise beträgt der Gehalt dieser Komponente vorzugsweise 50 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 60 Gew.-% oder mehr, noch stärker bevorzugt 70 Gew.-% oder mehr und am meisten bevorzugt 100 Gew.-% des Gesamtgehalts des Materials.
Der Gehalt des Fullerenderivats in der Harzfarbe (ausschließlich des Lösungsmittels) beträgt vorzugsweise 0,0001 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,001 bis 1 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 0,001 bis 0,5 Gew.-%. Wenn der Gehalt innerhalb des oben erwähnten Bereichs liegt, ist die Harzbeschichtung, die durch Verfestigung der Harzfarbe erhalten wird, bezüglich der Lebensdauer gegenüber Stoßspannung ausgezeichnet. Insbesondere wenn der Gehalt 0,001 Gew.-% oder mehr beträgt, kann die Lebensdauer der Harzbeschichtung gegenüber Stoßspannung 20-mal so lang wie die einer Harzbeschichtung ohne das Fullerenderivat oder länger sein. Ferner beträgt der Gehalt im Hinblick auf die Erhöhung der Teilentladungseinsatzspannung (Verhinderung der Ladungsakkumulation in der Isolierung) vorzugsweise 0,0001 bis 0,3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,0005 bis 0,2 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 0,001 bis 0,1 Gew.-%.
Wenn die Viskosität und weiteren Eigenschaften des Dispersionsmediumharzes, in dem das Fullerenderivat nanodispergiert ist, je nach Anwendung eingestellt werden, ist es möglich, eine Harzfarbe zu erhalten, in der das Fullerenderivat nanodispergiert ist.
<Harzbeschichtung>
In der vorliegenden Offenbarung weist die Harzbeschichtung, die durch Verfestigung der Harzfarbe gebildet wird, in der das Fullerenderivat nanodispergiert ist, eine Teilentladungsfestigkeit und Wärmebeständigkeit auf.
Hinsichtlich des Verfestigungsverfahrens gibt es keine besondere Beschränkung, jedoch schließen Beispiele dafür eine Desolvatation, Entschäumung, Lichthärtung und Wärmehärtung ein, unter denen eine Kombination aus Desolvatation und Entschäumung durch Erwärmen bevorzugt ist.
Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Bildung einer Harzbeschichtung ist zum Beispiel ein Verfahren, in dem die oben erwähnte Harzfarbe in ein Formwerkzeug oder dergleichen gegossen wird und (bei 80 bis 200°C für 24 bis 48 Stunden) unter Verwendung eines Niederdrucktrockners (0,1 Pa oder weniger) erwärmt wird, um entschäumt und desolvatisiert zu werden. Die erhaltene Harzbeschichtung weist eine Wärmebeständigkeit und Teilentladungsfestigkeit auf.
Es scheint, dass Nanopartikel des Fullerenderivats in der Harzbeschichtung in der Harzbeschichtung ohne Aggregation vorhanden sind, da die Elektronenaufnahmefähigkeit des Fullerenderivats proportional zur Oberfläche des Fullerengerüsts ist, was die Elektronenaufnahmefähigkeit pro Mol verbessert. Selbst wenn die oben erwähnte Harzfarbe während der Emaildrahtherstellung geknetet wird, aggregieren die Nanopartikel aus dem Fullerenderivat, die in der Farbe nanodispergiert sind, nicht und können in der Längsrichtung der Emaildrähte stabil existieren.
<Emaildraht>
Der Emaildraht der vorliegenden Offenbarung ist bezüglich der Wärmebeständigkeit und Teilentladungsfestigkeit ausgezeichnet, da die Harzbeschichtung mit Wärmebeständigkeit und Teilentladungsfestigkeit auf der Außenumfangsfläche des Leiters angeordnet ist.
Im Falle eines Emaildrahts wird ein Leiter kontinuierlich in die Harzfarbe eingetaucht, in der das Fullerenderivat nanodispergiert ist, und die überschüssige Harzfarbe wird entfernt, so dass die Dicke der Harzfarbe konstant gehalten wird, wonach der Leiter mit einem tunnelartigen Heizgerät zur kontinuierlichen Herstellung eines Emaildrahts mit Wärmebeständigkeit und Teilentladungsfestigkeit erwärmt und desolvatisiert wird.
