DE2807143A1

DE2807143A1 - Kondensator

Info

Publication number: DE2807143A1
Application number: DE19782807143
Authority: DE
Inventors: Gerald Richard Cappo
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1978-02-20
Publication date: 1979-03-29
Also published as: JPS5514526B2; AU3308378A; US4147646A; CA1112439A; DE2807143C3; DE2807143B2; GB1595681A; AU508340B2; CH634682A5; JPS5450956A; BE865839A

Description

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PFENNING-MAAS

MElNIG - LEMKE- SPOTT

SCHLEiSSHB.ViEinSTR. 299

6000 MÖNCHEN 40

DC 2190

Dow Corning Corporation, Midland, Michigan, V.St.A.

Kondensator

Ein Kondensator ist eine elektrische Vorrichtung zur Speicherung von Strom. Er besteht aus zwei Elektroden oder Leitern, die durch ein dielektrisches Material oder einen Isolator voneinander getrennt sind. Als Isolationsmaterial lassen sich zwar direkt auch dielektrische Flüssigkeiten verwenden, häufig werden diese jedoch zusammen mit festen Isolationsmaterialien eingesetzt. Der Ersatz einer dielektrischen Flüssigkeit für Luft oder sonstige Gase im festen Isolationsmaterial oder um dieses herum bei einem Kondensator führt im allgemeinen zu einer verbessserten dielektrischen Festigkeit und einem ^günstigeren Arbeiten des Kondensators.

Im Laufe der Jahre wurden bei den verschiedenen Arten elektrischer Vorrichtungen die verschiedensten Flüssigkeiten als dielektrische Flüssigkeiten verwendet. Beispiele hierfür sind Mineralöle, Askarele, Pflanzenöle, organische Ester, Polykohlenwasserstofföle, fluorierte Flüssigkeiten und Siliconflüssigkeiten. Allein diese Aufstellung der bisher als dielektrische Flüssigkeiten verwendeten Materialien macht bereits klar, daß es

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bisher keine ideale Flüssigkeit gibt, die allen Bedürfnissen der Industrie gerecht wird. Im Laufe der Zeit haben sich ferner auch die Bauart für Kondensatoren und die hierzu verwendeten Konstruktionsmaterialien geändert, so daß ein immer steigender Bedarf an neuen, besseren und anderen dielektrischen Materialien besteht. Unabhängig von der jeweils verwendeten dielektrischen Flüssigkeit sollten sich dabei Kondensatoren ergeben, die sich billig herstellen lassen, verläßlich sind (nämlich niedrige Ausfallwerte haben), leicht hergestellt werden können und hohen Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen genügen.

Es wurde nun gefunden, daß man durch Verwendung eines napthoxysubstituierten Dimethylsiloxans mit einer Viskosität von weniger als etwa 50 Centistoke bei 25 ⁰C als dielektrische Flüssigkeit Kondensatoren mit gutem elektrischem Verhalten erhält, wobei dieses Material gleichzeitig eine besonders günstige Entflammungscharakteristik aufweist und die Nachteile chlorierter Materialien nicht kennt.

Beim erfindungsgemäßen Kondenator läßt sich, soweit bis jetzt bekannt ist, jedes naphthoxysubstituierte Dimethylsiloxan mit einer Viskosität von weniger als etwa 50 Centistoke bei 25 ⁰C als dielektrische Flüssigkeit verwenden«

Die derzeit bevorzugte dielektrische Flüssigkeit hat die allgemeine Formel

—o—KCHs)

worin χ einen Mittelwert von 2 bis 22, insbesondere von 6 bis 15, bedeutet.

Andere erfindunsgemäß verwendbare naphthoxysubstituierte Dimethyl siloxane sind cyclische Siloxane und Siloxane der allge meinen Formel

CCH..)»S10[(CH,).Si0] [(CHs

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worin y einen Mittelwert von 1 bis 10 hat, ζ einen Mittelwert von 1 bis 10 bedeutet und y einem Wert entspricht, der wenigstens so groß ist wie der Wert für z.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Siloxane werden nach an sich bekannten Methoden hergestellt. Die oben angeführten bevorzugten Siloxane können beispielsweise hergestellt werden, indem man Dimethyldichlorsilan, Dimethyldimethoxysilan oder Dimethyldiacetoxysilan mit Dimethylcyclosiloxanen äguilibriert und das dabei jeweils erhaltene Reaktionsprodukt dann mit Naphthol umsetzt. Die anderen oben angeführten Siloxane lassen sich herstellen, indem man die entsprechenden Siliciumwasserstoffgruppen enthaltenden Siloxane und Naphthol in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators, wie Platin, umsetzt. Andere zur Herstellung der vorliegend verwendeten Siloxane geeignete Techniken sind dem Fachmann bekannt.

Die Viskosität des beim vorliegenden Kondensators eingesetzten naphthoxysubstituxerten flüssigen Dimethylsiloxans muß weniger als etwa 15 Centistoke bei 25 ⁰C ausmachen. Dieser Viskositätswert ist wesentlich, damit sich innerhalb einer vernünftigen Zeit eine saubere Imprägnierung des Kondensators ergibt. Besonders bevorzugt werden daher solche naphthoxysubstxtuierte flüssige Dimethylsiloxane, deren Viskosität bei unter 40 Centistoke liegt.

