ES2883832T3 - Composición de resina epoxídica termoendurecible para la preparación de artículos de exterior y artículos obtenidos a partir de la misma - Google Patents
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Abstract
Composición de resina epoxídica termoendurecible de múltiples componentes, que comprende (A) al menos una resina epoxídica de tipo glicidilo cicloalifático sin un grupo éster, (B) al menos un agente de curado seleccionado del grupo de amina alifática, amina cicloalifática y diciandiamida, y (C) al menos una carga silanizada.
Description
DESCRIPCIÓN
Composición de resina epoxídica termoendurecible para la preparación de artículos de exterior y artículos obtenidos a partir de la misma
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una composición de resina epoxídica termoendurecible de múltiples componentes, a un procedimiento para la preparación de artículos de exterior, tales como sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica, en los que se usa la composición de resina epoxídica, y a los artículos obtenidos mediante dicho procedimiento, así como al uso de los mismos. Los artículos revestidos de aislamiento obtenidos son adecuados para aplicaciones de exterior eléctricas, presentan buenas propiedades mecánicas, eléctricas y dieléctricas y pueden usarse como, por ejemplo, aislantes, aisladores pasantes, aparellajes de conmutación y transformadores para aparatos de medición.
Antecedentes de la invención
Las composiciones de resina epoxídica se usan habitualmente para la preparación de sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica. Sin embargo, la mayoría de estas composiciones de resina epoxídica utilizan anhídridos como agentes de curado. Debido al marco regulatorio en desarrollo para los productos químicos, se espera que el uso de anhídridos en las resinas epoxídicas se restrinja en un futuro cercano, debido a su etiqueta R42 (sensibilizador respiratorio). Por tanto, algunos anhídridos ya están en la lista de candidatos a SVHC (sustancias muy preocupantes) del reglamento REACH. Por tanto, es probable que en algunos años estas sustancias dejen de usarse sin una autorización especial. Dado que el anhídrido metilhexahidroftálico (MHHPA) y el anhídrido hexahidroftálico (HHPA) se usan ampliamente como los principales agentes de curado de las resinas epoxídicas cicloalifáticas de exterior para aplicaciones de aislamiento eléctrico, existe una necesidad futura de soluciones alternativas que no se consideren SVHC. Como todos los anhídridos conocidos están marcados como R42, e incluso los toxicólogos esperarían que los anhídridos aún desconocidos también estarán marcados como R42, es deseable una solución que esté libre de anhídridos.
Las aminas como agentes de curado para resinas epoxídicas se conocen bien, en particular, para la preparación de materiales compuestos. Sin embargo, los agentes de curado de amina a menudo son demasiado reactivos para poder procesarse en aplicaciones eléctricas de incrustación o encapsulación. Dado que la masa de la composición de resina epoxídica que va a procesarse aumenta, el control de la exoterma resulta vital. La liberación descontrolada de calor a partir del curado del producto termoendurecible debido a su masa puede dar como resultado la degradación de las propiedades mecánicas del producto termoendurecible, o incluso la descomposición térmica del producto termoendurecible. Además, es probable que se produzca la degradación de las propiedades mecánicas de las partes estructurales en contacto con el producto termoendurecible. En particular, en el procedimiento de gelificación a presión automática (APG), es importante proporcionar una temperatura de pico exotérmico inferior para controlar el perfil de curado, es decir, el frente de gelificación dentro del molde. El perfil de curado de las composiciones de resina epoxídica es inapropiado y la exoterma es demasiado alta para la aplicación en APG, cuando se usan aminas como agentes de curado.
El documento GB 1.144.638 se refiere a aparellaje de conmutación eléctrico en el que las piezas aislantes consisten en un material de plástico obtenido curando un compuesto 1-2-epoxídico cicloalifático con un politiol o una poliamina cicloalifática, alifática o heterocíclica como agente de curado, estando dicho compuesto 1,2-epoxídico y dicho agente de curado libres de cualquier grupo carboxílico aromático.