Die durch Verfestigung der Harzfarbe erhaltene Harzbeschichtung weist eine Lebensdauer gegenüber Stoßspannung auf, die 20-mal so lang wie die von herkömmlichen Beschichtungen oder länger ist. Wenn ein Emaildraht, in dem die Harzbeschichtung der vorliegenden Offenbarung auf der Außenumfangsfläche des Leiters angeordnet ist, verwendet wird, ist es demzufolge möglich, ein Elektrofahrzeug unter Verwendung eines Motors mit hohem Drehmoment und hoher Drehzahl ohne Verringerung der Lebensdauer des Motors aufgrund von Stoßspannung, die durch die Wechselrichtersteuereinheit erzeugt wird, zu realisieren.
BEISPIELE
Nachfolgend wird die vorliegende Offenbarung mittels Beispielen ausführlicher beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist, solange sie nicht von ihrem Kern abweicht.
<Beispiel 1>
(Synthese des Fullerenderivats)
Ein Fullerenderivat zur Verwendung in der Harzzusammensetzung wurde durch das folgende Verfahren synthetisiert.
(Herstellung eines langkettigen Alkyl-veretherten Fullerenderivats)
Ein Fulleren (C₆₀) (Produktname: nanom purple ST) das als Ausgangsmaterial diente wurde von Frontier Carbon Corporation erworben.
Der erste Schritt zum Synthetisieren von polycyclosulfatiertem Fulleren (CS) wurde wie folgt gemäß Referenzbeispiel 1 und den Beispielen von JP-A-2005-251505 durchgeführt.
Zunächst wurden 5 g Fulleren (C₆₀) mit 75 ml 60-gew.-%-iger rauchender Schwefelsäure in einer Stickstoffatmosphäre bei 60°C für 3 Tage unter Rühren umgesetzt. Als nächstes wurde das resultierende Reaktionsprodukt tropfenweise in 500 ml Diethylether in einem Eisbad unter Erhalt eines Niederschlages hinzugefügt. Der resultierende Niederschlag wurde durch Zentrifugation abgetrennt, und die Abscheidung wurde durch Hinzufügen von insgesamt etwa 1.000 ml wasserfreiem Diethylether in mehreren Portionen gewaschen, ferner mit etwa 300 ml Diethylether / Acetonitril = 2/1-Mischlösungsmittel gewaschen und vakuumgetrocknet, um eine Probe (CS) zu erhalten.
Das Infrarotabsorptionsspektrum (IR-Spektrum) der erhaltenen Probe (CS) war in guter Übereinstimmung mit dem Infrarotabsorptionsspektrum (IR) in 1 von JP-A-2005-251505 , was bedeutet, dass das erhaltene Material polycyclosulfatiertes Fulleren (CS) ist.
Als nächstes wurde der zweite Schritt zum Synthetisieren von Hexyl-verethertem Fullerenhydroxid (HexC₆₀) wie folgt durchgeführt.
Zunächst wurden 2 g des erhaltenen polycyclosulfatierten Fullerens (CS) mit 20 ml Hexanol in einer Stickstoffatmosphäre bei 80°C für 2 Tage unter Rühren umgesetzt. Das Reaktionsprodukt wurde mit etwa 910 ml Methanol gemischt und zentrifugiert, um das Niederschlagsprodukt zu sammeln und nicht-umgesetztes Hexanol zu entfernen, und dann wurde Schwefelsäure mit Wasser herausgewaschen, bis der pH-Wert 6,5 erreichte, um 0,95 g Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid (HexC₆₀) zu erhalten.
Das Hexyl-veretherte Fullerenhydroxid (HexC₆₀) wurde anhand der Infrarotabsorptionsspektrum (IR-Spektrum)-Messung identifiziert, und seine Strukturformel wurde mittels Elementaranalysemessung als C₆₀[O(CH₂) ₅CH₃]₄(OH)₅ bestimmt, was bedeutet, dass das erhalten Material Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid (HexC₆₀) ist.
(Herstellung einer Harzzusammensetzung und eines Harzzusammensetzungsfilms)
Zunächst wurden 1,57 mg Hexyl-verethertes Fullerenhydroxidderivat (HexC₆₀) zu 1.000 g N-Methyl-2-pyrrolidon (SP-Wert: 11,2) hinzugefügt und einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine 0,000157 gew.-%ige Lösung herzustellen. Dann wurden 30,79 g dieser Lösung zu 30,79 g Polyamidimidharz (Pyromax HR-11 (Konzentration: 15 Gew.-%) hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) hinzugefügt, und die resultierende Lösung wurde mittels Ultraschallbehandlung gelöst.