Es ist ferner erfindungsgemäß wesentlich, daß die Substituenten im Siloxan, bei denen es sich um keine Naphthoxygruppe handelt, Methylgruppen sind. Durch Substitution mit anderen Gruppen, beispielsweise durch Ersatz der Methylgruppe durch die Phenylgruppe, ergeben sich Flüssigkeiten, die beispielsweise aufgrund einer zu hohen Viskosität beim erfindungsgemäßen Kondensator nicht geeignet sind. In US-PS 3 125 634 werden beispielsweise . zu den vorliegenden Siloxanen ähnliche naphthoxysubstxtuierte / Siloxane beschrieben, wobei in Spalte 6, Zeilen 7O bis 73, sogajr

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angegeben wird, daß sich diese Flüssigkeiten auch als dielektrische Flüssigkeiten eignen sollen. Die hohen Viskositätswerte der hiernach hergestellten Flüssigkeiten und die darin enthaltene Angabe einer Verwendung von solchen Flüssigkeiten mit Viskositätswerten von 100 bis 50 000 zeigen jedoch, daß sich die in ÜS-PS 3 125 634 beschriebenen flüssigen Siloxane bei den erfindungsgemäßen Kondensatoren nicht als dielektrische Flüssigkeiten eignen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert. Alle darin enthaltenen Teil- und Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen und alle Viskositätswerte bei 25 ⁰C gemessen, sofern nichts anderes gesagt ist. Die darin enthaltenen Dielektrizitätskonstanten und Dissipationsfaktoren sind nach ASTM Test D924 bestimmt. Die Werte für den Volumenwiderstand sind nach ASTM Test D257 gemessen. Die Flamm- und Brennpunkte sind nach ASTM Test D92 (offener Becher) gemessen.

Bei einigen Beispielen sind auch Werte für die Coronaanfangsspannung und die Coronaverloschungsspannung angeführt. Setzt man eine dielektrische Flüssigkeit einer immer stärker zunehmenden Spannung aus, dann gelangt man zu einem Punkt, an dem ein Teildurchschlag auftritt. Diejenige Spannung, bei der der Kondensator plötzlich in eine Teilentladung oder Coronaentladung umkippt, wird als Coronaanfangsspannung bezeichnet. Mit Abnahme der Spannung verlöscht die Coronaentladung wieder. Die Coronaverloschungsspannung stellt keinen festen Wert für eine jede Flüssigkeit dar, sondern sie ist eine Funktion der Intensität der Coronaentladung vor Erniedrigung der Spannung. Zur Erzielung bester Ergebnisse sollten sowohl die Coronaanfangsspannung als auch die Coronaverloschungsspannung möglichst hoch sein und möglichst dicht beeinander liegen. Die in den Beispielen angeführten Coronaanfangsspannungen und Coronaverlöschungsspannungen sind durch Verwendung kleiner Kondensatoren mit einer Auslegung von 0,01 μί bestimmt worden.

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Die für die vorliegenden Versuche verwendeten Kondensatoren stammen von Bycap Incorporated, 2554 Lawrence Avenue, Chicago, Illinois 60625. Für das Versuchsprogramm wurden sowohl FiIm-FiIiE-als auch Film-Papier-Film-Kondensatoren verwendet. Die Film-Film-Kondensatoren (Teil No. 11 A 302-103A) enthalten zwei O,OO127 mm starke Polypropylenfilme_r während die FiIm-Papier-FilHi-Kondensatoren (Teil No. 11 B 302-103A) zwei 0,00127 ram starke Polypropylenfilme und eine 0,01 mm starke Schicht Kraftpapier enthalten. Die verwendeten Kondensatoren haben eine nasen- bzw. ösenartige Konstruktion und einen sehr breiten Sicherheitsspielraum, so daß es zu keinem Überschlag bei den hohen Arbeitsspannungen kommt. Das Coronaverhalten der beiden Kondensatoren ist nahezu identisch.

An den ösenartigen Nasen der Kondensatoren werden über entsprechende Quetschklemmen (Stakon Butt Splices No. 2B14) Kupferdrahtleitungen Nr. 18 befestigt. Man gibt jeweils eine Art Kondensator zusammen in eine etwa 28 ml (1 ounce) fassende Küvette. Die Leitungen werden mit Glasrohrbuchsen abisoliert.

Die Kondensatoren werden in einem herkömmlichen zwei Liter fassenden Reaktionsgefäß vakuumgetrocknet. Durch entsprechende Drahtgestelle werden in jedem Reaktionsgefäß jeweils eine bis drei Küvetten gehalten. Die Erzeugung des erforderlichen Vakuums erfolgt mit einer Quecksilberdiffusionspumpe und einer mechanischen Vakuumpumpe. Das verwendete Vakuumsystem sorgt im Reaktionsgefäß für ein Vakuum von 10 Mikron. Oberhalb der einzelnen Küvetten werden die zu untersuchenden Flüssigkeiten in 125 ml fassenden Tropftrichtern mit Druckausgleich angeordnet. Vor dem Imprägnieren der Kondensatoren hält man die ganze Anlage vier Tage bei Raumtemperatur unter Vakuum. In der Technik werden die Kondensatoren während der Zeit der Vakuumtrocknung

im allgemeinen erhitzt. Bei den vorliegend verwendeten kleinen Versuchskondensatoren und der offenen Bauart der Küvetten ist dies jedoch nicht erforderlich. Die vorliegende vier Tage lange Trocknung unter Vakuum entspricht dem diesbezüglichen Vorgehen in der Technik und ist für eine vollständige Entgasung des Polypropylenfilms erforderlich.

