DE2700569C3

DE2700569C3 - Imprägnierungsmittel

Info

Publication number: DE2700569C3
Application number: DE19772700569
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr. Knust; Rudolf Kron
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1977-01-07
Filing date: 1977-01-07
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE2700569A1; DE2700569B2

Description

Il

C- -O-R¹

C--O--R-

Il ο

worin

R¹ und R² gleich oder verschieden sind und für verzweigte Alkylgruppen mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen stehen,

0,05 bus 2,0 Gew.-Teile des 2,2-Bis-4-hydro\yphenyl-propan-diglycidyläthers und
0,05 bis 2,0 Gcw.-Tcile Di-tcrt.-amyl-hydrochinon. 2. Verwendung eines Imprägnierungsmittels gemäß Anspruch I zum Imprägnieren von Kondensatoren und Transformatoren.

C O

CO R²

(1)

Sie Erfindung betrifft Zusammensetzungen mit vorteilhaften dielektrischen Eigenschaften, wie einen niedrigen Verlustfaktor und einer kleinen Säurezahl.

Die Verwendung von Phthalsäurccstern, Epoxiden und Chinonen in Imprägnierungsmitteln von elektrischen Geräten ist bekannt (DE-OS 2446422). Es ist ebenfalls bekannt, als Imprägnierungsmittel Gemische von Phthalsäureestern und geringen Mengen von Epoxiden zu verwenden (DE-OS 23 41 356). Außerdem ist bekannt, als Epoxide Glycidyläther zur Stabilisierung aliphatischer Esterimprägnierungsmittcl Tür elektrische Kondensatoren einzusetzen (DE-OS 24 27 812).

Hs wurden dielektrische flüssige Imprägnierungsmittel, enthaltend im wesentlichen auch Phthalsäureester, cine geringe Menge eines Epoxids auf der Basis eines Digilycidyläthers sowie eines Oxidalionsinhibitors auf der Basis eines Hydrichinons gefunden, das 90 bis I IO Gew.-Teile eines Phthalsäurecslcrs der Formel

R¹ und R- gleich oder verschieden sind und für verzweigte Alkylgruppen mit (■> bis 12 Kohlenstoffatomen stehen.

0,05 bis 2,0 Gew.-Teile des 2,2-Bis,-4-hydro\yphen>||- propaiuliglycidylälhers und

0,5 bis 2,0 Gew.-Teile Di-tert.-am>l-h>drochinon enthält.

AlsAlkjIresteR¹ und R^J, die gleich oder verschieden sein können, seien Iso-hexyl, Iso-heptyl, Iso-octjl, Iso-nonyl, Iso-dccyl, Iso-uiidecyl und Iso-dodecyl genannt. Selbstverständlich können die Alkylreste R¹ und R- in allen möglichen Isomerenformen vorliegen.

Die Phthalsäureester der Formel (I) sind an sich bekannt und können nach bekannten Verfahren hergestellt werden (US-PS 19 93 552; DE-PS 8 70999).

Beispielsweise seien die folgenden Phthalsäureester genannt: Phlhalsäure-di-iso-hexylester, Phihalsäuredi-iso-heptylester. Phthalsäure- di -iso -octylesier. Phthalsäure-di-iso-nonylester. Phthalsäure-di-isodecy lester. Phthalsäure - di- iso - undecy lester. Phthalsäure - di - iso - dodecy lesler. Phthalsäure - iso - hexy I-iso-hepiylester, Phthalsäurc-iso-oeyl-isis nonylesler. Phthalsäure-iso-nony I-iso-decy lester und Phlhalsäure-iso-undecyl-iso-dodecylester. Besonders bevorzugt sind der Phlhalsäure-di-iso-oetylester und der Phthalsäure-di-iso-nonylester. Insbesondere bevorzugt werden der Phlhalsäure-di-2-älhyl-hexyiesler und der Phthalsäure-di-3,5,5-trimethyI-hexylcster.

Der 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan-diglycidyläther ist bekannt und kann durch Umsetzung von 2,2 - Bis-(4-hydroxy - phenyOpropan mit Hpichlorhydrin hergestellt werden.

Oxidationsinhibitorcn können vorzugsweise aromatische carbocyclische Verbindungen mit zwei Hydroxygruppen sein. Beispielsweise sei Di-iert.-amylhydrochinon. 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und 4,4' - Butyliden - bis - (6 - tert. - butyl - m - kresol), bevorzugt Di-terL-amyl-hydroehinoii, genannt.