Diese Harzlösung wurde in eine ausgehöhlte 120×120×10 mm-TEFLON (eingetragene Handelsmarke)-Platte gegossen und bei 140°C unter Verwendung eines Niederdrucktrockners entschäumt und desolvatisiert, um einen Film mit einer Dicke von 0,328 mm herzustellen, der ein Hexyl-verethertes Fullerenhydroxidderivat (HexC₆₀) in einer Menge von 0,0083 mmol/kg (0,001 Gew.-%) in Bezug auf das Polyamidimidharz enthielt.
(Dielektrische Durchschlagslebensdauer des Films)
Eine Filmprobe, die zu einer Größe von 50 mm×50 mm zugeschnitten wurde, wurde der Durchschlagspannungsmessung (auch als „Stehspannungsmessung“ bezeichnet) unter Verwendung eines Wechselstromhochspannungsgenerators („100 kV 20 kVA“, hergestellt von Tokyo Henatsuki K.K.) unter den Bedingungen Elektrode: in elektrisch isolierendem Öl, Spannungsanstiegsgeschwindigkeit: 1 kV/sek, Strom: Wechselstrom und Frequenz: 60 Hz unterzogen.
Die dielektrische Durchschlaglebensdauer wurde aus der Durchschlagspannungsmessung nach der nachstehenden Prozedur erhalten.

(1) Messung der Durchschlagspannung der Probe,
(2) Messung der Zeit bis zum Durchschlag bei einer angelegten Spannung, die nicht größer als die Durchschlagspannung ist (an mehreren Punkten),
(3) Ermitteln einer Gleichung, die die angelegte Spannung und die Durchschlagzeit in Beziehung setzt,
(4) Bestimmung der Durchschlagzeit unter Verwendung von 30 kV/mm als Schwellenwert und Verwendung dieser als Lebensdauer.

(Teilentladungseinsatzspannung des Films)
Die Teilentladungseinsatzspannung wurde unter Verwendung eines Entladungsdetektors „B010“ (hergestellt von Fujikura Dia Cable Ltd., obere Elektrode: 20 mmϕ Kugel und untere Elektrode: 25 mmϕ Zylinder) gemessen.
Die Messbedingungen waren wie folgt: Spannungsanstiegsgeschwindigkeit 2 kV/12 sek (10 kV/min) → gehalten für 5 sek (2 kV) → Spannungsabfallgeschwindigkeit: 2 k/12 sek (10 kV/min) und Frequenz: 60 Hz.
Die Spannung (Schwellenwert) bei einer Ladung von 100 pC wurde als Teilentladungseinsatzspannung angenommen.
Diese Messergebnisse zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer 20 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 3,89 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse.
<Beispiel 2>
Ein Film mit einer Dicke von 0,293 mm, der ein Hexyl-verethertes Fullerenhydoxidderivat (HexC₆₀) in einer Menge von 0,083 mmol/kg (0,01 Gew.-%) in Bezug auf das Polyamidimidharz enthielt, wurde in ähnlicher Weise wie der von Beispiel 1 hergestellt.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer 33 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 3,65 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse.
<Beispiel 3>
Ein Film mit einer Dicke von 0,319 mm, der ein Hexyl-verethertes Fullerenhydoxidderivat (HexC₆₀) in einer Menge von 0,827 mmol/kg (0,1 Gew.-%) in Bezug auf das Polyamidimidharz enthielt, wurde in ähnlicher Weise wie der von Beispiel 1 hergestellt.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer 56 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 4,40 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse
<Beispiel 4>
Ein Film mit einer Dicke von 0,317 mm, der ein Hexyl-verethertes Fullerenhydoxidderivat (HexC₆₀) in einer Menge von 4,136 mmol/kg (0,5 Gew.-%) in Bezug auf das Polyamidimidharz enthielt, wurde in ähnlicher Weise wie der von Beispiel 1 hergestellt.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer 375 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 3,51 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse
<Beispiel 5>
Ein Hexyl-verethertes Fullerenderivat (HBC₆₀) ohne eine Hydroxylgruppe wurde aus Fullerenbromid und wasserfreiem Hexanol gemäß JP-A-2014-72865 hergestellt.
Die Strukturformel des resultierenden Materials wurde aus der Infrarotabsorptionsspektrum (IR-Spektrum)-Messung und der Elementaranalysemessung als C₆₀[O(CH₂)₅CH₃]₁₂ bestimmt, was bedeutet, dass dieses Material ein Hexyl-verethertes Fullerenderivat (HBC₆₀) ohne eine Hydroxylgruppe ist.