Con el fin de lidiar con el problema de un perfil de curado inapropiado de las resinas epoxídicas que contienen agentes de curado de amina, se sugirió el uso de aminas aromáticas. Sin embargo, hoy en día las aminas aromáticas consideradas están en la lista de sustancias prohibidas, lo que impide su uso en aplicaciones de incrustación o colada. Tal como se indicó anteriormente, otras aminas, tales como las aminas alifáticas, son demasiado reactivas y no proporcionan un perfil de gelificación aceptable en APG, lo que es adecuado para la colada de grandes piezas con baja contracción y baja exoterma. Además, algunas propiedades de los productos curados no son competitivas con los productos termoendurecibles curados con anhídrido, tales como envejecimiento a largo plazo, resistencia al encaminamiento eléctrico, resistencia al arco, propiedades dieléctricas después del acondicionamiento en húmedo. Por consiguiente, existe la necesidad de nuevas composiciones epoxídicas termoendurecibles libres de anhídrido que puedan usarse ventajosamente en aplicaciones de incrustación o encapsulación para la fabricación de sistemas de aislamiento eléctrico, tales como aplicaciones de aparellaje de conmutación o transformador, adecuadas para aplicaciones de exterior.
Un objeto de la presente invención es proporcionar una composición de resina epoxídica termoendurecible de múltiples componentes libre de anhídrido que sea adecuada para la preparación de artículos expuestos a condiciones de exterior, tales como sistemas de aislamiento de exterior para ingeniería eléctrica. La composición de resina epoxídica deber estar libre de R42 y libre de SVHC, y distinguirse por una baja absorción de agua, una muy buena resistencia a la descomposición por difusión de agua y un largo tiempo útil de empleo. La composición de
resina epoxídica debe ser adecuada para el procesamiento mediante gelificación a presión automática (APG). Es deseable que el perfil de curado pueda controlarse de la manera deseada. Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar los artículos revestidos obtenidos a partir del procedimiento de incrustación o encapsulado que presenten buenas propiedades mecánicas, eléctricas y dieléctricas, y que puedan usarse en aplicaciones de exterior, por ejemplo, como aislantes, aisladores pasantes, aparellajes de conmutación y transformadores para aparatos de medición en ingeniería eléctrica.
Descripción detallada
Por consiguiente, la presente invención se refiere a una composición de resina epoxídica termoendurecible de múltiples componentes, que comprende
(A) al menos una resina epoxídica de tipo glicidilo cicloalifático sin un grupo éster,
(B) al menos un agente de curado seleccionado del grupo de amina alifática, amina cicloalifática y diciandiamida, y (C) al menos una carga silanizada.
La al menos una resina epoxídica de tipo glicidilo cicloalifático (A) no contiene un grupo éster, y es un compuesto que contiene al menos un grupo epoxi vecinal, preferiblemente más de un grupo epoxi vecinal, por ejemplo, dos o tres grupos epoxi vecinales. La resina epoxídica puede ser un compuesto monomérico o polimérico. Las resinas epoxídicas útiles como componente (A) se describen, por ejemplo, en los documentos GB-A-1144638, US-A-3425961 y Lee, H. y Neville, Handbook of Epoxy Resins, McGraw-Hill Book Company, Nueva York (1982).
Las resinas epoxídicas usadas en las realizaciones dadas a conocer en el presente documento para el componente (A) de la presente invención pueden variar, e incluyen resinas epoxídicas convencionales y comercialmente disponibles, que pueden usarse solas o en combinaciones de dos o más. Al escoger las resinas epoxídicas para las composiciones dadas a conocer en el presente documento, no sólo deben tenerse en cuenta las propiedades del producto final, sino también la viscosidad y otras propiedades que pueden influir en el procesamiento de la composición de resina. Las resinas epoxídicas adecuadas están libres de grupos éster, tales como grupos éster carboxílico. Por ejemplo, el éster diglicidílico de un ácido dicarboxílico cicloalifático, tal como hexahidroftalato de diglicidilo, no es adecuado para el fin de la presente invención.
