DE1765661C - Dielektrische Massen - Google Patents

Description

R¹ R³ R⁴

A-C=C-H

IO

R²

aufgebaut ist, wobei in dieser Formel bedeutet A = ein ein- oder mehrkerniges aromatisches Ringsystem, R¹ und R² = Wasserstoff oder Alkyl- oder Alkenylgruppen, die miteinander zu einem Ring verbunden sein können, R³ = Wasserstoff oder eine Alkylgruppe und R⁴ = Wasserstoff oder eine Alkyl- oder Alkenylgruppe, die mit A zu einem Ring verbunden sein können oder Sauerstoff, der mit A zu einem Ring verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Kohlenwasserstofföls 10 bis 75% und der Anteil des Polymerisats 90 bis 25% beträgt.

2. Dielektrische Masse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat mit dem Kohlenwasserstofföl bei einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes der Mischung gemischt ist.

3. Dielektrische Masse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat in gelöster Form mit dem Kohlenwasserstofföl gemischt und das Lösungsmittel abgedampft ist.

4. Dielektrische Masse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung des entsprechenden Monomeren in dem Kohlenwasserstofföl polymerisiert ist.

40 peraturcn in Kohlenwasserstoffölen nicht unbegrenzt löslich sind. Der Kombination dieser Polymerisate mit Kohlenwasserstoffölen in Form von Gemischen stand bisher die Erfahrungstatsache entgegen, wonach bei dem Versuch, eine Mischung aus einer Flüssigkeit mit einem darin unlöslichen Polymerisat herzustellen, z. B. durch Polymerisation des betreffenden Monomeren in der Flüssigkeit, stets eine weitgehende Entmischung und Abscheidung des Polymerisats auftritt.

So sind aus der deutschen Auslegeschnft 1 011 493 Tränkmittel für ein aus geschichteten Stoffen aufgebautes Dielektrikum elektrischer Kabel, insbesondere Starkstromkabel, bekannt, die aus einem öl mit einem Zusatz monomerer, polymerisationsfähiger, öHöslicher Substanzen bestehen. Das in dem Tränkmittel enthaltene Monomere wird durch Wärmeanwendung polymerisiert. Diese Tränkmittel können Zusätze von etwa 5% an monomerem Styrol enthalten. Nach der Wärmepolymerisation tritt jedoch bei hohen Olgehalten eine Entmischung auf, so daß keine einheitlichen Massen erhalten werden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, dielektrische Massen zu schaffen, welche homogene Konsistenz aufweisen, sich nicht unter ölausscheidung entmischen und bei erhöhter Temperatur plastisch oder gießbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anteil des Kohlenwasserstofföls 10 bis 75% und der Anteil des Polymerisats 90 bis 25% beträgt.

Versuche haben gezeigt, daß Mischungen mit einem höheren ölgehalt keine einheitlichen Massen liefern. Es tritt vielmehr mit zunehmendem Olgehalt eine erhebliche Entmischung auf, wobei sich neben dem" festen Polymerisat mit eingeschlossenen öltröpfchen auch ziemliche Mengen an flüssigem öl abscheiden. Dies geht beispielsweise aus folgender Versuchsreihe hervor:

Die Erfindung betrifft eine dielektrische Masse, welche ein Kohlenwasserstofföl und ein in diesem bei Raumtemperatur nicht unbegrenzt lösliches Polymerisat enthält, das aus Monomeren der allgemeinen chemischen Formel

Mineralöl	Vinvltoluol	Festes	Abgeschiedenes
(Univolt 84)		Polymerisat	Ol
45 90 Teile	10 Teile	4,5 Teile	95,5 Teile
80 Teile	20 Teile	29 Teile	71 Teile
70 Teile	30 Teile	100 Teile	—
60 Teile	40 Teile	100 Teile	—

R¹

R³ R⁴

. I I

A-C=C-H

aufgebaut ist, wobei in dieser Formel bedeutet A = ein ein- oder mehrkerniges aromatisches Ringsystem, R¹ und R² = Wasserstoff oder Alkyl- oder Alkenylgruppen, die miteinander zu einem Ring verbunden sein können, R³ = Wasserstoff oder eine Alkylgruppe und R⁴ = Wasserstoff oder eine Alkyl- oder Alkenylgruppe, die mit A zu einem Ring verbunden sein können oder Sauerstoff, der mit A zu einem Ring verbunden ist.