Ein Film mit einer Dicke von 0,357 mm, der ein Hexyl-veretherten Fullerenderivat (HBC₆₀) ohne eine Hydroxylgruppe in einer Menge von 0,518 mmol/kg (0,1 Gew.-%) in Bezug auf das Polyamidimidharz enthielt, wurde in ähnlicher Weise wie der von Beispiel 1 hergestellt.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer 15 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 3,82 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse.
<Beispiel 6>
Ein Octyl-verethertes Fullerenhydroxidderivat (OctC₆₀) wurde aus cyclosulfatiertem Fulleren (CS) und Octanol in ähnlicher Weise wie das von Beispiel 1 synthetisiert.
Die Strukturformel des resultierenden Materials wurde aus der Infrarotabsorptionsspektrum (IR-Spektrum)-Messung und der Elementaranalysemessung als C₆₀[O(CH₂)₅CH₃]₄(OH)₂ bestimmt, was bedeutet, dass dieses Material ein Octyl-verethertes Fullerenhydroxidderivat (OctC₆₀) ist.
Ein Film mit einer Dicke von 0,256 mm, der ein Octyl-verethertes Fullerenhydroxidderivat (OctC₆₀) in einer Menge von 0,787 mmol/kg (0,1 Gew.-%) in Bezug auf das Polyamidimidharz enthielt, wurde in ähnlicher Weise wie der von Beispiel 1 hergestellt.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer 60 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 3,94 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse.
<Beispiel 7>
Ein Film mit einer Dicke von 0,317 mm, der einen Phenyl-C₆₁-Buttersäuremethylester (PCBM) in einer Menge von 1,098 mmol/kg (0,1 Gew.-%) in Bezug auf das Polyamidimidharz enthielt, wurde in ähnlicher Weise wie der von Beispiel 1 hergestellt.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer 17 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 3,72 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse.
Der PCBM (Produktname: nanom spectra E102) wurde von Frontier Carbon Corporation erworben.
<Vergleichsbeispiel 1>
In ähnlicher Weise wie Beispiel 1 wurden 30,79 g N-Methyl-2-pyrrolidon zu 30,79 g Polyamidimidharz (Pyromax HR-11 (Konzentration: 15 Gew.-%) hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) hinzugefügt, und die resultierende Harzlösung wurde mittels Ultraschallbehandlung gelöst. Diese Harzlösung wurde in eine ausgehöhlte 120×120×10 mm-TEFLON (eingetragene Handelsmarke)-Platte gegossen und bei 140°C unter Verwendung eines Niederdrucktrockners entschäumt und desolvatisiert, um einen Film mit einer Dicke von 0,295 mm herzustellen.

Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer 0,88 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 3,61 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse. Tabelle 1

	Fullerenderivat			Dielektrische Durchschlagslebensdauer (h)	Multiplikator *²	Teilentladungseinsatzspannung (kV/mm)
	Zusammensetzung	Gehalt
	Zusammensetzung	Gew. -%*¹	mmol/kg
Bsp. 1	Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid	0,001	0,0083	20	23	3,89
Bsp. 2		0,01	0,083	33	38	3,65
Bsp. 3		0,1	0,827	56	64	4,40
Bsp. 4		0,5	4,136	375	426	3,51
Bsp. 5	Hexyl-verethertes Fulleren	0,1	0,518	15	17	3,82
Bsp. 6	Octyl-verethertes Fullerenhydroxid	0,1	0,787	60	68	3,94
Bsp. 7	Phenyl-C₆₁-buttersäuremethylester	0,1	1,098	17	19	3,72
Vgl. - Bsp. 1	kein	0	0	0,88	1	3,61

*¹: Fullerenderivatgehalt (Gew.-%) in Harzzusammensetzung
*²: Multiplikator, wenn die dielektrische Durchschlagslebensdauer von Vgl.-Bsp. 1 als „1“ angenommen wird

Aus den in der obigen Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, dass alle Beispiele 1 bis 7 eine dielektrische Durchschlagslebensdauer von 10 Stunden oder länger, das heißt, eine ausgezeichnete dielektrische Durchschlagslebensdauer aufwiesen. Wenn ferner die dielektrische Durchschlagslebensdauer von Vergleichsbeispiel 1, das lediglich durch ein Harz ohne ein Fullerenderivat gebildet wurde, als „1“ angenommen wurde, wiesen alle Beispiele 1 bis 7 einen hohen Multiplikator auf, und es ist ersichtlich, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer, verglichen mit der von Vergleichsbeispiel 1, signifikant verbessert ist.
Ferner ist aus den Beispielen 1 bis 3 und 5 bis 7 ersichtlich, dass es möglich ist, eine ausgezeichnete dielektrische Durchschlagslebensdauer zu erhalten und die Teilentladungseinsatzspannung zu erhöhen, selbst wenn die Menge an hinzugefügtem Fullerenderivat klein ist (0,1 Gew.-% oder weniger).
