EP3523348A1 - Vergussmasse, isolationswerkstoff und verwendung dazu - Google Patents

Vergussmasse, isolationswerkstoff und verwendung dazu

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Publication number
EP3523348A1
EP3523348A1 EP17822556.1A EP17822556A EP3523348A1 EP 3523348 A1 EP3523348 A1 EP 3523348A1 EP 17822556 A EP17822556 A EP 17822556A EP 3523348 A1 EP3523348 A1 EP 3523348A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
potting compound
compound according
tetrahydro
present
potting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17822556.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Huber
Dieter Schirm
Matthias ÜBLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3523348A1 publication Critical patent/EP3523348A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50—Amines
    • C08G59/5046—Amines heterocyclic
    • C08G59/5053—Amines heterocyclic containing only nitrogen as a heteroatom
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08G59/5093—Complexes of amines
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    • C08G59/68—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • C08G59/686—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used containing nitrogen

Definitions

  • the invention relates to a novel sealing compound, insbeson ⁇ particular one that is used for producing an insulating material by means of anhydrid arthritiser curing.
  • the invention relates to the use of the insulating material in switchgear, transformers, casting resin dry-type transformers and / or in the corresponding semifinished product.
  • thermosets mineral-filled Harzformulierun ⁇ gen as casting compounds for manufacturing chemically and electrically highly resistant insulation materials are known.
  • the base resins used are preferably epoxy resin formulations. These are usually a two-component approaches ( "2K") beitet processed, wherein a reactive resin or a reactive resin mixture based on bisphenol A or F Diglycidyletherbasis in a Mi ⁇ research with phthalic anhydrides (PSA), and additional additives to improve the flow characteristics or Form material properties find use.
  • Lations to increase the iso-electric medium and at Hochnapssbe ⁇ utilization, such as to improve the partial discharge behavior or to increase the dielectric strength, are microscale the reaction resin mixture, and or
  • nanoscale dimensioned, inorganic and organic fillers such as silica derivatives such as quartz ⁇ flour, alpha-quartz, amorphous fused silica, alumina, Glim ⁇ mer, boron nitride, wollastonite, aluminum trihydrate in proportions of 50 wt% to 80 wt .-% with particle sizes in the micrometer range and / or inorganic and / or organic nanoparticles tikel added.
  • silica derivatives such as quartz ⁇ flour, alpha-quartz, amorphous fused silica, alumina, Glim ⁇ mer, boron nitride, wollastonite, aluminum trihydrate in proportions of 50 wt% to 80 wt .-% with particle sizes in the micrometer range and / or inorganic and / or organic nanoparticles tikel added.
  • nitrogen derivatives of cyclic and / or aliphatic nature are used.
  • the sterically hindered, in particular aliphatic ⁇ and especially the cycloaliphatic epoxy resins for example based on epoxidized cyclohexene derivatives such as diepoxide 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4' - epoxycyclohexanecarboxylate, hereinafter referred to as "ECC"
  • ECC epoxycyclohexanecarboxylate
  • MHHPA Methylhexahydrophthalic anhydride
  • Methylhexahydrophthalic anhydride is, for example, a provision of low viscosity potting compounds, their subsequent curing after the addition mechanism and thus the preparation of such insulating materials according to the current state of the art without the above-mentioned hardening no longer possible.
  • Heat quantities of up to 600 joules per gram can be released.
  • Object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art, so homopolyme ⁇ rillone, filled or unfilled sterically hindered epoxy xidharze make large volume accessible and in particular a anhydridbridge, thermal and to the Super acids old ⁇ native method for cross-linking to High polymers of sterically hindered epoxy resins, eg of the type ECC, with otherwise constant process parameters such as pressure, temperature, etc. to create.
  • it is an object of the present invention ⁇ to provide a hardener for sterically hindered epoxy resins, the slow-moving Homopoly- merization of sterically hindered epoxy resin, even in large components, causes and leads to low brittle moldings.
  • the subject of the present invention is therefore a
  • Potting compound comprising a sterically hindered, insbesonde re an aliphatic and / or cycloaliphatic epoxy resin and a curing agent containing a basic compound which shows the structural element I,
  • the subject matter of the invention is an insulating material obtainable by potting and hardening of this potting compound, as well as an insulation system comprising such an insulating material for electrical insulation.
  • the subject matter of the invention is the use of the potting compound, containing filler or filler ⁇ substance-free, by anionic gelation and / or curing as a casting, infusion, impregnation, and / or coating resin in electrical engineering.
  • Insulation materials according to the present invention are used for example for insulation and / or encasing in electrical engineering. In particular, they serve as Wickeliso ⁇ -regulation in electrical equipment such as transformers, casting resin dry transformers etc. as the main insulation.
  • Potting compounds are used, for example, via vacuum pressure impregnation after curing for the wrapping of insulating winding tapes.
  • General knowledge of the invention is that - contrary to the prior art - the anionic homopolymerization - ie the polymerization of the same monomer building blocks - of in ⁇ particular cycloaliphatic, sterically hindered,
  • the class of epoxy resins preferably used herein are in addition to the sterically hindered cycloaliphatic epoxy ECC (3, 4-epoxycyclohexylmethyl-3 ⁇ 4 - epoxycyclohexane carboxylate) also generally aliphatic GEHIN ⁇ -made epoxy resins such as epoxidized soya abohnenöle. There ⁇ to here only the glycidyl ether and
  • Triethylenetetramine, isophoronediamine, aminoethylpiperazine, diaminocyclohexane, diaminodiphenylmethane, phenylenediamine or diaminophenylsulfone leads to no or only extremely slow gelling, even at high temperatures of 70-90 ° C, or no or only soft curing to the molding.
  • cycloaliphatic epoxy resin such as the advantageous diepoxide ECC to gel at moderate accelerator levels and at Curing for 10 hours at 145 ° C to homopolymerize the defect-free molded body.
  • strong superbases with pKB values which are complementary to those of the superacid used hitherto are suitable for acting as hardeners for the sterically hindered epoxide resins.
  • superbases which show a MeCNpKBH + value of 23.5 and higher for the conjugated acid, measured in anhydrous acetonitrile, are used.
  • the hardener is a super base with at least one structural element I
  • the hardener has no NH functionalities in the molecular structure.
  • it can be used in the form of an adduct and / or a complex compound, in particular complexed to a metal salt.
  • complex or “complexed” in the metallor ⁇ ganischen sense of the word, so used that the hardener is attached as a ligand to a central atom, but not all ligands of the complex to the central atom. There may be other ligands that do not
  • Perceive hardening function in sterically hindered epoxy resin be provided on the complex compound used.