Las resinas epoxídicas particularmente adecuadas conocidas por el experto se basan en productos de reacción de alcoholes cicloalifáticos polifuncionales o alcoholes alifáticos polifuncionales que contienen grupos cicloalifáticos con epiclorhidrina.
Alcoholes cicloalifáticos polifuncionales o alcoholes alifáticos polifuncionales que contienen grupos cicloalifáticos que se tienen en cuenta para la reacción con epiclorhidrina para formar poliglicidil éteres adecuados son, por ejemplo, 1,2-ciclohexanodiol, 1,3-ciclohexanodiol, 1,4-ciclohexanodiol (quinitol), 1,4-bis(hidroximetil)ciclohexano, 1,1-bis(hidroximetil)ciclohex-3-eno, bis(4-hidroxiciclohexil)metano (bisfenol F hidrogenado), 2,2-bis(4-hidroxiciclohexil)propano (bisfenol A hidrogenado), 2,2-bis(3-metil-4-hidroxiciclohexil)propano (bisfenol C hidrogenado), 1,1-bis(4-hidroxiciclohexil)etano (bisfenol E hidrogenado), 1,3-ciclopentanodiol, 4,4'-dihidroxidiciclohexano, 2,6-bis(4'-hidroxiciclohexilmetil)-1-hidroxiciclohexano, 1,3,5-trihidroxiciclohexano, 1,2,2-tris(4-hidroxiciclohexil)etano, productos de la condensación de formaldehído-fenol hidrogenado que tienen de 3 a 10 anillos de ciclohexano.
En una realización preferida de la presente invención, la al menos una resina epoxídica (A) es un diglicidil éter de 1,4-bis(hidroximetil)ciclohexano o bisfenol A hidrogenado. Especialmente, la al menos una resina epoxídica (A) es un diglicidil éter de bisfenol A hidrogenado.
El equivalente epoxídico de la al menos una resina epoxídica de tipo glicidilo cicloalifático (A) sin un grupo éster es, por ejemplo, de desde 4,0 hasta 5,5 eq/kg, preferiblemente de desde 4,3 hasta 5,2 eq/kg.
El al menos un componente de resina epoxídica (A) está disponible comercialmente o bien puede prepararse según procedimientos conocidos per se. Tales procedimientos se describen, por ejemplo, en el documento GB-A-1144638 (resinas de epóxido A, B C, D y F) y el documento US-A-3425961 (ejemplos 1, 2 y 6). Productos disponibles comercialmente son, por ejemplo, DY-C, una resina epoxídica de tipo glicidilo cicloalifático de baja viscosidad disponible de Huntsman Corporation; EP4080E, una resina epoxídica de bisfenol A hidrogenado de baja viscosidad disponible de Adeka, Japón; o YX8000, una resina epoxídica de bisfenol A hidrogenado de baja viscosidad disponible de Mitsubishi Chemical, Japón.
La cantidad de resina epoxídica (A) en la composición final puede variar en amplios intervalos y depende del uso de la composición. En el caso de que la composición se use para la preparación de sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica, la cantidad de resina epoxídica (A) es, por ejemplo, de desde el 40 por ciento en peso (% en peso) hasta el 98% en peso, basándose en el peso total de los componentes (A) y (B) en la composición. En una
realización, la cantidad de resina epoxídica (A) es, por ejemplo, de desde el 70% en peso hasta el 96% en peso, basándose en el peso total de los componentes (A) y (B). En otra realización, la cantidad de la resina epoxídica (A) es, por ejemplo, de desde el 50% en peso hasta el 90% en peso, basándose en el peso total de los componentes (A) y (B).