Die erlindungsgemaßcn Zusammensetzungen enthalten 90 bis IIO Gew.-Teile, bevorzugt 95 bis 100 Gewichts-Teile des Phthalsäureester, 0,05 bis 2,0 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 1,0 Gew.-Teile, des 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan-diglycidylälhers und 0,05 bis 2,0 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 1.0 Gcw.-Tcilc, des Di-lert.-amylhydrochinons oder des 2,2-Bis-(4-hydroxyphenylj-propans.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Ver-Wendung der erlindungsgemäßen Zusammcnselzungen enthaltend Phthalsäureester der Formel (I). 2.2-Bi.s-(4-hydroxyphcnyI)-propan-diglycidylälher und Di - tert. - amyl - hydrochinon als Imprägnierungsmillcl Rir Kondensatoren und Transformatoren. Insbesondere seien Kondensatoren mit einem Aufbau bestehend aus mehrlagigem Papier jiihI Aluminiumfolie eines metallisiertem Papier, aus einer melallisicrlei. Kunststoff-Folie, beispielsweise aus Polypropylen. Polycarbonal (.der Polylcrcphlhalsäiirecstcr, oder aus einem Misclulicleklrikum, beispielsweise aus Papier. Kunststoff- und Aluminiumfolie oder aus metallisiertem Papier und Kunststoff-Folie.

Die ertindungsgemäßen Zusammensetzungen können im allgemeinen durch Zusammengeben der Kmiiponenten hergestellt werden.

Die Dielektrizitätskonstante der erlindungsgemäßen /.iisiimmcnscl/iingen liegt bei 2(1 C. im allgemeinen im Bereich von 4,7 bis 5.5. bevor/ugl von 4.S bis 5..V

Die erlindungsgemäßen Zusammensetzungen haben vorlcilhaftcrwcisc einen geringeren Dampfdruck als bekannte Dielektrika und verändern daher ihre Zusammensetzung bei thermischer Belastung nicht. Dies ist beispielsweise bei Dielektrika, die 2.ft-l)i-tert.-

huiyl - 4 - methylphenol als Oxidulionsinhibilor (DE-OS 24 46 422) enthalten, nicht gegeben. Bekanntlich hut 2,6-Di-lert.-butyl-4-methylpheno| einen erheblichen Dampfdruck (VCiB-Speisewassertagung 1971, Seite 12) und verändert einher seinen Cichull im Dielektrikum bei thermischer Behandlung im Vakuum.

Die erlindungsgemüUcn Dielektrika /ersei/eu sich während der Belastung praktisch nicht. Sn entstehen während der Belastung vorleilhafterwcise praktisch keine sauren Spallprodiikte. Dies hat zur Folge, daLl durch die erfind ungsgemä Ilen Dielektrika praktisch keine Korrosion verursacht wird.

Die crlindungsgcmäU verwendeten Oxidalionsinhibitoren weisen vorleilhaflerweise eine gute dielekirische Verträglichkeit und bessere Löslichkeit in den anderen Komponenten der Zusammensetzung auf. Diese Mischungen haben einen niedrigen Verlustfaktor, der sich auch bei hohen, thermischen und elektrischen Belastungen nicht ändert.

Heispiel I

a) Herstellung

Das Dielektrikum, bestehend aus 99,5"» Phlhalsäure-di-isn-nony lesler, 0,25% 2,2-His-|4-hydro\y phenyl)-propan-di-glyeidy lather und 0,25% Di-iert.-umylhydrochinon wird durch Mischung der Komponenten hei etwa 70 C hergestellt.

b) Physikalische Konstanten des Dielektrikums siehe Tabelle I.

Beispiel 2
u) Herstellung

Das Dielektrikum, bestehend aus 99,5% Phlhalsäure-di-ociylester, 0,25% 2,2-(4-hydroxy phcin l)-propjii-di-glycidyläther und 0,25% 2,2-Bis-(4-h>dro\yphenyD-propan wird durch Mischung der Komponenten bis etwa 70 C hergestellt,
h) Die physikalischen Konstanten des Dielektrikums siehe Tabelle I.

Tabelle !

Physikalische'Konstanlen der Dielektrika nach Beispiel I

Konsistenz
Farbe

Dichte bei 20 C

Brechungsindex bei 20 C

Viskosität bei 20 (.'