  • the basic hardener is used with the above-ge Attach ⁇ th structural element I in the form of a copper and / or Zinksal ⁇ zes, such as Zn (SCN) 2 * (DBN) 2 or Zn (Cl) 2 * (DBN). 2
  • the hardener comprises 1, 5-diazabicyclo [4.3.0] ⁇ -5-ene, CAS no. 3001-72-7, hereafter abbreviated to "DBN", with the structural formula II
  • the basic hardener is used with the above-ge Attach ⁇ th structural element I in the form of a copper and / or Zinksal ⁇ zes, such as Zn (SCN) 2 * (DBN) 2 or Zn (Cl) 2 * (DBN). 2
  • DBN is a very thin liquid compound at room temperature, which has relatively low vacuum stability at altitude ⁇ ren temperatures, it, in addition to the sole use as a curing agent, advantageously, the molecule or the person responsible for the homopolymerization of ECC, active environment covalently bound is Coupling other, higher molecular weight molecules such as acrylate, acrylate derivative, and / or oxirane containing compounds, so as to increase the vacuum resistance.
  • the following structures show exemplary parent compounds for hardener components:
  • R methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, butyl, isobutyl, benzyl, phenyl, fluoro, chloro, bromo, iodo, hydroxy, aldehyde, carboxylate.
  • Pentaerythritol tetraacrylate PETA
  • dipentaerythritol pentacrylate / dipentaerythritol hexacrylate and / or oxirane-containing compounds of defined molecular length for stabilization.
  • an adduct of one of the following Ver ⁇ compounds with an acrylate or an acrylate derivative and / or an oxirane compound having a defined length of the molecule is used as hardener: ectoine (CAS No. 96702-03-3.) And / or any
  • vorteilhaf ⁇ ter may be the following compounds having the structural formulas V to X in the curing agent alone or as mixtures:
  • R 1, R 2, R 3 and R 4 H, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, benzyl, phenyl
  • n 1 to 12
  • the binding of the superbase with the structural unit I to stabilize it can also be bound to a compound of oxime group-containing compound of defined molecular length, such as, for example, a glycidyl compound, such as, for example, a glycidyl ether
  • Glycidylesterharm in particular one with less than 50 C-atoms, take place.
  • oxirane-containing compounds in particular glycidyl compounds, the adduct of which is present in the hardener with the component which contains the structural unit I:
  • the glycidyl compound of a bisphenol, diol, triol, and / or higher alcohol may be derived, at ⁇ play, from the group of the following compounds:
  • Tricyclodecanedimethanol (Ci 2 Hi 8 ) (OH) 2
  • glycerol carbonate (C 4 H 5 ) (OH) 1.
  • the hardener has a nitrogen density D in the range of 1 to 15 mmol / g.
  • the used herein, mass-specific, capable molar nitrogen density D polymerization is in this case (by the A ⁇ unit 10 -3 mol / g per mol corresponding to a thousandth
  • R1, R2 and R3 methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, butyl, iso-butyl, benzyl, phenyl
  • n 1 to 4
  • the term "derivative” denotes any component which is obtainable by reaction of the parent compound, ie compounds whose molecules contain, instead of an H atom or a functional group, another atom or another atomic group or in which one atom or one atomic group is removed ,
  • the chemical and physical properties of derivatives are often no longer similar to those of the parent compounds, but may be similar.
  • the production of a chemical derivative is called derivatization.
  • the curing catalyst is present in the solid insulating material in an amount of less than 25% by weight, for example from 0.001% to 15% by weight, preferably in the range from 0.01 to 10% by weight, particularly preferably 0.1% by weight. to 5% by weight, before, so that gel times of several hours can be realized.
  • the responds are present in the solid insulating material in an amount of less than 25% by weight, for example from 0.001% to 15% by weight, preferably in the range from 0.01 to 10% by weight, particularly preferably 0.1% by weight. to 5% by weight, before, so that gel times of several hours can be realized.
  • the responds are present in the solid insulating material in an amount of less than 25% by weight, for example from 0.001% to 15% by weight, preferably in the range from 0.01 to 10% by weight, particularly preferably 0.1% by weight. to 5% by weight, before, so that gel times of several hours can be realized.
  • the responds are present in the solid insulating material in an amount of less than 25% by weight, for example from 0.001%
  • the bond is a comparison with the structure I, within a gel time of 0.5 h to 48 h, preferably from 0.5 hour to 24 hours and be ⁇ Sonders preferably from 0.5 to 16 h h at vacuum and
  • plant ⁇ material may comprise one or more epoxidated reactive diluents, ie, aromatic and / or aliphatic, short to long-chain and / or cyclic glycidyl ether; cyclic reactive diluents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, glycerol carbonate, glycolic and / or epoxidized
  • the potting compound may contain fillers and / or Grestoffkombinati- ons.
  • fillers for example, microscale fillers of quartz flour, boron nitride, fused silica, alumina,
  • Wollastonite or alumina trihydrate for use kom ⁇ men Wollastonite or alumina trihydrate for use kom ⁇ men.
  • partially conductive, microscale and / or nanoscale fillers or filler combinations or doped fillers or filler combinations can be used.
  • the potting compound may include conventional flame retardants and / or flame retardant combinations, as well as any other additives.
  • the homopolymerization is usually anionic.
  • the curing catalyst initiates the polymerization of the
  • the curing was first carried out for 10 h at 145 ° C. It was possible to produce a clear, firm and error-free molded body.
  • Gelnorm® the Gelierzei ⁇ th were as shown in Figure 1, is determined. For this tempera ⁇ turcombininge gel times were determined in the ECC at 70 ° C to 90 ° C and 1 to 10 wt% DBN.
  • the molding material hardened with about 5% by weight of DBN in ECC was examined by means of differential scanning calorimetry (10K / min, in a nitrogen atmosphere, TA DSC Q100), two glass transition regions being detectable.
  • differential scanning calorimetry 10K / min, in a nitrogen atmosphere, TA DSC Q100
  • FIG. 2 shows the glass transitions in the DBN (5% by weight) in ECC molding material after 10 hours at 145 ° C.