Las siguientes aminas alifáticas o aminas cicloalifáticas se tienen en cuenta, por ejemplo, como el al menos un agente de curado (B): etilendiamina; hexametilendiamina; trimetilhexametilendiaminas; metilpentametilendiaminas; dietilentriamina; trietilentetramina; tetraetilenpentamina; N,N-dimetilpropilendiamina-1,3; N,N-dietilpropilendiamina-1,3; 1,2-diaminociclohexano; 1,4-diaminociclohexano; bis(4-aminociclohexil)metano; bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano; bis(3,5-metil-4-aminociclohexil)metano; 2,4-bis(4-aminociclohexilmetil)ciclohexilamina; 2,2-bis(4-aminociclohexil)propano; 4,4’-bis(4-ciclohexilmetil)diciclohexilamina; 2,2-bis(4-amino-3-metilciclohexil)propano; 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina); 1,4-bis(aminometil)ciclohexano; 1,3-bis(aminometil)ciclohexano; biciclo[2.2.1]heptanobis(metilamina) (norbornandiamina); 3,3,5-trimetil-N-(propan-2-il)-5-[(propan-2-ilamino)metil]ciclohexilamina; Jefflink JL 754, una amina cicloalifática disponible de Huntsman Corporation; 4-aminociclohexil-4-hidroxiciclohexilmetano y N-aminoetilpiperazina; de las cuales se prefieren las aminas cicloalifáticas.
Las aminas cicloalifáticas preferidas incluyen 1,2-diaminociclohexano; bis(4-aminociclohexil)metano; bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano, 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina); 1,3-bis(aminometil)ciclohexano; biciclo[2.2.1]heptanobis(metilamina) (norbornandiamina); Jefflink JL 754; o N-aminoetilpiperazina.
Las aminas alifáticas o cicloalifáticas pueden usarse solas o, alternativamente, pueden usarse mezclas de al menos dos, por ejemplo, dos, tres o cuatro, aminas alifáticas o cicloalifáticas diferentes.
En una realización preferida de la presente invención, el al menos un agente de curado (B) es etilendiamina; hexametilendiamina; trimetilhexametilendiaminas; metilpentametilendiaminas; dietilentriamina; trietilentetramina; tetraetilenpentamina; N,N-dimetilpropilendiamina-1,3; N,N-dietilpropilendiamina-1,3; 1,2-diaminociclohexano; 1,4-diaminociclohexano; bis(4-aminociclohexil)metano; bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano; bis(3,5-metil-4-aminociclohexil)metano; 2,4-bis(4-aminociclohexilmetil)ciclohexilamina; 2,2-bis(4-aminociclohexil)propano; 4,4’-bis(4-ciclohexilmetil)diciclohexilamina; 2,2-bis(4-amino-3-metilciclohexil)propano; 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina); 1,4-bis(aminometil)ciclohexano; 1,3-bis(aminometil)ciclohexano; biciclo[2.2.1]heptanobis(metilamina) (norbornandiamina); 3,3,5-trimetil-N-(propan-2-il)-5-[(propan-2-ilamino)metil]ciclohexilamina; Jefflink JL 754; 4-aminociclohexil-4-hidroxiciclohexilmetano; N-aminoetilpiperazina; o diciandiamida.
En una realización particularmente preferida de la presente invención, el al menos un componente de agente de curado (B) es 1,2-diaminociclohexano, bis(4-aminociclohexil)metano, bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano, 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina) o diciandiamida.
El al menos un agente de curado (B) está disponible comercialmente o bien puede prepararse según procedimientos conocidos per se. Productos disponibles comercialmente son, por ejemplo, DCH99 o ARADUR® 42, endurecedores de amina cicloalifática disponibles de Huntsman Corporation; EC331, un endurecedor de amina cicloalifática disponible de BASF; o Dyhard 100S, un endurecedor de diciandiamida disponible de AlzChem.