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Nach dem Betropfen mit der jeweiligen Versuchsflüssigkeit läßt man die Kondensatoren vor der eigentlichen Untersuchung 24 Stunden zur Tränkung in diesem Zustand. Bei Verwendung viskoser Flüssigkeiten (nämlich von Flüssigkeiten von etwa 20 cS) muß während der Tränkungszeit zur Sicherstellung einer vollständigen Imprägnierung gelegentlich auch erhitzt werden. Ist ein solches Erhitzen erforderlich, dann reicht hierzu eine 24-stündige Behandlung bei 85 ⁰C und atmosphärischem Druck.

Die Untersuchung der vorliegenden Kondensatoren bezüglich ihres CoronaverhaItens erfolgt unter Verwendung eines Biddle Corona Detektors (Cat. No. 665609-1). Mit diesem Detektor läßt sich eine Entladung von 2 Picocoulomb über 6 Mikrosekunden bei Verwendung der 0,01 μι Versuchskondensatoren festeilen. Vor Beginn der Untersuchung konditioniert man die Kondensatoren wenigstens 10 Minuten mit einem Wechselstrom von 1200 Volt. Diese Konditionierung trägt zu einer Eliminierung des Rauschens im System durch Erniedrigung der Gashohlräume und/oder anderen Fremdkörper bei. Im Anschluß daran erhöht man die Spannung bei den jeweiligen Versuchskondensatoren mit einer Geschwindigkeit von 200 bis 300 Volt pro Sekunde bis zum Erreichen der Coronaanfangsspannung (CIV). Sobald die Coronaanfangssspannung erreicht ist, kommt es zu einer plötzlichen nahezu augenblicklichen Erhöhung der Coronaanzeige auf der Kathodenstrahldetektorröhre. Die Intensität dieser gasenden Coronaentladung nimmt mit der Zeit zu, wenn die Spannung konstant bleibt _r oder sie erhöht sich rasch, wenn man die Spannung über die Coronaanfangsspaixnung hinaus erhöht. Die Coronaverloschungsspannung (CEV) wird gemessen, indem man die Spannung rasch auf einen willkürlichen Wert erniedrigt und den Verlauf der Coronaintensität verfolgt. Erniedrigt sich die Coronaentladung langsam bis zum Verlöschen, dann wiederholt man das Verfahren unter Wahl einer höheren willkürlichen Spannung. Der höchste wählbare willkürliche Spannungswert, bei dem die Coronaentladung verlöscht, ist die Coronaverloschungsspannung., Diese Spannung ist keine Konstante.

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Die Coronaverlöschungsspannung ist niedriger, wenn man die Coronaladung vor der Spannungserniedrigung stärker werden läßt. Erniedrigt man die Spannung rasch, während die Coronaentladung noch immer gering ist, dann lassen sich äußerst hohe Coronaverlöschungsspannungen feststellen. Der Differenzwert zwischen den bei geringer und bei hoher Coronaentladung festgestellten Verlöschungsladungen ist bei hochviskosen Flüssigkeiten höher als bei niederviskosen Flüssigkeiten.

Beispiel 1

In einen mit Thermometer, mechanischem Rührer und Kühler, der mit einer Trockeneisfalle sowie einem Trockenturm versehen ist, ausgerüsteten 500 ml fassenden Dreihalskolben gibt man 5 g eines sauren Ionenaustauscherharzes als Katalysator (auf Polystyrol getragene Schwefelsäure), 400 g Dimethylcyclosiloxan und 112 g Dimethyldimethoxysilan. Das Gemsich wird dann 17,25 Stunden auf 90 bis 106 ⁰C erhitzt, worauf man es auf 40 ⁰C abkühlt und durch eine grobe Sinterglasnutsche filtriert. Im Anschluß daran destilliert man das erhaltene Gemisch (Blasentemperatur 127 ⁰C, Kopftemperatur 84 ⁰C) bei einem Qecksüberdruck von 15 bis 20 mm, wodurch man zu 453 g eines flüssigen methoxyendblockierten Dimethylsiloxans als Rückstand gelangt.

In einen 500 ml fassenden Dreihalskolben, der wie oben beschrieben ausgerüstet ist und ferner auch noch eine Dean-Stark-Falle sowie einen Zugabetrichter enthält, werden 1OO ml Toluol, 30 g 2-Naphthol und anschließend 51 g des in obiger Weise hergestellten flüssigen methoxyendblockierten Dimethylsiloxans gegeben. Das erhaltene Gemisch wird auf Rückflußtemperatur erhitzt und 10 Minuten azeotrop destilliert, wodurch man zu einer klaren rostfarbenen Lösung gelangt. Beim Abkühlen dieser Lösung bildet sich ein fester Niederschlag. Sodann versetzt man das Ganze mit einem Katalysatorgemisch aus Tetramethylguanidin und Trifluoressigsäure (Gewichtsverhältnis 1:3)