  • the invention discloses for the first time a potting compound with a hardener component, by means of which an anionically initiated homopolymerization of sterically hindered epoxide resins, which hitherto was regarded as not feasible according to the prior art, is made possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine neuartige Vergussmasse, insbesondere eine, die zur Herstellung eines Isolationswerkstoffes mittels anhydridfreier Härtung einsetzbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung des Isolationswerkstoffes in Schaltanlagen, Transformatoren, Gießharztrockentransformatoren und/oder in dem entsprechenden Halbzeug einsetzbar ist. Dazu offenbart die Erfindung erstmals eine Vergussmasse mit einer Härterkomponente, durch die eine anionisch initiierte Homopolymerisation von sterisch gehinderten Epoxidharzen, was bislang nach dem Stand der Technik als nicht machbar galt, ermöglicht wird. Dazu werden so genannte Super-Basen mit einem pKB Wert größer 23 eingesetzt.

Description

Beschreibung
Vergussmasse, Isolationswerkstoff und Verwendung dazu
Die Erfindung betrifft eine neuartige Vergussmasse, insbeson¬ dere eine, die zur Herstellung eines Isolationswerkstoffes mittels anhydridfreier Härtung einsetzbar ist. Außerdem be- trifft die Erfindung die Verwendung des Isolationswerkstoffes in Schaltanlagen, Transformatoren, Gießharztrockentransformatoren und/oder in dem entsprechenden Halbzeug einsetzbar ist.
In der Elektrotechnik, insbesondere in der Schaltanlagentech- nik, sind warmhärtende, mineralisch-gefüllte Harzformulierun¬ gen als Vergussmassen zur Fertigung chemisch und elektrisch hochresistenter Isolationswerkstoffe bekannt. Als Basisharze werden dabei bevorzugt Epoxidharzformulierungen eingesetzt. Diese werden meist als Zweikomponentenansätze ("2K") verar- beitet, wobei ein Reaktivharz oder eine Reaktivharzmischung auf Bisphenol-A- oder -F-Diglycidyletherbasis in einer Mi¬ schung mit Phthalsäure-anhydriden (PSA) und zusätzlichen Additiven zur Verbesserung der Fließeigenschaften bzw. Formstoffeigenschaften Verwendung finden. Zur Steigerung der Iso- lationswirkung bei elektrischer Mittel- und Hochspannungsbe¬ lastung, wie zum Beispiel zur Verbesserung des Teilentladungsverhaltens oder zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit, werden dem Reaktionsharzgemisch mikroskalig und oder
nanoskalig dimensionierte, anorganische und organische Füll- Stoffe, wie beispielsweise Siliziumoxid-Derivate wie Quarz¬ mehl, Alpha-Quarz, amorphes Quarzgut, Aluminiumoxid, Glim¬ mer, Bornitrid, Wollastonit, Aluminium-Trihydrat in Anteilen von 50 Gew% bis zu 80 Gew.-% mit Partikelgrößen im Mikrometerbereich und/oder anorganische und/oder organische Nanopar- tikel beigemengt. Zur Beschleunigung der thermischen Gelierung/Härtung finden Stickstoffderivate zyklischer und/oder aliphatischer Natur Anwendung.
Seit Dezember 2012 ist bekannt, dass Säureanhydride, insbe¬ sondere Hexahydrophtha!säureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, sowie alle Strukturisome¬ re davon in der EU nicht mehr langfristig erlaubt sein wer¬ den. Die industrielle Verwendung dieser Stoffe ist daher ohne Zukunft und es besteht der Bedarf, hier Ersatz zu schaffen.
Insbesondere die sterisch gehinderten, insbesondere aliphati¬ schen und ganz besonders die cycloaliphatischen Epoxidharze, beispielsweise basierend auf epoxidierten Cyclohexenderivaten wie dem Diepoxid 3, 4-Epoxycyclohexylmethyl-3' , 4' - epoxycyclohexancarboxylat , nachfolgend „ECC" genannt, weisen nach thermischer Härtung mit Phthalsäureanhydridderivaten, vor allem mit Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid („MTHPA") und dem o.g. zu SVHC-listenden
Methylhexahydrophthalsäureanhydrid („MHHPA"), als Isolations- werkstoff ein hervorragendes
Eigenschaftsspektrum auf, was die Verwendung als Hochleis- tungs-Freiluft-Isolierstoff begründet. Demgegenüber sind die glycidylether- und glycidylester-haltigen sterisch nicht gehinderten Epoxidharze leicht der anionischen Härtung zugäng- lieh und brauchen nach dem Stand der Technik keine teuren und empfindlichen Supersäuren zur Homopolymerisation für als Isolationssysteme geeignete Formkörper.
Durch ein Verbot von bei Raumtemperatur flüssigen Säureanhyd- riden wie den oben genannten Methyltetrahydro-phthalsäure- anhydrid („MTHPA") und dem o.g. zu SVHC-listenden
Methylhexahydrophthalsäureanhydrid („MHHPA"), ist z.B. eine Bereitstellung von dünnflüssigen Vergussmassen, deren anschließende Aushärtung nach dem Additionsmechanismus und so- mit die Bereitung von derartigen Isolierwerkstoffen nach dem momentanen Stand der Technik ohne die oben genannten Härter nicht mehr möglich.
Die Homopolymerisation von sterisch gehinderten, also bei- spielsweise cycloaliphatischen Epoxidharzen, z.B. des ECCs, gelingt thermisch und UV getrieben sehr rasch und vollständig durch Verwendung von so genannten kationisch-wirkenden Supersäuren . Diese Spezies generieren in-situ sehr acide Protonen, entwe¬ der durch thermischen Zerfall oder durch UV-getriebene Bindungsspaltung mit anschließender Umlagerung zu besagten Su- persäurederivaten . Die Katalysatoren zerfallen dabei oftmals in nicht-nucleophile Anionen und sehr mobile Protonen, die die cycloaliphatischen Epoxidfunktionalitäten, z.B. des ECCs, alternierend aktivieren und einen nucleophilen Angriff durch eine weitere Epoxidfunktionalität ermöglichen. Auf diese Wei- se homopolymerisiert cycloaliphatisches Epoxidharz unter Auf¬ bau eines sehr rigiden Netzwerkes und hoher Exothermie. Zu diesem Zwecke finden als Katalysatoren beispielsweise
lewissaure SbF6 ~, PF5-, Borhalogenide oder Triflatderivate seit ca. 1970 Anwendung.
Als Nachteil der supersauren Homopolymerisation von sterisch gehinderten, also beispielsweise aliphatischen und insbesondere auch cycloaliphatischen Epoxidharzen ist die gesamte Empfindlichkeit der benötigten Katalysatoren anzusehen. Da diese Derivate oftmals in-situ die aktive Spezies zur Polyme¬ risation, entweder thermisch oder UV-getrieben, freisetzen, sind diese Materialien dementsprechend stark feuchtigkeits- , hydrolyse-, wärme- und/oder lichtempfindlich. Die lewissaure Homopolymerisation von z.B. ECC verläuft auch für gewöhnlich bei Initiation lawinenartig mit dem Resultat, dass enorme
Wärmemengen von bis zu 600 Joule pro Gramm freiwerden können.