<Beispiel 8>
(Herstellung einer Epoxidharzzusammensetzung und einer Epoxidharzzusammensetzungsplatte)
Zunächst wurden 25,2 mg Hexyl-verethertes Fullerenhydroxidderivat (HexC₆₀) zu 28 g N-Methyl-2-pyrrolidon (SP-Wert: 11,2) hinzugefügt und einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Lösung herzustellen. Diese Lösung wurde zu 28,01 g Epoxidharz-Basis (jER828, hergestellt von Mitsubishi Chemical Holdings Corporation) hinzugefügt, und die resultierende Harzlösung wurde einer Ultraschallbehandlung unterzogen und bei 160°C unter Verwendung eines Niederdrucktrockners entschäumt und desolvatisiert, um ein Komposit aus dem Hexyl-veretherten Fullerenderivat und der Epoxidharz-Basis herzustellen. Dann wurden 22,41 g Härtungsmittel (HN-2200, hergestellt von Hitachi Chemical Company, Ltd.) und 0,28 g 1-(2-Cyanoethyl)-2-ethyl-4-methylimidazol (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), das als Härtungsbeschleuniger diente, zu diesem Komposit hinzugefügt, und die resultierende Harzlösung wurde einer Ultraschallbehandlung unterzogen und bei 50°C entschäumt, um eine Harzzusammensetzung zu erhalten.
Der Gehalt des Hexyl-veretherten Fullerenderivats betrug 0,05 Gew.-% der Harzzusammensetzung (Feststoffgehalt), und der Gehalt des Hexyl-veretherten Fullerenderivats in einem gehärteten Produkt nach Wärmehärtung, die als nächstes beschrieben wird, betrug ebenso 0,05 Gew.-%.
Die Harzzusammensetzung wurde in eine Teflon-Platte gegossen und bei 70°C für 15 Stunden wärmegehärtet, um eine Epoxidharzplatte (gehärtetes Produkt) mit einer Dicke von 1,348 mm herzustellen.
(Dielektrische Durchschlagslebensdauer der Platte)
Eine Plattenprobe, die zu einer Größe von 50 mm×50 mm zugeschnitten wurde, wurde der Durchschlagspannungsmessung unter Verwendung eines Wechselstromhochspannungsgenerators („100 kV 20 kVA“, hergestellt von Tokyo Henatsuki K.K.) unter den Bedingungen Elektrode: in elektrisch isolierendem Öl, Spannungsanstiegsgeschwindigkeit: 1 kV/sek, Strom: Wechselstrom und Frequenz: 60 Hz unterzogen.
Die dielektrische Durchschlagslebensdauer wurde aus den oben erwähnten Durchschlagspannungsmessergebnissen nach der in (1) bis (4) unter „Dielektrische Durchschlagslebensdauer des Films“ von Beispiel 1 beschriebenen Prozedur erhalten, mit der Ausnahme, dass der Schwellenwert auf 15 kV/mm eingestellt wurde.
(Teilentladungseinsatzspannung der Platte)
Die Teilentladungseinsatzspannung wurde unter denselben Bedingungen wie solche, die unter „Teilentladungseinsatzspannung des Films“ von Beispiel 1 beschrieben werden, gemessen, mit der Ausnahme, dass die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit auf 0,05 kV/sek eingestellt wurde.
Diese Messergebnisse zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer in der Stehspannungsmessung 4,08×10⁴ Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 1,96 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 2 zeigt die Messergebnisse.
<Beispiel 9>
Eine Epoxidharzplatte mit einer durchschnittlichen Dicke von 1,312 mm, die 50,4 mg Hexyl-verethertes Fullerenhydoxid (HexC₆₀) (ein Gehalt von 0,1 Gew.-% der Harzzusammensetzung) enthielt, wurde in ähnlicher Weise wie die von Beispiel 8 hergestellt.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer bei der Stehspannungsmessung 7,39×10⁶ Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 2,11 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 2 zeigt die Messergebnisse.
<Vergleichsbeispiel 2>
Eine Epoxidharzplatte mit einer durchschnittlichen Dicke von 1,318 mm wurde in ähnlicher Weise wie die von Beispiel 8 hergestellt, mit der Ausnahme, dass kein Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid (HexC₆₀) verwendet wurde.

Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer bei der Stehspannungsmessung 4,86 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 1,93 kV/mm betrug. Die nachstehende Tabelle 2 zeigt die Messergebnisse. Tabelle 2

	Fullerenderivat			Dielektrische Durchschlagslebensdauer (h)	Multiplikator *2	Teilentladungseinsatzspannung (kV/mm)
	Zusammensetzung	Gehalt
	Zusammensetzung	Gew. -%*¹	mmol/kg
Bsp. 8	Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid	0,05	0,414	4,08×10⁴	8,40×10³	1,96
Bsp. 9	Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid	0,1	0,827	7,39×10⁴	1,52×10⁶	2,11
Vergl.-Bsp. 2	keine	0	0	4,86	1	1,93

*1: Fullerenderivatgehalt (Gew.-%) in Harzzusammensetzung
*2: Multiplikator, wenn die dielektrische Durchschlagslebensdauer von Vgl.-Bsp. 2 als „1“ angenommen wird

Aus den in der obigen Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Epoxidplatten der Beispiele 8 und 9 beide eine sehr lange dielektrische Durchschlagslebensdauer aufwiesen, das heißt, eine ausgezeichnete dielektrische Durchschlagslebensdauer aufwiesen. Wenn ferner die dielektrische Durchschlagslebensdauer von Vergleichsbeispiel 2, das lediglich durch ein Harz ohne ein Fullerenderivat gebildet wurde, als „1“ angenommen wird, wiesen alle Beispiele 1 bis 7 einen sehr hohen Multiplikator auf, und es ist ersichtlich, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer, verglichen mit der von Vergleichsbeispiel 2, signifikant verbessert ist.
<Beispiel 10>
(Herstellung einer Emaildrahtbeschichtungslösung)
Zunächst wurden 4,64 mg Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid (HexC₆₀) (ein Gehalt von 0,05 Gew.-% der Harzzusammensetzung) derselben Charge wie in Beispiel 1 zu 10 g N-Methyl-2-pyrrolidon hinzugefügt und einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Additivlösung herzustellen. Diese Lösung wurde zu 61,55 g Polyamidimidharz (Pyromax HR-11 (Konzentration: 15 Gew.-%) hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) hinzugefügt, und die resultierende Harzlösung wurde einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Beschichtungslösung herzustellen.
(Herstellung des Emaildrahts)
Ein oberflächenunbehandelter Kupferdraht (#20, Durchmesser 0,9 mm, hergestellt von Daidohant Co., Ltd.) wurde in die Beschichtungslösung eingetaucht und dann in eine Matrize (Lochdurchmesser: 1,2 mm) platziert. Anschließend wurde der Draht unter Verwendung eines Trockners bei 230°C getrocknet, um einen Emaildraht mit einer gleichmäßigen Beschichtung mit einer Dicke von etwa 30 bis 40 µm herzustellen.
(Dielektrische Durchschlagslebensdauer des Emaildrahts)
Die Stehspannung (dielektrische Durchschlagslebensdauer) eines verdrillten Emaildrahts, der 8-mal verdrillt war, wie in JIS C3216-5 definiert wird, wurde unter Verwendung einer Stehspannung und eines Isolationswiderstandsprüfgeräts (Kikusui Electronics Corporation , TOS5302 (Frequenz 60 Hz)) gemessen.
Die dielektrische Durchschlagslebensdauer wurde aus den oben erwähnten Durchschlagspannungsmessergebnissen nach der in (1) bis (4) unter „Dielektrische Durchschlagslebensdauer des Films“ von Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass der Schwellenwert auf 50 kV/mm eingestellt wurde.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlaglebensdauer zeigten, dass die dielektrische Durchschlaglebensdauer bei der Stehspannungsmessung 66 Stunden betrug. Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Messergebnisse.
<Beispiel 11>
In ähnlicher Weise wie Beispiel 10 wurden 9,28 mg Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid (HexC₆₀) (ein Gehalt von 0,1 Gew.-% der Harzzusammensetzung) zu 10 g N-Methyl-2-pyrrolidon hinzugefügt und einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Additivlösung herzustellen. Diese Lösung wurde zu 61,55 g Polyamidimidharz (Pyromax HR-11 (Konzentration: 15 Gew.-%) hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) hinzugefügt, und die resultierende Harzlösung wurde einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Beschichtungslösung herzustellen. Diese Beschichtungslösung wurde verwendet, um einen Emaildraht mit einer gleichmäßigen Beschichtung mit einer Dicke von etwa 30 bis 40 µm herzustellen.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer bei der Stehspannungsmessung 102 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 0,54 kV betrug.