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und erhitzt dieses Reaktonsgemisch 4,5 Stunden auf Rückflußtemperatur. In der Dean-Stark-Falle werden bei Kopftemperaturen von 75 bis 108 ⁰C flüchtige Bestandteile aufgefangen. Beim Abkühlen des Reaktionsgemisches entsteht ein fester Niederschlag, den man mit einer groben Sinterglasnutsche abfiltriert und mehrmals mit Hexan wäscht. Das dabei anfallende bernsteinfarbene Filtrat wird mit gesättigter wäßriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen und dann über Calciumsulfat getrocknet. Am anderen Tag filtriert man die Lösung durch eine mittlere Sinterglasnutsche und streift das Lösungsmittel anschließend unter Vakuum (Quecksilberdruck 20 mm) durch Erhitzen bis zu einer Blasentemperatur von 70 "C ab. Der dabei zurückbleibende hellbraune Rückstand (66 g) wird mit 66 ml Hexan versetzt, wodurch rasch ein Niederschlag ausfällt. Nach drei Tagen filtriert man das Reaktionsgemisch durch eine mittlere Sinterglasnutsche und destilliert das dabei erhaltene Filtrat anschließend unter einem Quecksilbervakuum von etwa 1 mm durch Erhitzen bis zu einer Blasentemperatur von 210 ⁰C (Kopftemperatur 200 ⁰C) , wodurch man zu 52 g eines trüben rostfarbenen Rückstands gelangt. Am Tag darauf versetzt man den Rückstand mit 2 g Fullererde und 3 g Aktivkohle, worauf man das Gemisch 2,5 Stunden rührt und schließlich über eine mittlere Sinterglasnutsche sowie über Diatomeenerde filtriert. Auf diese Weise erhält man 38 g eines kristallklaren wasserweißen Filtrats. Das NMR-Spektrum sowie das IR-Spektrum des dabei erhaltenen Produkts zeigen, daß es sich dabei um ein naphthoxysubstituiertes flüssiges Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

worin χ einen Mittelwert von etwa 8 hat, handeltο Die Flüssigkeit hat eine Viskosität von 22 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3_y21 bei 100 Hertz sowie 3,21 bei 10 Hertz,

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einen Dissipationsfaktor von O,0028 bei 1OO Hertz sowie von

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0,00002 bex 10 Hertz, einen Volumenwiderstand von 2,0 χ 10 , eine Coronaanfangsspannung von 2700 bis 3100 und eine Coronaverlöschungsspannung von 1950.

Beispiel 2

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren stellt man aus 400 g Dimethylcyclosiloxan und 77 g Dimethyldxmethoxysxlan
zuerst ein methoxyendblockiertes flüssiges Dimethylsiloxan
her und setzt 75 g dieser Flüssigkeit anschließend mit 35 g
2-Naphthol um. Das auf diese Weise erhaltene naphthoxysubstituierte flüssige Dimethylsiloxan verfügt über eine Viskosität von 30 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,05 bei 100 Hertz und bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von

0,00019 bei 100 Hertz sowie von 0,00003 bei 10 Hertz und

13
einen Volumenwiderstand von 1,7x10

Beispiel 3

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren stellt man aus 402 g Dimethylcyclosiloxan und 146 g Dimethyldxmethoxysxlan
zuerst ein methoxyendblockiertes flüssiges Dimethylsiloxan
her und setzt 77 g dieser Flüssigkeit anschließend mit 45 g
2-Naphthol um. Das auf diese Weise erhaltene naphthoxysubstituierte flüssige Dimethylsiloxan verfügt über eine Viskosität von 21 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,26 bei 100 Hertz und bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von

O,OOO78 bei 100 Hertz sowie von null bei 10 Hertz und

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einen Volumenwiderstand von 3,1x10.

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Beispiel 4

In einen mit einer Dean-Stark-Falle, einem mit einer Trockeneisfalle und einem Trockenturm verbundenen Kühler sowie einem Magnetrührer ausgerüsteten 500 ml fassenden Kolben werden 2 g des auch bei Beispiel 1 als Katalysator verwendeten sauren Ionenaustauscherharzes, 75 g Dimethylcyclosiloxan, 30 g 2-Naphthol und 100 ml Toluol gegeben. Das Gemisch wird 6,5 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt, und während dieser Zeit werden über die Falle 1,7 ml Wasser entfernt» Im Anschluß daran wird das Reaktionsgemisch abgekühlt (wobei ein fester Niederschlag entsteht) und durch eine grobe Sinterglasnutsche geschickt. Am darauffolgenden Tag streift man das Filtrat unter Vakuum bei einem Quecksilberdruck von etwa 1 mm (Blasentemperatur 230 ⁰C, Kopftemperatur 205 ⁰C, Wandtemperatur 220 ⁰C) ab, wodurch man 70 g eines gelben Rückstands erhält. Der Rückstand wird dann mit 2 g aktivierter Fullererde sowie mit 2 g Aktivkohle versetzt, worauf man das Gemisch etwa 1 Stunde rührt und dann unter Verwendung von Diatomeenerde durch eine mittlere Sinterglasnutsche filtriert. Auf diese Weise gelangt man zu 50 g eines äußerst schwach gefärbten naphthoxysubstituierten flüssigen Dimethylsiloxans. Dieses Produkt hat eine Viskosität von 27 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,16 bei 100 Hertz und bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00114 bei 100 Hertz und von null bei 10 Hertz sowie einen VoIu-

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menwiderstand von 2,8 χ 10 .

Beispiel5

Das in Beispiel 4 beschriebene Verfahren wird unter Umsetzung von 300 g Dimethylcyclosiloxan und 130 g 2-Naphthol in 400 ml Toluol unter Verwendung von 8 g des angegebenen sauren Katalysators wiederholt. Auf diese Weise gelangt man zu einem flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

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)₂sio_Jx

worin χ einen Mittelwert von etwa 9 hat. Dieses Siloxan hat eine Viskosität von 25 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,21 bei 100 Hertz und von 3,19 bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von O,OOO97 bei 100 Hertz und von 0,00003

5 13

bei 10 Hertz, einen Volumenwiderstand von 1,2 χ 10 , einen Flammpunkt von 246 ⁰C, einen Brennpunkt von 299 ⁰C, eine Coronaanfangsspannung von etwa 2800 und eine Coronaverlöschungsspannung von etwa 17ΟΟ.