Aufgrund dessen sind große Ansätze bzw. Formgebungen, die in der Technik nötig sind, oftmals auch mit der Gefahr der
Brandentwicklung verbunden, da die entstehende Wärme durch die geringe Leitfähigkeit des entstehenden Formstoffes nicht nach außen abgeführt werden kann und so auch lokale Zerset¬ zungen resultiert, die den Formstoff, insbesondere bei elekt¬ rotechnischer Anwendung, empfindlich in seiner Güte ver- schlechtem. Aufgrund der chemischen Grundstoffe und der komplexen Syntheseführung zur Bereitung der Katalysatorspezies der kationisch wirkenden Supersäuren wie hexafluoriertes Antimon und pentafluorierter Phosphor sind diese Katalysatoren in der Anschaffung relativ teuer. Homopolymerisierte, ungefüllte Epoxidharze haben daher in großvolumiger Applika¬ tion nicht oder nur sehr selten Weg in die Anwendung gefunden, sondern werden oftmals nur mineralisch-hochgefüllt ver- gössen und/oder nur in sehr dünner Schicht gehärtet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, also homopolyme¬ risierte, gefüllte oder ungefüllte sterisch gehinderte Epo- xidharze großvolumig zugänglich zu machen und insbesondere eine anhydridfreie, thermische und zu den Supersäuren alter¬ native Methode zur Vernetzung zum Hochpolymeren von sterisch gehinderten Epoxidharzen, z.B. des Typs ECC, bei sonst gleichbleibenden Prozessparametern wie z.B. Druck, Temperatur etc., zu schaffen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegen¬ den Erfindung, einen Härter für sterisch gehinderte Epoxidharze zu schaffen, der eine langsam fortschreitende Homopoly- merisation des sterisch gehinderten Epoxidharzes, auch in großen Bauteilen, bewirkt und zu gering spröden Formkörpern führt.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wie er in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart ist, gelöst.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine
Vergussmasse, umfassend ein sterisch gehindertes, insbesonde re ein aliphatisches und/oder cycloaliphatisches Epoxidharz sowie einen Härter, der eine basische Verbindung, die das Strukturelement I zeigt,
I wobei Rl, R2, R3 und/oder R4 gleich oder ungleich und beispielsweise Wasserstoff, verzweigte oder unverzweigte Alkyl-, Acyl- und/oder Arylgruppierungen sind und/oder insbesondere durch Verbrückung zwischen R2 / R3 und/oder Rl / R4 zumindest einen Zyklus darstellen, wobei nach einer vorteilhaften Ausführungsform R4 = H vorliegt. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Isolationswerkstoff, erhältlich durch Verguss und Härtung dieser Vergussmasse, sowie ein Isolationssystem, das einen derartigen Isolationswerkstoff zur elektrischen Isolation umfasst. Schließlich ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung der Vergussmasse, füllstoffhaltig oder füll¬ stofffrei, durch anionische Gelierung und/oder Härtung als Gieß-, Infusions-, Imprägnier-, und/oder Umhüllungsharz in der Elektrotechnik.
Isolationswerkstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise zur Isolation und/oder Umhüllung in der Elektrotechnik eingesetzt. Insbesondere dienen sie als Wickeliso¬ lierung in elektrischen Maschinen wie Transformatoren, Giess- harztrockentransformatoren etc. als Hauptisolierung. Die
Vergussmassen werden dabei beispielsweise über Vakuum Druck Imprägnierung nach Aushärtung zur Umhüllung von isolierenden Wickelbändern eingesetzt. Allgemeine Erkenntnis der Erfindung ist es, dass - konträr zum Stand der Technik - die anionische Homopolymerisation - also die Polymerisation gleicher Monomerbausteine - von ins¬ besondere cycloaliphatischem, sterisch gehinderten,
glycidylester- und glycidylether-freiem Epoxidharz ohne Ein- satz von Härtern auf Basis von Säureanhydriden möglich ist.
Die hier bevorzugt eingesetzte Klasse von Epoxidharzen sind neben dem sterisch gehinderten cycloaliphatischen Epoxidharz ECC (3, 4-Epoxycyclohexylmethyl-3 4 λ- epoxycyclohexancarboxylat ) auch allgemein aliphatische gehin¬ derte Epoxidharze wie z.B. epoxidierte Soj abohnenöle . Es wer¬ den hier ausschließlich die glycidylether- und
glycidylesterfreien sterisch gehinderten Epoxidharze, alipha- tisch oder cycloaliphatisch vorliegend, als Basis für
Vergussmassen in der vorliegenden Schrift behandelt.
Nach der verbreiteten wissenschaftlichen Meinung (vgl. Dissertation A.M. Tomuta, New and improved thermosets based on epoxy resins and dendritic polyesters (2014), Universität Rovira i Virgili, Departament de Quimica Analitica i Quimica Orgänica, Tarragona, Spanien; siehe S. 5 und S. 9) und dem allgemein akzeptierten Stand der Technik, ist es nicht möglich, cycloaliphatische bzw. aliphatische Epoxidharze anio¬ nisch zu homopolymerisieren . In dieser Dissertation aus 2014 steht explizit, dass „cycloaliphatic epoxy resins cannot be cured by anionic Initiators". Anionische Initiatoren bewir- ken, wie dem Fachmann bewusst ist, eine basische und keine saure Härtungsreaktion.
Die bislang bekannt, saure, insbesondere lewissaure Ringöff¬ nung mittels superaciden Protonen führt, wie oben ausgeführt, aufgrund der höheren Ringspannung im cycloaliphatischen Epoxidharz, etwa ECC, zu einer quantitativen Öffnung und somit zur nahezu vollständigen Homopolymerisation . Die anionische Aktivierung mit gängigen nucleophilen tertiären, sekundären und primären Aminhärtern, z.B. mit 1-Alkylimidazolen,
Dimethylbenzylamin, Jeffaminen, Diethylenetriamin,
Triethylentetramin, Isophorondiamin, Aminoethylpiperazin, Diaminocyclohexan, Diaminodiphenylmethan, Phenylendiamin oder Diaminophenylsulfon führt zu keiner oder nur äußerst langsamen Gelierung, auch bei hohen Temperaturen von 70-90°C, bzw. zu keiner oder nur weichen Aushärtung zum Formkörper.