Flammpunkt

Slockpunkt

Neulralisations/nhl

I )urchschlugspannung

Spez. Durchgangswiderstand bei 90 C

Dieleklr. Verlustfaktor b.90 C u. 50 H/

Dieleklrizitäts/ahl ;_r

bei 20 C und 50 H/

bei 90 C und 50 H/

Beispiel 3

Lebensdauerprüfung von Kondensatoren imprägniert mit einem crlindungsgemälkn Dielektrikum

Hs werden je 10 Kondensatoren mit dem Dielektrikum nach den Beispielen I b/vv. 2 gefüllt. Das Kundensutordiclcklrikum besteht aus zwei Lagen handelsüblichen Kondensutorpapiers der Stärke 10 μΐιι und mit einer Dichte von 1,2 g/cm'. Als Elektroden werden Aluminiumfolie!!, die /wischen jeweils 2 Kondensatorcnpapierlagen angeordnet sind, verwendet.

Die Kondensatorrohwickcl (ohne Cichäusc) werden bei einer Temperatur von 120"C unter einem Vakuum von 10 ² Torr 8 Stunden getrocknet. Anschließend wird die Imprägnierung unter Vakuum bei etwa 70 C mil dem erfindiingsgcmäl.len Dielektrikum (nach Beispiel I) cliiahycfiihrl.

Anschließend werden die imprägnierten Kondensiitorwickcl in einem Aluminiumgchüuse mit (licHhiir/ verschlossen und dann der Lebensdauerprüfung unterworfen.

Bei der Prüfung werden die Kondensatoren bei einer Temperatur von 100 C mit einer Wechselspannung

Prüfvorschrift	Dimension	Beispiel 1	Beispiel 2
		Iii^;.ssig	flüssig
ASTM 2129		farblos	farblos
DIN 5I757	kg/m^l	960	980
DIN 5349I		1.4X3	1,4X7
DIN 51561	mnr'/s	120	Xl
DIN 515X4	C"	215	210
DIN 515X3	C	-35	-49
DIN 5I55X	mg KOH/g	<0,0l	<0.0Ι
DIN 534X1	kV	>60	>60
DIN 534X2	CiO- m	>10	>IO
DIN 534X1		<0.()2	<0.02
		4,8	5,3
DIN 534«3		4.1	4,8

um 6(M)VoIt (Feldstärke: 30 Voll/um) belastet. Sowohl während als auch nach der Prüfung werden die dielektrischen Verluste in Abhängigkeil \un iler Feldstärke bestimmt. Dabei ergeben sich auch nach der Prüfung Werte des Verlustfaktors, die gleich oder besser sind, als die Werte vor der Prüfung.

Nach 4(M)O Stunden Priifzcil ist keiner der Kondensatoren ausgefallen.

Beispiel 4

Bestimmung der Säurczahl (d.h. mg KOIl/g des Dielektrikums) der erlindungsgemäßcn Zusammensetzungen im Vergleich zu bekannten Dielektrika nach einer Wärmealterung.

In der Tabelle werden die folgenden Abkürzungen gebraucht:

DNP
Hpoxid

DTAII
BIIPP
BBMC

Ph thalsi'ure-di-iso-nony lester.

2.2- Bis -(4- hydroxyphenyl)- propan -ili-

glycidy lather.

Di-tcrt.-amy !-hydrochinon.

2.2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan.

4.4'-Buly lidcn-his-(6-tert.-buty I-m-k resol.

Dielektrikum	0,3%	I)TAH	Säurezahl	Säurezahl
	0.25'",,	I)TAH H-	zu	nach 3 Mo-
	0.25",,	Hpoxid	Beginn	nalen,
	0.3" ο	BHPP		100" C
I)NP	0.25%	BHPP -+	-■0,01	1,SW)
I)NP H-	0.25%	Hpoxid	•■0,01	0.024
I)NP H-	0.3%	BBMC
		0,014	(U 13 S
I)NP +		•-0,(11	0.030
I)NP +
		0.0 Hi	0.032
I)NP +		< 0,01	0.044

Claims

Patentansprüche:

|. Die:lekirisches flüssiges Imprägnierungsmittel, enthaltend im wesentlichen einen Phthalsäureester, eine geringe Menge eines Epoxids auf der Basis eines Diglycidyläthers sowie einen Oxidationsinhibitor auf der Basis eines Hydrochinons, enthaltend

90 bis 1IO Gew.-Teile eines Phthalsäureesters der Formel