Kohlenwasserstofföle dienen in vielen Fällen als Dielektrikum mit sehr guten elektrischen Eigenschaften Andererseits sind zahlreiche Polymerisate bekannt, die bei den normalen Anwendungstem-

50 Die Mischungen deir angegebenen Zusammensetzungen wurden mit 0,25% Methyläthylketonperoxyd 15 Stunden lang ben 120° C polymerisiert. Daraus ergibt sich, daß die dielektrischen Massen gemäß Erfindung gegenüber den bekannten Tränkmitteln den besonderen und auch in hohem Maße überraschenden Vorteil aufweisen, daß keine störende ölabscheidung auftritt. Dies ist im übrigen auch aus den nachfolgenden Beispielen 15 und 16 zu entnehmen, wo man bei einem Gehalt von 5% Styrol bzw. Vinyltoluol weiche, weiße Massen erhält, die sich durch starkes Rühren verflüssigen. Derartige Massen können somit niemals als Dielektrikum eingesetzt werden, da ihnen die dafür notwendige Stabilität fehlt.

Darüber hinaus eigjien sich die dielektrischen Massen, die bei erhöhter Temperatur gummiartig, plastisch oder gießbar sind, besonders gut für eine

3 4

einfache, unkomplizierte Verarbeitung. Vor allem anschließende Polymerisation wesentlich erhöht

die zuletzt genannte Fähigkeit der Eignung als Ver- werden.

gußmasse ist zweifelsohne von erheblich technischer Im Gegensatz zu den reinen Monomeren, bei

Bedeutung. denen die Polymerisation häufig unter starker Er-

Daß sich nicht alle Monomeren zur Herstellung s wärmung bis zum explosionsartigen Verlauf erfolgt, der erfindungsgemäßen dielektrischen Massen eignen, läßt sich die Polymerisation der Öl-Monomerenist auch dem nachfolgenden Beispiel 4 der vorliegen- Mischung infolge der nur geringen Erwärmung gut den Anmeldung zu entnehmen. Obwohl sich zahl- beherrschen. Die Polymerisation kann in bekannter reiche der unter a) bis k) aufgeführten Monomeren, Weise durch radikalische Initiatoren, wie Peroxyde vor allem aber Laurylmethacrylat, Decylmethacrylat, io oder Azoverbindungen, bei erhöhter Temperatur NonyJmethacrylat usw. in öl lösen, ergeben der- oder in Anwesenheit von Aktivatoren, wie Kobaltartige öllösliche Monomere nach dei Polymerisation verbindungen oder Aminen, bei Raumtemperatur keineswegs immer brauchbaie Dielektrika.. Es sind ausgelöst werden.
vielmehr nur einige wenige ausgewählte Monomere „ - - , ,
geeignet, die — und dazu noch nur in besonderen 15 e 1 s ρ 1 e
Mischungsverhältnissen — die erfindungsgemäßen Die Mischung von 50 g Styrol, 0,15 g Methyldielektrischen Massen mit ihren besonderen Eigen- äthylketonperoxyd, 50%ig, und 40 g eines Mineralschaften liefern. Öls wurde 48 Stunden auf 120⁰C erwärmt. Das

Geeignete Polymerisate sind z.B. die Polymeri- Mineralöl hatte folgende Kennzahlen: Viskosität

sate oder Copolymerisate von Styrol, α-Methyl- 20 bei 20⁰C = 20,0 cSt, n_D bei 20° C = 1,4756,

styrol, Vinyltoluol, Äthylstyrol, Vinylxylol, Phenyl- d SS= 0,8676, C_n^ = 5,6%.

butadien, Vinylnaphthalin,Acenaphthylen,Inden oder Es bildete sich eine feste weiße Masse mit einem

Cumaron. Erweichungspunkt (Ring-Kugel-Methode) von 93⁰C.