Es hat sich jedoch überraschend und für den Fachmann als nicht vorhersehbar gezeigt, dass gewisse nicht-acide Superba- sen sehr wohl im Stande sind, ein sterisch gehindertes Epo- xidharz bei techniküblichen Temperaturen von 70-100°C, insbesondere ein aliphatisches, beispielsweise ein
cycloaliphatisches Epoxidharz wie das vorteilhafte Diepoxid ECC, bei moderaten Beschleunigergehalten zu gelieren und bei Härtung während 10h bei 145°C zum fehlerfreien Formkörper zu homopolymerisieren .
Bevorzugt sind starke Superbasen mit pKB-Werten, die denen der bislang eingesetzten Supersäure komplementär sind, geeignet, als Härter für die sterisch gehinderten Epoxidharze zu fungieren .
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden dabei Superbasen, die für die konjugierte Säure, gemessen in wasserfreiem Acetonitril, einen MeCNpKBH + -Wert von 23.5 und höher zeigen, eingesetzt.
Der Härter ist eine Super-Base mit zumindest einem Struktur- element I
I wobei Rl, R2, R3 und/oder R4 gleich oder ungleich und beispielsweise Wasserstoff, verzweigte oder unverzweigte Alkyl-, Acyl-, und Arylgruppierungen sind und insbesondere vorteil¬ hafterweise durch Verbrückung zwischen R2 / R3 und/oder Rl / R4 einen Zyklus darstellen, wobei nach einer bevorzugten Aus- führungsform R4 = H vorliegt.
Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn der Härter keine NH- Funktionalitäten in der Molekülstruktur aufweist. Zur Verbesserung der Handhabbarkeit und Verarbeitbarkeit des Härters, insbesondere auch zur Verbesserung der Stabilität an Luft und/oder der Vakuumstabilität des Härters kann dieser in Form eines Adduktes und/oder einer Komplexverbindung, insbesondere an ein Metallsalz komplexiert, eingesetzt werden. Dabei wird der Term „Komplex" oder „komplexiert" im metallor¬ ganischen Sinn des Wortes, also so gebraucht, dass der Härter als Ligand an einem Zentralatom angelagert ist, aber durchaus nicht alle Liganden des Komplexes um das Zentralatom stellt. Es können demnach noch andere Liganden, die keine
Härterfunktion im sterisch gehinderten Epoxidharz wahrnehmen, an der eingesetzten Komplexverbindung vorgesehen sein. Beispielsweise wird der basische Härter mit dem oben gezeig¬ ten Strukturelement I in Form eines Kupfer- und/oder Zinksal¬ zes, wie als Zn (SCN) 2* (DBN) 2 oder Zn (Cl) 2* (DBN) 2 eingesetzt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Härter 1, 5-Diazabicyclo [4.3.0] ηοη-5-en, CAS-Nr. 3001-72-7, im Folgenden kurz „DBN" bezeichnet, mit der Strukturformel II
II
Beispielsweise wird der basische Härter mit dem oben gezeig¬ ten Strukturelement I in Form eines Kupfer- und/oder Zinksal¬ zes, wie als Zn (SCN) 2* (DBN) 2 oder Zn (Cl) 2* (DBN) 2 eingesetzt.
Da DBN eine sehr dünnflüssige Verbindung bei Raumtemperatur darstellt, die nur relativ geringe Vakuumstabilität bei höhe¬ ren Temperaturen aufweist, ist es, neben der alleinigen Verwendung als Härter, vorteilhaft, das Molekül bzw. die für die Homopolymerisation von ECC verantwortliche, aktive Umgebung kovalent an andere, höhermolekulare Moleküle wie Acrylat-, Acrylatderivat- , und/oder oxirangruppenhaltige Verbindungen anzukoppeln, um so die Vakuumfestigkeit heraufzusetzen. Die folgenden Strukturen zeigen beispielhafte Stammverbindungen für Härterkomponenten:
III
1 , 4 , 5 , 6-Tetrahydro-2R-Pyrimidin als Stammverbindung oder Grundkörper der rein und/oder als Derivat im Härter vorl und /oder
IV
lH-2R-2-Imidazoline als Stammverbindung oder Grundkörper, der rein und/oder als Derivat im Härter vorliegt,
wobei R = Methyl-, Ethyl-, Propyl-, isoPropyl-, Butyl-, isoButyl-, Benzyl-, Phenyl-, Fluor-, Chlor-, Brom-, Jod-, Hydroxy-, Aldehyd-, Carboxylat-, ist.
Die oben genannten Strukturen III und IV lassen sich gut mit Acrylaten wie dem TMPTA (Trimethylolpropantriacrylat ) ,
Trimethylolpropanpropoxylattriacrylat ;
Pentaerythritoltetraacrylat (PETA) ;
Dipentaerythritolpentacrylat/ Dipentaerythritolhexacrylat und/oder oxirangruppenhaltigen Verbindungen definierter Moleküllänge zur Stabilisierung umsetzen. Beispielsweise wird ein Addukt aus einer der folgenden Ver¬ bindungen mit einem Acrylat-, oder einem Acrylatderivat und/oder eine oxirangruppenhaltige Verbindung mit definierter Moleküllänge als Härter eingesetzt: Ectoin (CAS-Nr. 96702-03-3) und/oder einem beliebigen
Ectoinderivat ,
1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrimidin (CAS-Nr. 1606-49-1),
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Methylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Ethylpyrimidin, 1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Propylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-isoPropylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Butylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-isoButylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Phenylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Benzylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Fluorpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Chlorpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Brompyrimidin,
1,4, 5, 6-Tetrahydro-2-Iodpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Cyanopyrimidin,
2-Methyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 534-26-9),
2-Phenyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 936-49-2),
2-Benzyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 59-98-3),
2, 4-Dimethyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 930-61-0),
4, 4-Dimethyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 2305-59-1), sowie beliebige Gemische der vorgenannten Verbindungen.
Weiterhin umfasst der Härter beispielsweise eine Komponente mit n = 1 bis 4 kovalent gebundenen Hydroxylgruppen pro Molekül .
Beispielsweise können als Additionsprodukte gemäß vorteilhaf¬ ter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung folgende Verbindungen mit den Strukturformeln V bis X im Härter allein oder als beliebige Gemische vorliegen:
wobei Rl, R2, R3 und R4 = H, Methyl, Ethyl, Propyl, isoPropyl, Bu- tyl, isoButyl, Benzyl, Phenyl
und
n = 1 bis 12
ist .