Beispiel 6

Das in Beispiel 4 beschriebene Verfahren wird unter Umsetzung von 300 g Dimethylcyclosiloxan und 194 g 2-Naphthol in 400 ml Toluol unter Verwendung von 9 g des angegebenen sauren Katalysators wiederholt. Auf diese Weise gelangt man zu einem flüssigen naphthoxysubstituxerten Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

-O E-(CHa)₂SiO^_x

worin χ einen Mittelwert von etwa 6 hat. Dieses Siloxan hat eine Viskosität von 28 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,23 bei 1OO Hertz und bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00395 bei 100 Hertz und von 0,00013 bei

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10 Hertz und einen Volumenwiderstand von 1,45 χ 10

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Beispiel7

Das in Beispiel 4 beschriebene Verfahren wird unter Umsetzung von 300 g Dimethylcyclosiloxan und 97,2 g 2-Naphthol in 400 ml Toluol unter Verwendung von 8 g des angegebenen sauren Katalysators wiederholt. Auf diese Weise gelangt man zu einem flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

(CHa)₂SiO.

worin χ einen Mittelwert von etwa 12 hat. Dieses Siloxan hat eine Viskosität von 26 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,13 bei 100 Hertz und 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00060 bei 100 Hertz und von 0,00038 bei 10 Hertz,

13 einen Volumenwiderstand von 1,1 χ 10 , eine Coronaanfangsspannung von etwa 3000 und eine Coronaverlöschungsspannung von etwa 2100, einen Flammpunkt von 182 ⁰C und einen Brennpunkt von 271 ⁰C. Das dabei erhaltene Flüssigprodukt (113 g) wird erneut abgestreift, wodurch man zu. 104 g einer Flüssigkeit mit einer Viskosität von 27 Centistoke gelangt. Diese Flüssigkeit hat eine Dielektrizitätskonstante von 3,13 bei 100 Hertz, eine Coronaanfangsspannung von 2800 und eine Coronaverlöschungsspannung von 1700. Ein entsprechendes sauberes Abstreifen ist dort von Wichtigkeit, wo man Flüssigkeiten mit besseren Flamm- und Brennpunkten haben möchte.

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Beispiel 8

Das in Beispiel 4 beschriebene Verfahren wird unter Umsetzung von 302 g Dimethylcyclosiloxan und 194 g 2-Naphthol in 400 ml Toluol unter Verwendung von 8 g des angegebenen sauren Katalysators wiederholt. Auf diese Weise gelangt man zu einem flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

CH₃)₂Si0

worin χ einen Mittelwert von etwa 6 hat. Dieses Siloxan hat eine Viskosität von 24 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,26 bei 100 Hertz und von 3,24 bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,02010 bei 100 Hertz und von 0,00010 bei 10 Hertz, einen Volumenwiderstand von 2,52 χ 10 , eine Coronaanfangsspannung von etwa 2900, eine Coronaverlöschungsspannung von etwa 1800, einen Flammpunkt von 250 ⁰C und einen Brennpunkt von 293 ⁰C.

Beispiel9

In einen wie in Beispiel 4 ausgerüsteten 500 ml fassenden Kolben gibt man 74 g eines hydroxylendblockierten flüssigen Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von etwa 40 Centistoke, 24 g 2-Naphthol, 100 ml Toluol und 2 g des auch bei Beispiel 4 verwendeten sauren Katalysators. Das Gemisch wird etwa 7 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt, wobei Wasser über die Falle entfernt wird. Sodann wird das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt, über eine grobe Sinterglasnutsche zur Entfernung einer kleinen Menge Niederschlag filtriert, durch eine mittlere Sinterglasnutsche erneut filtriert, mit Hexan gewaschen, abermals filtriert und schließlich unter einem Quecksilbervakuum von etwa 1 mm abgestreift (Blasentemperatur 230 ⁰C, Kopftemperatur 200 ⁰C, Wandtemperatur 220 ⁰C). Auf

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diese Weise gelangt man zu etwa 62 g eines leicht gelben klaren Rückstands. Der Rückstand wird mit 2 g aktiver Fullererde sowie mit 2 g Aktivkohle versetzt, worauf man das Ganze 3,75 Stunden rührt und schließlich durch Diatomeenerde unter Verwendung einer mittleren Sinterglasnutsche filtriert. Das dabei erhaltene farblose flüssige naphthoxysubstituierte Dimethylsiloxan (47 g) hat eine Viskosität von 30 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,09 bei 100 Hertz und bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00030 bei 100 Hertz und von 0,00003

5 13

bei 10 Hertz sowie einen Volumenwiderstand von 1,3 χ 10

Beispiel 10

Das in Beispiel 9 beschriebene Verfahren wird unter Umsetzung von 55 g des hydroxylendblockierten flüssigen Polydimethylsiloxans und 56 g 2-Naphthol in 100 ml Toluol unter Verwendung von 2 g des sauren Katalysators wiederholt. Auf diese Weise erhält man ein flüssiges naphthoxysubstituxertes Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

(CH₃)₂Si0.

worin χ einen Mittelwert von etwa 5 hat. Dieses flüssige Siloxan verfügt über eine Viskosität von 26 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,41 bei 100 Hertz und bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00403 bei 100 Hertz und von

5 1P

0,00013 bei 10 Hertz, einen Volumenwiederstand von 1,3 χ 10 , eine Coronaanfangsspannung von 2900 und eine Coronaverlöschungsspannung von 1600.