El al menos un agente de curado (B) puede aplicarse en combinación con un poliéter amina. La poliéter amina es, por ejemplo, una poliéter poliamina, tal como una poliéter triamina o una poliéter diamina.
Las poliéter diaminas útiles incluyen polioxialquilendiaminas tales como copolímeros de poli(óxido de etileno)-poli(óxido de propileno) que están terminados conjuntamente por grupos amina. Tales poliéter diaminas pueden tener la fórmula H2N(PO)x(EO)y (PO)z NH2 , en la que x es un número de desde 0 hasta 10, y es un número de desde 0 hasta 40 y z es un número de desde 0 hasta 10, EO es óxido de etileno y PO es óxido de propileno. Las poliéter poliaminas también pueden ser otros polímeros de poli(óxido de etileno) o poli(óxido de propileno) terminados conjuntamente por grupos amina. Las poliéter diaminas representativas que usan óxido de etileno (EO) y óxido de propileno (PO) incluyen las poliéter diaminas de las siguientes fórmulas
Pueden usarse otros tipos de poliéter poliaminas u oligómeros de éter. Puede usarse una diamina de politetrahidrofurano, sola o copolimerizada con otros monómeros olefínicos o de óxido de alquileno. Puede usarse cualquier poliamina primaria que tenga una cadena hidrocarbonada con algunos átomos de oxígeno de éter incluidos. Los átomos de oxígeno pueden estar separados en intervalos regulares, de manera que la poliéter poliamina tenga una única unidad monomérica de repetición, o los átomos de oxígeno pueden estar separados en diferentes intervalos, que pueden ser al azar o estar distribuidos según un patrón de repetición. Por tanto, la poliéter poliamina puede ser una diamina de un copolímero de éter, que puede ser al azar, de bloque, de repetición o alternante, o de un multipolímero de éter que tiene tres o más unidades monoméricas de éter diferentes. Las poliéter poliaminas pueden tener aminas primarias o secundarias.
Los átomos de oxígeno del componente de poliéter de la poliéter poliamina pueden reemplazarse, totalmente o en parte, por otras especias electronegativas tales como el azufre. Por tanto, puede usarse una politioéter poliamina.
Los ejemplos comerciales de tales poliéter poliaminas incluyen las poliéter aminas JEFFAMINE® que están disponibles comercialmente de Huntsman Corporation. Las unidades de éter de estas aminas son unidades de óxido de etileno, unidades de óxido de propileno o mezclas de las mismas. Las poliéter aminas JEFFAMINE® tienen normalmente unidades de oxipropileno o mezclas de unidades de oxietileno y oxipropileno. Las poliéter aminas JEFFAMINE® preferidas son las poliéter aminas de las series JEFFAMINE® D, JEf Fa MiNE® ED, JEFFAMINE® T y JEFFAMINE® XTJ.
La cantidad de agente de curado (B) en la composición final puede variar en amplios intervalos y depende del uso de la composición. En el caso de que la composición se use para la preparación de sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica, la cantidad de agente de curado (B) en la composición final es, por ejemplo, de desde el 2 por ciento en peso (% en peso) hasta el 60% en peso, basándose en el peso total de los componentes (A) y (B) en la composición. En una realización, la cantidad de agente de curado (B) es, por ejemplo, de desde el 4% en peso hasta el 40% en peso, basándose en el peso total de los componentes (A) y (B). En otra realización, la cantidad de agente de curado (B) es, por ejemplo, de desde el 10% en peso hasta el 50% en peso, basándose en el peso total de los componentes (A) y (B).