Bei den erfindungsgemäßen dielektrischen Massen

sind die Kohlenwasserstofföle in Form feiner Tropf- 25 B e 1 s ρ 1 e 1 2

chen gleichmäßig in den Polymerisaten verteilt. Es wurde eine Mischung wie im Beispiel 1 poly-

Unter Kohlenwasserstoffölen im Sinne der vorliegen- merisiert, wobei jedoch ein Mineralöl· mit folgenden

den Erfindung werden aliphatische, olefinische, naph- Kennzahlen verwendet wurde: Viskosität bei

thenische oder aromatische Kohlenwasserstoffe oder 20⁰C = 20,3cSt, n_D bei 20⁰C = 1,4722, dfö = 0,8536,

deren Mischungen, die bei Raumtemperatur flüssig 30 C_aTom% = 8,0%.

sind und über 250⁰C sieden, verstanden. Sie können Die entstandene Masse hatte einen Erweichungsnatürlichen oder synthetischen Ursprung haben, wie punkt von 99°C.
z. B. Mineralöle oder Polybutene. „ - 5-13

Die dielektrischen Massen können durch Ver- ^p

mischen des Polymerisats mit dem Kohlenwasser- 35 Eine Mischung wurde wie im Beispiel 1 polymeri-

stofföl bei Temperaturen oberhalb des Erweichungs- siert, wobei das Mineralöl folgende Kennzahlen

punktes der Mischung unter Rühren oder Kneten aufwies: Viskosität bei 20⁰C = 34,7 cSt, n_D bei

hergestellt werden. Beim Abkühlen bilden sich homo- 20⁰C = 1,4775, d£ = 0,8631, C_0n^ = 9,5%.

gene, feinverteiltes öl enthaltende Massen. Je nach Es bildete sich eine feste Masse mit einem Er-

dem Polymerisationsgrad der Polymerisate sind die 40 weichungspunkt von 104⁰C.

Massen bei erhöhter Temperatur gummiartig, plastisch _ . 14

oder gießbar. Die gießbaren Mischungen eignen Beispiel

sich besonders gut als Vergußmassen. In diesem Beispiel wurde das Verhalten einer

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Poly- Reihe verschiedenartiger Monomerer bei der Polymerisat in gelöster Form mit dem Kohienwasser- 45 merisation in einem Mineralöl miteinander verstofföl zu mischen. Nach dem Verdunsten des Lö- glichen. Es wurden jeweils 5 g der untengenannten sungsmittels verbleibt ein Film des Polymerisats, Monomeren in 5 g Mineralöl mit 0,05 g MEK-in dem das öl sehr fein verteilt ist. Solche Lösungen Peroxyd, 50%ig, 60 Stunden bei 120° C polymerikönnen für Anstrichzwecke sowie zum Beschichten siert. Das Mineralöl hatte folgende Kennzahlen: oder Imprägnieren von Papier- oder Gewebebahnen 50 Viskosität bei 20⁰C = 33,7 cSt, n_D bei 20⁰C = 1,4758, verwendet werden. d% = 0,8694, C₁^ = 3,7%.

Es ist auch möglich, die dielektrischen Massen Die einzelnen Monomeren brachten folgende Er-

durch, Polymerisation der Mischungen von Kohlen- gebnisse:
wasserstoffölen mit den Monomeren herzustellen.

Dieses Verfahren ist für viele Anwendungen beson- 55 a) Lauryl-methacrylat viskose Lösung

ders vorteilhaft, da die Ausgangsmischung eine sehr b) Decyl-methacrylat viskose Lösung

niedrige Viskosität aufweist und sich daher besonders c) Nonyl-methacrylat viskose Lösung

zum Füllen kleinster Hohlräume, insbesondere zum d) n-Butyl-methacrylat Polymerisat

Imprägnieren von Körpern aller Art, wie Spulen, abgeschieden,

Kondensatoren, Papierwickeln, Durchführungen, Ka- 60 heiß löslich

bein usw. eignet. Auch die in manchen Schichtpreß- e) i-Butyl-methacrylat Polymerisat

stoffen, z. B. solchen aus Papier, Asbest oder Glas- ' abgeschieden,

gewebe mit Phenol-, Harnstoff- oder Melaminharzen, heiß löslich

verbleibenden Hohlräume, Spalte und Risse lassen f) n-Butyl-acrylat Polymerisat

sich mit der monomeren Mischung imprägnieren 65 , abgeschieden,

und ausfüllen. Da in diesen Hohlräumen bei höheren heiß löslich

Feldstärken häufig Ionisation auftritt, kann die Ioni- g) Vinyl-acetat Polymerisat

sationseinsatzspannung durch die Imprägnierung und abgeschieden

h) N-Vinyl-pyrrolidon Polymerisat

abgeschieden i) 2-Vinyl-pyridin Polymerisat

abgeschieden k) 4-Vinyl-pyridin Polymerisat

abgeschieden 1) α-Methylstyrol weiße feste

Masse m) Vinyltoluol weiße feste

Masse

Wie dieser Versuch zeigt, bilden nur die gemäß der in der Beschreibung angegebenen chemischen Formel aufgebauten Monomeren 1) und m) feste Massen mit homogen verteiltem öl. Bei den anderen Monomeren bilden sich entweder vLkose Lösungen,

oder das Polymerisat fällt aus, wobei nur einige grobe öleinschlüsse entstehen.