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Beispiel 11

Einen mit einem mechanischen Rührer, einer Dean-Stark-Falle und einem Kühler versehenen 500 ml fassenden Kolben versetzt man mit 75 g eines Gemisches aus einem hydroxylendblockxerten flüssigen Polydimethylsiloxan und Dimethylcyclosiloxan mit etwa 4,2 % Hydroxylgruppen, 32 g 2-Naphthol, 100 ml Toluol und 2 g des sauren Katalysators von Beispiel 4. Das Gemisch wird 4 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt, wobei man das bei der Umsetzung entstehende Wasser über die Falle entfernt. Das Gemisch wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt, durch eine grobe Sinterglasnutsche filtriert und schließlich unter einem Quecksilbervakuum von 1 mm abgestreift (Blasentemperatur 220 ⁰C, Kopftemperatur 200 ⁰C, Wandtemperatur 210 ⁰C). Auf diese Weise gelangt man zu 77 g eines trüben Rückstands. Der Rückstand wird mit 3 Gewichtsprozent aktiver Fullererde sowie mit 4 Gewichtsprozent Aktivkohle versetzt, worauf man das Gemisch 1,5 Stunden rührt und dann unter Verwendung einer mittleren Sinterglasnutsche durch Diatomeenerde filtriert. Das hierdurch erhaltene klare, nahezu farblose flüssige naphthoxysubstituierte Dimethylsiloxan (55 g) hat eine Viskosität von 28 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,17 bei 100 Hertz und bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00028 bei 100 Hertz und von

bei
13

0,00003 bei 10 Hertz sowie einen Volumenwiderstand von 2,5 χ 10'

Beispiel 12

Das in Beispiel 11 beschriebene Verfahren wird unter umsetzung von 77 g des Gemisches aus flüssigem hydroxylendblockiertem Polydimethylsiloxan und Dimethylcyclosiloxan mit 31 g 2-Naphthol in 100 ml Toluol in Gegenwart von 2 g eines sauren Tons als Katalysator wiederholt. Das auf diese Weise gebildete flüssige naphthoxysubstituierte Dimethylsiloxan hat eine Viskosität von

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24 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,17 bei 100 Hertz und bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00038 bei 100 Hertz und von 0,00005 bei 10 Hertz sowie

1 3 einen Volumenwiderstand von 2,1 χ 10

Beispiel 13

Das in Beispiel 11 beschriebene Verfahren wird unter Umsetzung von 75 g des Gemisches aus flüssigem hydroxylendblockiertem Polydimethylsiloxan und Dimethylcyclosiloxan mit 30 g 2-Naphthol in 50 ml Toluol in Gegenwart von 2 g eines sauren Tons als Katalysator wiederholt. Das auf diese Weise gebildete flüssige naphthoxysubstituierte Dimethylsiloxan hat eine Viskosität von 24 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,17 bei 100 Hertz und von 3,18 bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor

5 von 0,00048 bex 100 Hertz und von 0,0005 bex 10 Hertz sowxe einen Volumenwiderstand von 1,2 χ 10

Beispiel 14

Das in Beispiel 11 beschriebene Verfahren wird unter Umsetzung von 75 g des Gemisches aus flüssigem hydroxylendblockiertem Polydimethylsiloxan und Dimethylcyclosiloxan mit 30 g 2-Naphthol in 25 ml Toluol in Gegenwart von 2 g eines sauren Tons als Katalysator wiederholt. Das auf diese Weise gebildete flüssige naphthoxysubstituierte Dimethylsiloxan hat eine Viskosität von 25 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3„16 bei 100 Hertz und von 3,15 bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von Op00121 bei 100 Hertz und von 0„0003 bei 10 Hertz sowie

1 3 exnen Volumenwxderstand von 1,7 s 10

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Beispiel 15

Unter Verwendung eines wie in Beispiel 4 ausgerüsteten 500 ml fassenden Kolbens setzt man nach dem in Beispiel 11 beschriebenen Verfahren 70 g des Gemisches aus flüssigem hydroxylendblockiertem Polydimethylsiloxan und Dimethylcyclosiloxan mit 30 g 1-Naphthol in 100 ml Toluol in Gegenwart von 2 g des sauren Katalysators um. Das auf diese Weise erhaltene flüssige naphthoxysubstituierte Dimethylsiloxan hat eine Viskosität von 40 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,15 bei 100 Hertz und von 3,14 bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00019 bei 100 Hertz und von 0,00002 bei 10 Hertz sowie

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einen Volumenwiderstand von 6,3x10 . Eine vor dem Abstreifen mit Fullererde und Aktivkohle behandelte Probe dieser Flüssigkeit hat eine Dielektrizitätskonstante von 3,13 bei 100 Hertz sowie bei 10 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,00185 bei 100 Hertz und von 0,00008 bei 10 Hertz, einen

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Volumenwiderstand von 3,61 χ 10 , eine Coronaanfangsspannung von 2700 und eine Coronaverlöschungsspannung von 1600.