La al menos una carga silanizada (C) está disponible comercialmente o bien puede prepararse según procedimientos conocidos per se, por ejemplo, mediante silanización de cargas adecuadas con silano epoxídico o aminosilano. Cargas adecuadas son, por ejemplo, polvo de metal, harina de madera, polvo de vidrio, perlas de vidrio, óxidos semimetálicos, óxidos metálicos, hidróxidos metálicos, nitruros semimetálicos y metálicos, carburos semimetálicos y metálicos, carbonatos metálicos, sulfatos metálicos y minerales naturales o sintéticos. El material de carga se recubre apropiadamente con un silano conocido en la técnica para recubrir materiales de carga, o bien antes de que se añada la carga a la composición de resina epoxídica o, alternativamente, añadiendo la carga y el silano a la composición de resina epoxídica, tras lo cual se forma la carga silanizada en la composición.
Se selecciona una carga adecuada, por ejemplo, del grupo de arena de cuarzo, polvo de cuarzo, sílice, óxido de aluminio, óxido de titanio, óxido de zirconio, Mg(OH)2, AI(Oh)3, dolomita [CaMg(CO3)2], AI(OH)3, A iO(OH), nitruro de silicio, nitruros de boro, nitruro de aluminio, carburo de silicio, carburos de boro, dolomita, creta, carbonato de calcio, barita, yeso, hidromagnesita, zeolitas, talco, mica, caolín y wollastonita. Se prefiere cuarzo, sílice, wollastonita o carbonato de calcio, especialmente cuarzo o sílice. Sílice adecuada es, por ejemplo, sílice cristalina o amorfa, especialmente sílice fundida.
La cantidad de carga silanizada (C) en la composición final puede variar en amplios intervalos y depende del uso de la composición. En el caso de que la composición se use para la preparación de sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica, la cantidad de carga silanizada (C) es, por ejemplo, de desde el 30 por ciento en peso (% en peso) hasta el 75% en peso, basándose en el peso total de la composición de resina epoxídica termoendurecible. En
una realización, la cantidad de carga silanizada (C) es, por ejemplo, de desde el 40% en peso hasta el 75% en peso, basándose en el peso total de la composición de resina epoxídica termoendurecible. En otra realización, la cantidad de carga silanizada (C) es, por ejemplo, de desde el 50% en peso hasta el 70% en peso, basándose en el peso total de la composición de resina epoxídica termoendurecible. En todavía otra realización, la cantidad de carga silanizada (C) es, por ejemplo, de desde el 60% en peso hasta el 70% en peso, basándose en el peso total de la composición de resina epoxídica termoendurecible.
Pueden seleccionarse aditivos adicionales a partir de coadyuvantes de procesamiento para mejorar las propiedades reológicas de la resina de mezcla líquida, compuestos hidrófobos incluyendo siliconas, agentes humectantes/de dispersión, plastificantes, diluyentes reactivos o no reactivos, flexibilizadores, aceleradores, antioxidantes, absorbentes de luz, pigmentos, retardantes de la llama, fibras y otros aditivos usados generalmente en aplicaciones eléctricas. Estos aditivos son conocidos por el experto en la técnica.
En una realización, la composición de resina epoxídica termoendurecible de múltiples componentes comprende (A) al menos una resina epoxídica seleccionada del grupo de diglicidil éter de 1,4-bis(hidroximetil)ciclohexano y diglicidil éter de bisfenol A hidrogenado,
(B) al menos un agente de curado seleccionado del grupo de 1,2-diaminociclohexano, bis(4-aminociclohexil)metano, bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano, 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina) y diciandiamida, y (C) al menos una carga silanizada seleccionada del grupo de cuarzo, sílice, wollastonita y carbonato de calcio. En otra realización, la composición de resina epoxídica termoendurecible de múltiples componentes comprende (A) un diglicidil éter de bisfenol A hidrogenado,
(B) 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina), y
(C) arena o polvo de cuarzo silanizado.
En el caso de que la composición se use para la preparación de artículos de exterior distintos de sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica, por ejemplo, para la preparación de artículos compuestos o recubrimientos para reactores de núcleo de aire, puede omitirse la carga silanizada (C).