Alternativ oder ergänzend kann im Härter die Anbindung der Superbase mit der Struktureinheit I zu deren Stabilisierung auch an eine oxirangruppenhaltige Verbindung definierter Mo- leküllänge, wie beispielsweise an eine Glycidylverbindung, wie beispielsweie eine Glycidylether- oder
Glycidylesterverbindung, insbesondere eine mit weniger als 50 C-Atomen, erfolgen. Beispielsweise erfolgt die Anbindung an eine
oxirangruppenhaltige Verbindung definierter Moleküllänge, die n = 1 bis 4 Oxiranfunktionalitäten pro Molekül hat.
Beispielsweise können dabei folgende oxiranhaltigen Verbin- düngen, insbesondere Glycidylverbindungen eingesetzt werden, deren Addukt mit der Komponente, die die Struktureinheit I enthält, im Härter vorliegen:
Mono-Glycidylether- und/oder -esterverbindung (n=l),
Diglycidylether und/oder -esterverbindung (n=2),
Triglycidylether und/oder -esterverbindung (n=3) und/oder Tetraglycidylether und/oder -esterverbindung (n=4), sowie beliebige Gemische der genannten Verbindungen. Des Weiteren kann die Glycidylverbindung von einem Bisphenol, Diol, Triol, und/oder höherem Alkohol abgeleitet sein, bei¬ spielsweise aus der Gruppe folgender Verbindungen:
Mono-Ethylenglycol (C2H4) (OH)2,
Butandiole (C4H8) (OH)2,
Butendiole (C4H6) (OH)2,
Butindiol (C4H4) (OH)2,
Polyethylenglykole H (OC2H4) x (OH) 2 mit x=l bis 5000, Propylenglykol (C3H6) (OH)2,
Polypropylenglykole H (OC3H6) x (OH) 2 mit x=l bis 5000,
Diethylenglykol (C2H80) (OH) 2,
Propandiole (C3H6) (OH)2,
Neopentylglycol (C5H10) (OH) 2,
Cyclopentandiole (C5H8) (OH)2,
Cyclopentendiole (C5H6) (OH)2,
Glycerin (C3H5) (OH) 3,
Pentandiole (C5H10) (OH) 2,
Pentaerythritol (C5H8) (OH)4,
Hexandiole (C6H12) (OH) 2,
Hexylenglykole (C6H12) (OH) 2,
Heptandiole (C7H14) (OH) 2,
Octandiole (C8H16) (OH)2,
Polycaprolactondiole, Polycaprolactontriole, Hydrochinon
(C6H4) (OH) 2,
Resorcinol (C6H4) (OH)2,
(Pyro) Catechol (C6H4) (OH)2,
Rucinol (C10H12) (OH) 2,
Triethylenglycol (C6H12) (OH)2
- vollaromatisches, teilhydriertes und/oder vollhydriertes Bisphenol-A (C15H14) (OH) 2, (C15H28) (OH) 2,
Bisphenol-F (Ci3H10) (OH) 2, Bisphenol-S (Ci2H802S) (OH) 2
- Tricyclodecandimethanol (Ci2Hi8) (OH) 2, Glycerincarbonat (C4H5) (OH) 1.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Härter eine Stickstoffdichte D im Bereich von 1 bis 15 mmol/g auf. Die hier verwendete, massespezifische, polymerisations- befähigte molare Stickstoffdichte D wird dabei durch die Ein¬ heit 10~3 mol/g (entsprechend einem tausendstel mol pro
Gramm) definiert, die den Gehalt an Stickstoffatomen mit nichtaromatischen und zugleich 10 nicht-bindenden Elektronenpaaren pro Molekül angibt und als anionische Polymerisations- Starter fungieren. Beispielsweise können im Härter Verbindungen der folgenden Strukturtypen XI bis XIV allein oder als beliebige Gemische vorliegen :
XII und
XIV
wobei
Rl, R2 und R3 = Methyl, Ethyl, Propyl, isoPropyl, Butyl, isoButyl, Benzyl, Phenyl
und
x = 1 bis 12
und
n = 1 bis 4
ist .
Als Derivat wird vorliegend jede Komponente bezeichnet, die durch Reaktion der Stammverbindung erhältlich ist, also Verbindungen, deren Moleküle anstelle eines H-Atoms oder einer funktionellen Gruppe ein anderes Atom oder eine andere Atom- gruppe enthalten oder bei denen ein Atom oder eine Atomgruppe entfernt ist. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Derivaten sind denen der Stammverbindungen oft überhaupt nicht mehr ähnlich, können aber ähnlich sein. Die Herstellung eines chemischen Derivates nennt man Derivatisierung .
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt der Härtungskatalysator im festen Isolationswerkstoff in einer Menge kleiner 25 Gew%, beispielsweise von 0,001 Gew% bis 15 Gew%, bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 10 Gew%, besonders bevorzugt von 0,1 Gew% bis 5 Gew%, vor, so dass Gelierzeiten von mehreren Stunden realisierbar sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform reagiert die
Vergussmasse aus einem aliphatischen und/oder
cycloaliphatischen Epoxidharz mit einem Härter, der eine Ver- bindung mit der Struktur I umfasst, innerhalb einer Gelierzeit von 0,5 h bis 48 h, bevorzugt von 0,5 h bis 24 h und be¬ sonders bevorzugt von 0,5 h bis 16 h bei Vakuum und
Vergusstemperatur ab. Die Vergussmasse und der daraus herstellbare Isolationswerk¬ stoff kann einen oder mehrere epoxidierte Reaktivverdünner, also aromatische und/oder aliphatische, kurz- bis langkettige und/oder cyclische Glycidylether ; cyclische Reaktivverdünner wie Ethylencarbonat , Propylencarbonat , Butylencarbonat , Glycerincarbonat , glykolische und/oder epoxidierte
Polypropylenglykole enthalten.
Die Vergussmasse kann Füllstoffe und/oder Füllstoffkombinati- onen enthalten. Beispielsweise können mikroskalige Füllstoffe aus Quarzmehl, Bornitrid, Quarzgut, Aluminiumoxid,
Wollastonit oder Aluminiumoxid-Trihydrat zur Anwendung kom¬ men .
Beispielsweise können teilleitfähige, mikroskalige und/oder nanoskalige Füllstoffe bzw. Füllstoffkombinationen bzw. dotierte Füllstoffe bzw. Füllstoffkombinationen zur Anwendung kommen können.
Die Vergussmasse kann herkömmliche Flammschutzmittel und/oder Flammschutzmittelkombinationen, sowie beliebige andere Additive mit umfassen.