Beispiel 16

Einen 9Ο4 1 fassenden und mit Glas ausgekleideten Reaktionskessel versetzt man unter Stickstoff mit 417 kg Dimethylcyclosiloxan, 109 kg Dimethyldimethoxysilan und 9,53 kg eines sauren Tons als Katalysator. Das erhaltene Gemisch wird über eine Zeitdauer von 2 Stunden auf 85 ⁰C erhitzt, dann 4 Stunden bei 85 ⁰C unter Rückfluß erhitzt und schließlich auf Raumtemperatur abgekühlt. Das nicht gerührte Gemisch trennt sich innerhalb von 2 Stunden auf, worauf man den Großteil des Katalysators vom Boden des Reaktionskessels entfernt. Das im Reaktionskessel zurückbleibende Produkt wird durch einen Mehrfachfilter filtriert und dann geschleudert. Auf diese Weise gelangt man zu etwa 503 kg eines flüssigen methoxyendblockierten Dimethylsiloxans.

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2807U3

Einen mit Glas ausgekleideten und 904 kg fassenden Reaktionskessel versetzt man unter Stickstoff mit 413 kg des in obiger Weise hergestellten flüssigen methöxyendblockierten Dimethylsiloxans, 145 kg ß-Naphthol und 1,63 kg Natriumethylat als Katalysator. Die Reaktanten werden miteinander vermischt und dann 2,5 Stunden auf 145 ⁰C erhitzt= Die flüchtigen Bestandteile werden aufgefangen, wobei man die Reaktionstemperatur auf 145 ⁰C hält und die Umsetzung weitere 8 Stunden fortführt» Das Produkt wird auf Raumtemperatur abgekühlt, mit einer Tragpumpe über den Kopf des Reaktionskessels entnommen, durch einen Filter mit beladenen Platten filtriert und schließlich abgeschleudert. Auf diese Weise erhält man etwa 452 kg eines rohen flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxans.

In eine 757 1 fassende Destillationsanlage gibt man unter Stickstoff 435 kg des in obiger Weise hergestellten rohen flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxans und 0,907 kg Essigsäure. Unter vollständigem Vakuum (10 bis 20 mm Quecksilberdruck) dauert es 8 Stunden, bis die Temperatur auf 265 ⁰C gekommen ist. Das Produkt wird dann 3 Stunden auf 265 ⁰C mit einem Quecksilberdruck von 15 mm gehalten, worauf man es auf Raumtemperatur abkühlt. In die Blase leitet man kontinuierlich einen schwachen Stickstoffstrom ein» Das dabei anfallende Produkt wird anschließend abgeschleudert, wodurch man zu etwa 32O kg Material gelangt.

Ein mit Glas ausgekleideter und 904 1 fassender Reaktionskessel wird mit 315,5 kg des in obiger Weise hergestellten abgestreiften Produkts sowie mit 9,07 kg Fullererde versetzt (es ist zu beachten, daß zur Verhinderung einer Hydrolyse des Produkts unbedingt mit trockener Fullererde gearbeitet werden muß). Das erhaltene Reaktionsgemisch wird 10 Stunden gerührt, dann 1 Stunde unter Rühren auf 80 ⁰C erhitzt, anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt, hiernach durch einen Rahmenfilter mit beschichteten Platten filtriert und schließlich abgeschleudert. Auf diese Weise gelangt man zu 281,5 kg eines verhältnismäßig reinen flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxans der allgemeinen Formel

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^ 2807H3

Dieses flüssige Siloxan hat eine Viskosität von 23 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,16 bei 100 Hertz, einen Dissipationsfaktor von 0,0135 bei 100 Hertz, einen Flammpunkt im offenen Becher von 232 ⁰C und einen Brennpunkt von etwa 307 ⁰C.

Beispiel 17

Ein Gemisch aus 518 g Dimethylcyclosiloxan, 136 g Methyltrimethoxysilan und einigen Tropfen Trifluormethansulfonsäure läßt man etwa 72 Stunden bei Raumtemperatur äquilibrieren. Sodann gibt man 155 g des dabei erhaltenen flüssigen Methoxysilans und 51 g 2-Naphthol in einen mit einer Dean-Stark-Falle und einem Rückflußkühler versehenen 500 ml fassenden Kolben. Unter anschließendem 2,5-stündigem Erhitzen auf 150 ⁰C werden flüchtige Bestandteile, vorwiegend Methanol, aufgefangen. Das Reaktionsgemisch wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt, gründlich mit 5 g Triethylamin durchmischt und schließlich bei einem Quecksilberdruck von 0,3 mm bis zu einer Temperatur von 240 ⁰C unter Vakuum abgestreift. Die hierbei anfallende Flüssigkeit wird mit Fullererde behandelt, worauf man das Ganze unter Vakuum filtriert. Auf diese Weise gelangt man zu einem flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

CH₃SiC[OSKCH₃

Dieses flüssige Siloxan hat eine Viskosität von 47 Centistoke, eine Dielektrizitätskonstante von 3,23 bei 100 Hertz und einen Dissipationsfaktor von 0,0028 bei 100 Hertz.

909813/0635

2807U3

Beispiel 18

Das in Beispiel 17 beschriebene Verfahren wird unter Verwendung von 15Og des Methoxysiloxans und 69 g 2-Naphthol wiederholt. Das Reaktionsgemisch wird unter Auffangen der flüchtigen Bestandteile auf 180 ⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen versetzt man das Reaktionsgemisch mit einigen Gramm Calciumoxid, worauf man es bei einem Quecksilberdruck von 0,25 mm bis zu 240 ⁰C abstreift. Das dabei anfallende flüssige naphthoxysubstituierte Dimethylsiloxan hat eine Viskosität von 44 Centistoke. Nach Behandlung mit Pullererde hat dieses Siloxan eine Dielektrizitätskonstante von 3,27 bei 100 Hertz und einen Dissipationsfaktor von null.