Beispiele 5 bis 8

Die in der Tabelle angegebenen Mischungen wurden 100 Stunden bei 120⁰C polymerisiert. Das Mineralöl war dasselbe wie im Beispiel 4. Alle Mischungen bildeten weiße, feste Massen. Die Erweichungspunkte sind in der Tabelle angegeben. Diese enthält ferner

ίο die dielektrischen Verlustfaktoren tan ό einiger Mischungen bei 20 und 90° C sowie nach 150-tlgiger Alterung bei 90° C. Zum Vergleich sind auch die entsprechenden Meßwerte Für das reine Mineralöl angegeben. Die Versuche zeigen, daß sich die festen

dielektrischen Massen bei der Alterung günstiger verhielten als das Mineralöl.

	5	Bcis 6	siel 7	8	Mineralöl
Styrol	100 g 30 g ig	100 g 30 g ig	50 g 50 g 0,5 g	10 g 40g 50 g 0,5 g
Vinyltoluol Mineralöl MEK-Peroxyd, 50%	950C 0,23 0,28 0,1	64° C	65° C 0,22 1,0 0,95	71°C	+
Erw.-Punkt (R. K.) tan ή · ΙΟ2 20°C	0,1 1,24 5,0
90°C
nach 150 Tagen 900C

Beispiel 9

50 g Mineralöl (Kennzahlen wie im Beispiel 4) und 50 g Cumaron-Inden-Harz (Erw.-P. nach Krame r— S a r η ο w, 145°C) wurden bei 100⁰C zusammengeschmolzen. Die Mischung war bei 100⁰C gut gießbar und erstarrte beim Abkühlen zu einer festen weißen Masse mit dem Erw.-Punkt (Ring-Kugel) 65° C.

Beispiel 10

100 g Polystyrol wurden in 250 g Toluol gelöst und die Lösung mit 30 g Mineralöl vermischt. Beim Antrocknen hinläßt die Lösung einen gut haftenden, zähen, weißen Film. Die Lösung eignet sich zum Beschichten von Papior und Gewebe.

Beispiele 11 bis 16

Bei diesen Versuchen wurde als Kohlenwasserstoflbl ein synthetisches Polybuten mit folgenden Kennzahlen verwendet: d',1 = 0,905, mittleres Molekulargewicht = 1260, Flammpunkt = 252°C, Bromzahl = 14g/i00g. Es wurden die in folgender Tabelle angegebenen Mengen gemischt und 15 Stunden bei 120⁰C polymerisiert.

Beispiel

12

13

14

15

16

Polybuten

Styrol

Vinyltoluol

Divinylbenzol, 50%ig
MEK-Peroxyd, 50%ig

50 50

0,25

50 50

50
50
0,25

50

50
Q,5
0,25

95
5

0,5
0,25

95 g

5g
0,5 g
0,25 g

Die Mischungen 11 und 13 bildeten weiße plastische Massen, die Mischungen 12 und 14 feste unschmelzbare weiße Körper und die Mischungen 15 und 16 weiche weiße Massen, die sich durch starkes Rühren verflüssigen ließen.

Beispiel 17

Ein Wickel aus Kabelpapier wurde im Vakuum mit einer Mischung von 30 GT Styrol, 100 GT Mineralöl und 0,09 GT MEK-Peroxyd, 50%ig, imprägniert und danach während 3 Tagen auf 90⁰C erwärmt, um die Imprägniermischung zu polymerisieren. Das Resultat war ein fester Isolierkörper mit einem Verlustfaktor von tan <5 = 0.3%.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Dielektrische Masse, welche ein Kohlenwasserstofföl und ein in diesem bei Raumtemperatur nicht unbegrenzt lösliches Polymerisat enthält, das aus Monomeren der allgemeinen chemischen Fonnel