Die Homopolymerisation erfolgt dabei in der Regel anionisch. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung initiiert der Härtungskatalysator die Polymerisation des
Vergussharzes bei Vergusstemperaturen im Bereich von 20°C bis 150°C, bevorzugt von 40°C bis 90°C, und insbesondere bevor¬ zugt von 55°C bis 80°C.
Als Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin- dung wird die Härtung einer Vergussmasse von
cycloaliphatischem ECC, also Diepoxid 3,4-
Epoxycyclohexylmethyl-3 ' , 4 ' -epoxycyclohexancarboxylat mit 5 Gew% DBN, also 1 , 5-Diazabicyclo [ 4.3.0 ] ηοη-5-en gezeigt. Als Test wurde zunächst die Härtung für 10 h bei 145°C durchge- führt. Es konnte ein klarer, fester und fehlerfreier Formkörper hergestellt werden. Nach Gelnorm® wurden die Gelierzei¬ ten, wie in Figur 1 gezeigt, bestimmt. Dazu wurden tempera¬ turabhängige Gelzeiten bei 70°C bis 90°C mit 1 bis 10 Gew% DBN in ECC bestimmt.
Der mit ca. 5 Gew.-% DBN in ECC derart gehärtete Formstoff wurde mittels dynamischer Differenzkalorimentrie (10K/min, in Stickstoffatmosphäre, TA DSC Q100) untersucht, wobei zwei Glasübergangsbereiche feststellbar sind. So findet sich bei ca. 60°C ein gut ausgeprägter, erster und bei
ca. 153°C ein geringer ausgeprägter Glasübergang, wie in Figur 2 gezeigt. Es kann deshalb angenommen werden, dass zwei Homopolymerisationsstufen im Netzwerk vorliegen, die die Zähigkeit des Formstoffes verursachen. Ein angepasstes Här- tungsprofil, z.B. längere Zeiten und/oder höhere Temperatu¬ ren, verschieben das Glasübergangsverhältnis zugunsten des höheren Glasüberganges.
Figur 2 zeigt die Glasübergänge im DBN (5Gew%) in ECC Form- Stoff nach 10h bei 145°C.
Zum Nachweis der Homopolymerisation des ECC mittels DBN wurde eine Differenzkalorimetrische Analyse der anionisch- initiierten Homopolymerisation der Vergussmasse aus ECC mit DBN als Härter, wobei DBN im ECC mit 7,5 Gew% vorlag, durch¬ geführt. DBN wurde in ECC eingerührt und mit einer Heizrate von 10K/min in einer DSC unter Stickstoffatmosphäre in gebördelten Tiegeln aufgeheizt. Die Graphik ist in Figur 3 zu se- hen. Mit einer Reaktionsenthalpie von über 650J/g und einem Exothermiepeak von ca. 157°C verläuft die Homopolymerisation von ECC ähnlich im Mechanismus wie die durch Supersäuren initiierte kationische Homopolymerisation.
Die in Figur 3 gezeigte differenzkalorimetrische Analyse der anionisch-initiierten Homopolymerisation von ECC mit DBN als Katalysator belegt die anionische Härtung. Aus der Mischung von 5% DBN in ECC (hier in Form des CY179 von Huntsman) entsteht so ein spröder Formstoff. Figur 4 zeigt die Tg-Charakteristik des mit 5% DBN gehärteten ECCs . Dies ist in der Fachwelt völlig neu und überraschend, weil die anionische Polymerisation durch DBN von sterisch gehin- dertem ECC bislang als nicht möglich galt.
Da eine anhydridfreie Polymerisation im Fokus steht, ver¬ bleibt faktisch nur die sog. „Homopolymerisation" z.B. des ECCs, also die Vernetzung des ECC-Monomers untereinander zu einem polymeren Werkstoff.
Zugleich ist der hier erstmals offenbarte Katalysator günsti¬ ger, gut verfügbar und weniger als die bislang üblichen Supersäuren empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Licht. Der resultierende Formstoff ist zugleich bedeutend
hydrolyseunempfindlicher aufgrund seiner Netzwerkstruktur.
Die Erfindung offenbart erstmals eine Vergussmasse mit einer Härterkomponente, durch die eine anionisch initiierte Homo¬ polymerisation von sterisch gehinderten Epoxidharzen, was bislang nach dem Stand der Technik als nicht machbar galt, ermöglicht wird.
Dazu werden so genannte Super-Basen mit einem pKB Wert größer 23 eingesetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Vergussmasse, umfassend ein sterisch gehindertes, insbe¬ sondere ein aliphatisches und/oder cycloaliphatisches Epoxid¬ harz sowie einen Härter, der zumindest eine basische Verbin¬ dung, die einen pKB-Wert, gemessen in wasserfreiem
Acetonitril, beispielsweise einen MeCNpKB von 23 oder höher hat, umfasst.
2. Vergussmasse nach Anspruch 1, wobei der Härter zumindest eine Komponente, die das Strukturelement I zeigt,
I wobei Rl, R2, R3 und/oder R4 gleich oder ungleich und beispielsweise Wasserstoff, verzweigte oder unverzweigte Alkyl-, Acyl- und/oder Arylgruppierungen sind und/oder insbesondere durch Verbrückung zwischen R2 / R3 und/oder Rl / R4 zumindest einen Zyklus darstellen, wobei nach einer vorteilhaften Ausführungsform R4 = H vorliegt, umfasst.
3. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Härter keine NH-Funktionalität in der Molekülstruktur hat .
4. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Härter die Komponente mit dem Strukturelement I als Ligand in einer Komplexverbindung vorliegt.
5. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Härter die Verbindung DBN, 1 , 5-Diazabicyclo [ 4.3.0 ] non-5- en, CAS-Nr. 3001-72-7, mit der Strukturformel II umfasst .
6. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Härter die Komponente mit dem Strukturelement I als Addukt mit einem Acrylat, einem Acrylatderivat und/oder einer oxirangruppenhaltigen Verbindung mit definierter Moleküllänge, insbesondere mit bis zu 50 C-Atomen, vorliegt.
7. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche wobei die Komponente mit dem Strukturelement I ein Derivat ist von der Gruppe folgender Stammverbindungen:
III
1 , 4 , 5 , 6-Tetrahydro-2R-Pyrimidin, das als Stammverbindung oder Grundkörper und rein und/oder als Derivat im Härter vorliegt und /oder
IV
lH-2R-2-Imidazoline, das als Stammverbindung oder Grundkör- per, der rein und/oder als Derivat im Härter vorliegt; wobei R = Methyl-, Ethyl-, Propyl-, isoPropyl-, Butyl-, isoButyl-, Benzyl-, Phenyl-, Fluor-, Chlor-, Brom-, Jod-, Hydroxy-, Aldehyd-, Carboxylat-, ist.
8. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Härter als Komponente mit dem Strukturelement I zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe folgender Verbindungen
Ectoin (CAS-Nr. 96702-03-3) und/oder einem beliebigen
Ectoinderivat ,
1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrimidin (CAS-Nr. 1606-49-1),
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Methylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Ethylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Propylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-isoPropylpyrimidin,
1,4, 5, 6-Tetrahydro-2-Butylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-isoButylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Phenylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Benzylpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Fluorpyrimidin,
1,4, 5, 6-Tetrahydro-2-Chlorpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Brompyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Iodpyrimidin,
1,4,5, 6-Tetrahydro-2-Cyanopyrimidin,
2-Methyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 534-26-9),
2-Phenyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 936-49-2),
2-Benzyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 59-98-3),
2, 4-Dimethyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 930-61-0),
4, 4-Dimethyl-2-Imidazolin (CAS-Nr. 2305-59-1), sowie beliebige Gemische der vorgenannten Verbindungen, vorliegt.
9. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Härter zumindest eine Komponente mit n = 1 bis 4 kovalent gebundenen Hydroxylgruppen vorliegt.
10. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Härter zumindest eine Verbindung mit einer der Strukturformeln V bis X allein oder im Gemisch mit weiteren Verbindungen, vorliegt:
10
(IX)
und
(X)
wobei
Rl, R2, R3 und R4 = H, Methyl, Ethyl, Propyl, isoPropyl, Bu- tyl, isoButyl, Benzyl, Phenyl und n = 1 bis 12
ist .
11. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, wobei die Komponente mit dem
Strukturelement I als Addukt mit einem Acrylat und/oder einem Acrylatderivat , wie beispielsweise TMPTA
(Trimethylolpropantriacrylat )
Trimethylolpropanpropoxylattriacrylat ;
Dipentaerythritolpentacrylat/ Dipentaerythritolhexacrylat und/oder PETA (Pentaerythritoltetraacrylat) , sowie beliebi¬ ger Mischungen der Acrylate und/oder Acrylatderivate, vorliegt .
12. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, wobei die Komponente mit dem Strukturelement I als Addukt mit einer oxirangruppenhaltigen Verbindung mit definierter Moleküllänge, wie beispielsweise einer Glycidylverbindung, insbesondere einer mit weniger als 50 C-Atomen, vorliegt.
13. Vergussmasse nach Anspruch 12, wobei die Komponente mit dem Strukturelement I als Addukt mit einer
Glycidylverbindung, ausgewählt aus den folgenden Verbindungen, sowie beliebigen Mischungen daraus, vorliegt:
Mono-Glycidylether- und/oder -esterverbindung,
Diglycidylether und/oder -esterverbindung,
Triglycidylether und/oder -esterverbindung und/oder
Tetraglycidylether und/oder -esterverbindung.
14. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Komponente mit dem Strukturelement I als Addukt mit einer oxirangruppenhaltigen Verbindung definierter Moleküllänge, die n = 1 bis n = 4 Oxiranfunktionalitäten hat, vorliegt.
15. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oxirangruppenhaltige Verbindung ein Derivat ist von einem höheren Alkohol, einem Bisphenol, Diol, Triol, beispielsweise aus der Gruppe folgender Verbindungen:
Mono-Ethylenglycol (C2H4) (OH)2,
Butandiole (C4H8) (OH)2,
Butendiole (C4H6) (OH)2,
Butindiol (C4H4) (OH)2,
Polyethylenglykole H (OC2H4) x (OH) 2 mit x=l bis 5000,
Propylenglykol (C3H6) (OH)2,
Polypropylenglykole H (OC3H6) x (OH) 2 mit x=l bis 5000,
Diethylenglykol (C2H80) (OH) 2,
Propandiole (C3H6) (OH)2,
Neopentylglycol (C5H10) (OH) 2,
Cyclopentandiole (C5H8) (OH) 2,
Cyclopentendiole (C5H6) (OH) 2,
Glycerin (C3H5) (OH) 3,
Pentandiole (C5H10) (OH) 2,
Pentaerythritol (C5H8) (OH)4, Hexandiole (C6H12) (OH) 2,
Hexylenglykole (C6H12) (OH) 2,
Heptandiole (C7H14) (OH) 2,
Octandiole (C8H16) (OH)2,
Polycaprolactondiole, Polycaprolactontriole, Hydrochinon (C6H4) (OH) 2,
Resorcinol (C6H4) (OH)2,
(Pyro) Catechol (C6H4) (OH)2,
Rucinol ( C 10 H12 ) (OH) 2,
Triethylenglycol (C6H12) (OH)2
- vollaromatisches, teilhydriertes und/oder vollhydriertes Bisphenol-A (C15H14) (OH) 2, (C15H28) (OH) 2,
Bisphenol-F ( C i3H10) (OH) 2, Bisphenol-S ( C i2H802S) (OH) 2
- Tricyclodecandimethanol ( C i2 His ) (OH)2, Glycerincarbonat (C4H5) (OH) 1 .
16. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Härter eine Stickstoffdichte D im Bereich von 1 mmol/g bis 15 mmol/g hat.
17. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Härter Verbindungen der folgenden Strukturtypen XI bis XIV allein oder als beliebige Gemische vorliegen:
XII
XIII
und
XIV
wobei
Rl, R2 und R3 = Methyl, Ethyl, Propyl, isoPropyl, Butyl, isoButyl, Benzyl, Phenyl
x = 1 bis 12 und n = 1 bis 4 ist.
18. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Härter in der Vergussmasse in einer Menge von bis zu 25 Gew%, bezogen auf die Gesamtmasse der Vergussmasse vorliegt.
19. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, die noch Additive, Flammschutzmittel und/oder Reaktivverdünner umfasst .
20. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, die gefüllt oder ungefüllt vorliegt.
21. Vergussmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Füllstoff als Füllstoffkombination vorliegt.
22. Isolationswerkstoff, erhältlich durch Verguss und Härtung der Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 21.
23. Isolationssystem, insbesondere elektrische Isolation be¬ treffend, das einen Isolationswerkstoff nach Anspruch 22 um- fasst .
24. Verwendung der Vergussmasse, füllstoffhaltig oder füll- stofffrei, durch anionische Gelierung und/oder Härtung als Gieß-, Infusions-, Imprägnier-, und/oder Umhüllungsharz in der Elektrotechnik.
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