Beispiel 19

Ein Gemisch aus 370 g Dimethylcyclosiloxan, 136 g Methyltrimethoxysilan und einigen Tropfen Trifluormethansulfonsäure läßt man bei Raumtemperatur mehrere Tage äquilibrieren«, 100 g des dabei erhaltenen flüssigen methoxylierten Siloxans und 43 g 2-Naphthol gibt man dann in einen 500 ml fassenden Kolben, der mit einer Dean-Stark-Falle und einem Rückflußküh-= ler versehen ist, und erhitzt dann auf 170 °C. Sobald keine flüchtigen Bestandteile mehr kommen, wird das Reaktionsgemisch abgekühlt, mit einigen Gramm Calciumoxid vermischt und schließlich beim Quecksilberdruck von 0^4 mm bis auf 240 ⁰C abgestreift» 75 g der nicht verflüchtigten Flüssigkeit werden mit Fullererde behandelt und filtriert,, wodurch man zu einem flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxan mit einer Viskosität von 31₇5 Centistoke gelangt„ Diese Flüssigkeit hat eine Dielektrizitätskonstante von 3„46 bei 100 Herts und einen Dissipationsfaktor von 0 ,,QOQ95 bei 100 Hertz»

0 Q S 1

\έ) ÖJ ^) y

2807U3 - 22-

Im Film-Film-Kondensator zeigt das flüssige Siloxan dieses Beispiels eine Coronaanfangsspannung von 1800 Volt pro 0,0254 mm und eine Coronaverlöschungsspannung von 1400 Volt pro 0,0254 mm. Im Film-Papier-Film-Kondensator ergibt dieses flüssige Siloxan eine Coronaanfangsspannung von 2400 Volt pro 0,0254 mm und eine Coronaverlöschungsspannung von 1100 Volt pro 0,0254 mm.

Beispiel 20

Ein Gemisch aus 740 g Dimethylcyclosiloxanen, 136 g Methyltrimethoxysilan und einigen Tropfen Trifluormethansulfonsäure läßt man einige Tage bei Raumtemperatur äquilibireren. 150 g des hierbei erhaltenen flüssigen methoxylierten Siloxans und 39 g 2-Naphthol gibt man dann in einen 500 ml fassenden Kolben, der mit einer Dean-Stark-Falle und einem Rückflußkühler ausgerüstet ist. Die Reaktanten werden zuerst 2 Stunden auf 150 ⁰C und dann weitere 2 Stunden auf 200 ⁰C erhitzt, wobei man die flüchtigen Bestandteile auffängt. Nach Abkühlen versetzt man das Reaktionsgemisch mit einigen Gramm Natriumacetat und streift es schließlich bei einem Quecksilberdruck von 0,4 mm bis zu 240 ⁰C ab. Die dabei erhaltene Flüssigkeit wird mit FuI-lererde behandelt und anschließend filtriert. Auf diese Weise gelangt man zu einem flüssigen naphthoxysubstituierten Dimethylsiloxan mit einer Viskosität von 35,8 Centistoke. Dieses flüssige Dimethylsiloxan hat eine Dielektrizitätskonstante von 3,20 und einen Dissipationsfaktor von O,OOO42 bei 100 Hertz.

Im Film-Film-Kondensator ergibt dieses flüssige Dimethylsiloxan eine Coronaanfangsspannung von etwa 190O und eine Coronaverlöschungsspannung von etwa 1200. Im Film-Papier-Film-Kondensator erhält man mit diesem flüssigen Dimethylsiloxan eine Coronaanfangsspannung von etwa 2200 und eine Coronaverlöschungsspannung von etwa 600.

909813/083S

Beispiel 21

Ein Gemisch aus 130,4 g eines Siloxans der allgemeinen Formel H(CH₃)2SiO₉Si(CH₃J₂H, 51.,6 g 2-Naphthol und 5 ml Triethylamin wird unter Rühren 4 Stunden auf 150 ⁰C erhitzt= Das Reaktionsgemisch wird dann bei einem Ouecksilberdruck von 0,6 mm bis zu 255 ⁰C abgestreift, wodurch man ein flüssiges naphthoxysubstituiertes Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

h—-KCH₃) aSiO:

foTo

erhält, das eine Viskosität von 22,3 Centistoke aufweist» Nach Behandlung mit Fullererde hat dieses flüssige Dimethylsiloxan eine Dielektrizitätskonstante von 3,16 und einen Dissipationsfaktor von 0,00392 bei 100 Hertz»

§09813/0635

Claims

Patentansprüche

Kondensator mit einer dielektrischen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß er als dielektrische Flüssigkeit ein naphthoxysubstituiertes Dimethylsiloxan mit einer Viskosität von weniger als 50 Centistoke bei 25 ⁰C enthält.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er als dielektrische Flüssigkeit ein naphthoxysubstituiertes Dimethylsiloxan der allgemeinen Formel

(CHs)

worin χ einen Mittelwert von 6 bis 15 bedeutet, enthält.
3. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er als dielektrische Flüssigkeit ein naphthoxysubstituiertes Dimethylsiloxan der all gemeinen Formel

worin y einen Mittelwert von 1 bis 10 hat, ζ einen Mittelwert von 1 bis 10 bedeutet und y einem Wert entspricht, der wenigstens so groß ist wie der Wert für z, enthält.

ORIGINAL INSPECTED

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909813/0635