Die Teilentladungseinsatzspannung wurde unter denselben Bedingungen wie solche, die unter „Teilentladungseinsatzspannung der Platte“ von Beispiel 8 beschrieben werden, gemessen.
<Beispiel 12>
In ähnlicher Weise wie Beispiel 10 wurden 46,4 mg Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid (HexC₆₀) (ein Gehalt von 0,5 Gew.-% der Harzzusammensetzung) zu 10 g N-Methyl-2-pyrrolidon hinzugefügt und einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Additivlösung herzustellen. Diese Lösung wurde zu 61,55 g Polyamidimidharz (Pyromax HR-11 (Konzentration: 15 Gew.-%) hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) hinzugefügt, und die resultierende Harzlösung wurde einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Beschichtungslösung herzustellen. Diese Beschichtungslösung wurde verwendet, um einen Emaildraht mit einer gleichmäßigen Beschichtung mit einer Dicke von etwa 30 bis 40 µm herzustellen.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer bei der Stehspannungsmessung 444 Stunden betrug. Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Messergebnisse.
<Beispiel 13>
In ähnlicher Weise wie Beispiel 10 wurden 9,28 mg Octyl-verethertes Fullerenhydroxid (OctC₆₀) (ein Gehalt von 0,1 Gew.-% der Harzzusammensetzung) zu 10 g N-Methyl-2-pyrrolidon hinzugefügt und einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Additivlösung herzustellen. Diese Lösung wurde zu 61,55 g Polyamidimidharz (Pyromax HR-11 (Konzentration: 15 Gew.-%) hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) hinzugefügt, und die resultierende Harzlösung wurde einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Beschichtungslösung herzustellen. Diese Beschichtungslösung wurde verwendet, um einen Emaildraht mit einer gleichmäßigen Beschichtung mit einer Dicke von etwa 30 bis 40 µm herzustellen.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer bei der Stehspannungsmessung 3.389 Stunden betrug. Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Messergebnisse.
<Beispiel 14>
In ähnlicher Weise wie Beispiel 10 wurden 9,28 mg Phenyl-C₆₁-Buttersäuremethyl-verestertes Fullerenderivat (PCBM) (ein Gehalt von 0,1 Gew.-% der Harzzusammensetzung) zu 10 g N-Methyl-2-pyrrolidon hinzugefügt und einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Additivlösung herzustellen. Diese Lösung wurde zu 61,55 g Polyamidimidharz (Pyromax HR-11 (Konzentration: 15 Gew.-%) hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) hinzugefügt, und die resultierende Harzlösung wurde einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um eine Beschichtungslösung herzustellen. Diese Beschichtungslösung wurde verwendet, um einen Emaildraht mit einer gleichmäßigen Beschichtung mit einer Dicke von etwa 30 bis 40 µm herzustellen.
Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer bei der Stehspannungsmessung 1,41 Stunden betrug. Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Messergebnisse.
<Vergleichsbeispiel 3>
Ein Emaildraht mit einer gleichmäßigen Beschichtung mit einer Dicke von etwa 30 bis 40 µm wurde in ähnlicher Weise wie der von Beispiel 10 hergestellt, mit der Ausnahme, dass kein Hexyl-verethertes Fullerenhydroxid (HexC₆₀) verwendet wurde.

Die Messergebnisse für die dielektrische Durchschlagslebensdauer und die Teilentladungseinsatzspannung zeigten, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer bei der Stehspannungsmessung 0,48 Stunden betrug und die Teilentladungseinsatzspannung 0,45 kV betrug. Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Messergebnisse. Tabelle 3

	Fullerenderivat			Dielektrische Durchschlagslebensdauer (h)	Multiplikator *2	Teilentladungseinsatzspannung (kV/mm)
	Zusammensetzung	Gehalt
	Zusammensetzung	Gew.-% *1	mmol/kg
Bsp. 10	Hexyl-verethertes	0,05	0,414	66	138	-
Bsp. 11	Hexyl-verethertes	0,1	0,827	102	214	0,54
Bsp. 12	Fullerenhydroxid	0,5	4,136	444	936	-
Bsp. 13	Octyl-verethertes Fullerenhydroxid	0,1	0,787	3.389	7.135	-
Bsp. 14	Phenyl-C₆₁buttersäuremethylester	0,1	1,098	1,41	3	-
Vgl. - Bsp. 3	kein	0	0	0,48	1	0,45

*¹: Fullerenderivatgehalt (Gew.-%) in Harzzusammensetzung
*²: Multiplikator, wenn die dielektrische

Durchschlagslebensdauer von Vgl.-Bsp. 3 als „1“ angenommen wird
Aus den in der obigen Tabelle 3 dargestellten Ergebnissen wird ersichtlich, dass alle Emaildrähte der Beispiele 10 bis 13 eine dielektrische Durchschlagslebensdauer von 50 Stunden oder länger aufwiesen, das heißt, eine ausgezeichnete dielektrische Durchschlagslebensdauer aufwiesen. Wenn ferner die dielektrische Durchschlagslebensdauer des Emaildrahts (Vergleichsbeispiel 3), der durch eine Harzzusammensetzung ohne ein Fullerenderivat gebildet wurde, als „1“ angenommen wurde, wiesen alle Beispiele 10 bis 14 einen hohen Multiplikator auf, und es ist ersichtlich, dass die dielektrische Durchschlagslebensdauer der Emaildrähte, verglichen mit der von Vergleichsbeispiel 3, signifikant verbessert ist.
Ferner ist aus Beispiel 11 ersichtlich, dass es möglich ist, die Teilentladungseinsatzspannung, verglichen mit Vergleichsbeispiel 3 ohne ein Fullerenderivat, zu erhöhen, selbst wenn die Menge an Fullerenderivat, das dem Emaildraht hinzugefügt wurde, klein ist (0,1 Gew.-%).
Spezifische Aspekte der vorliegenden Offenbarung wurden in den oben beschriebenen Beispielen beschrieben, jedoch sind die oben beschriebenen Beispiele lediglich Beispiele und sollen nicht so ausgelegt werden, dass sie die vorliegende Offenbarung beschränken. Verschiedene Abänderungen, die den Fachleuten naheliegend sind, sollen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
Die Harzzusammensetzung, die Harzfarbe, die Harzbeschichtung und der Emaildraht, erhalten durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Offenbarung, können einen Rückgang der Lebensdauer einer Isolierung gegenüber Stoßspannung unterdrücken, und daher können die vorteilhaft in jeder der folgenden Anwendungen, einschließlich Materialien für Automobile, Materialien für elektrische und elektronische Geräte und Materialien für Industriemaschinen, verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4061981 [0011]
JP 2005251505 A [0076, 0078]
JP 201472865 A [0096]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung, die ein Fullerenderivat und ein Harz enthält, das eine Affinität für ein polares Lösungsmittel aufweist, umfassend: einen Schritt (I) zum Dispergieren eines Fullerenderivats in einem polaren Lösungsmittel und einen Schritt (II) zum Mischen des polaren Lösungsmittels, in dem das Fullerenderivat dispergiert ist, mit einem Harz, das eine Affinität für das polare Lösungsmittel aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Fullerenderivat ein durch die nachstehende allgemeine Formel (1) ausgedrücktes Fulleren ist: C_n[O(CH₂)_xCH₃]_y(OH)_z (1) worin n eine ganze Zahl von 60 oder größer ist, x eine ganze Zahl von 3 oder größer ist, y eine ganze Zahl von 1 oder größer ist und z eine ganze Zahl von 0 oder größer ist.
Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das polare Lösungsmittel ein Lösungsmittel mit einer Amidbindung ist.
Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das polare Lösungsmittel N-Methyl-2-pyrrolidon ist.
Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, erhalten durch das Verfahren zur Herstellung einer Fullerenderivat-haltigen Harzzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung, umfassend: ein Fullerenderivat und ein Harz, das eine Affinität für ein polares Lösungsmittel aufweist, wobei die Harzzusammensetzung eine dielektrische Durchschlagslebensdauer aufweist, die 10-mal so lang wie eine dielektrische Durchschlagslebensdauer eines Harzes ohne das Fullerenderivat oder länger ist, gemessen gemäß den nachstehenden Messbedingungen: eine Harzzusammensetzung, die so ausgeformt ist, dass sie eine Größe von 50 × 50 × 0,2 bis 0,4 mm aufweist, wird als Probekörper verwendet und in einem Wechselspannungsbereich von 10 bis 100 kV und bei einer Spannungsanstiegsgeschwindigkeit von 1 kV/sek und einer Frequenz von 60 Hz gemessen.
Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das Fullerenderivat in einer Menge von 0,0001 bis 5 Gew.-% der Harzzusammensetzung enthalten ist.
Harzfarbe, umfassend als eine Hauptkomponente die Fullerenderivat-haltige Harzzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7.
Harzbeschichtung, erhalten durch Verfestigung der Harzfarbe gemäß Anspruch 8.
Emaildraht, umfassend: einen Leiter und die Harzbeschichtung gemäß Anspruch 9, angeordnet auf einer Außenumfangsfläche des Leiters.