La composición de resina epoxídica según la presente invención está libre de R42 y libre de SVHC, y se distingue por una baja absorción de agua, una muy buena resistencia a la descomposición por difusión de agua y un largo tiempo útil de empleo.
La composición de resina epoxídica según la presente invención puede usarse ventajosamente para la fabricación de sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica, en particular, sistemas de aislamiento expuestos al entorno exterior, por ejemplo, aislantes y aisladores pasantes de exterior, transformadores para aparatos de medición y transformadores de distribución de exterior, aparellajes de conmutación de exterior, reconectadores, seccionadores de potencia y aislantes locomotores.
Las composiciones de la invención también pueden usarse para la fabricación de otros artículos expuestos al entorno exterior, por ejemplo, artículos compuestos, tales como tuberías de agua y recipientes de agua, o recubrimientos para reactores de núcleo de aire.
La temperatura de transición vítrea de los artículos preparados a partir de la composición de resina epoxídica según la presente invención puede ajustarse según se desee, por ejemplo, en el intervalo de desde 70°C hasta 150°C. Generalmente, se preparan sistemas de aislamiento mediante procedimientos de colada, incrustación, encapsulación e impregnación, tales como colada por gravedad, colada a vacío, gelificación a presión automática (APG), gelificación a presión a vacío (VPG), infusión y similares.
Un procedimiento típico para elaborar sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica, tales como aislantes de resina epoxídica colada, es la gelificación a presión automática (APG). La APG permite la preparación de un producto de colada que se compone de una resina epoxídica en un corto periodo de tiempo endureciendo y formando la resina epoxídica. En general, un aparato de APG para llevar a cabo el procedimiento de APG incluye un par de moldes (a continuación denominado molde), un tanque de mezclado y desgasificación de resina conectado al molde a través de una tubería y un sistema de apertura y cierre para abrir y cerrar el molde.
Antes de la inyección de la composición de resina epoxídica curable en el molde caliente, los componentes de la composición curable que comprenden la resina epoxídica y el agente de curado han de prepararse para la inyección.
En el caso de un sistema precargado, es decir, un sistema que comprende componentes que ya contienen la carga, se requiere agitar los componentes en el tanque de suministro mientras se calientan para evitar la sedimentación y obtener una formulación homogénea. Después de la homogeneización, los componentes se combinan y se transfieren a una mezcladora y se mezclan a temperatura elevada y presión reducida para desgasificar la formulación. La mezcla desgasificada se inyecta posteriormente en el molde caliente.
En el caso de un sistema no precargado, normalmente el componente de resina epoxídica y el componente de agente de curado se mezclan individualmente con la carga a temperatura elevada y presión reducida para preparar la mezcla previa de la resina y el agente de curado. Opcionalmente, pueden añadirse aditivos adicionales de antemano. En una etapa adicional, los dos componentes se combinan para formar la mezcla reactiva final, normalmente mezclando a temperatura elevada y presión reducida. Posteriormente, la mezcla desgasificada se inyecta en el molde.
En un procedimiento de APG típico, un conductor metálico o una pieza de inserción, que se precalienta y se seca, se coloca en un molde ubicado en una cámara de vacío. Después de cerrar el molde mediante un sistema de apertura y cierre, la composición de resina epoxídica se inyecta en el molde desde una entrada ubicada en el fondo del molde aplicando presión al tanque de mezclado de resina. Antes de la inyección, la composición de resina se mantiene normalmente a una temperatura moderada de 40 a 60°C para garantizar un tiempo útil de empleo apropiado (tiempo que puede usarse la resina epoxídica), mientras que la temperatura del molde se mantiene a aproximadamente 120°C o superior para obtener los productos de colada en un periodo de tiempo razonablemente corto. Después de la inyección de la composición de resina epoxídica en el molde caliente, la composición de resina se cura mientras que la presión aplicada a la resina epoxídica en el tanque de mezclado de resina se mantiene a aproximadamente de 0,1 a 0,5 MPa.
Pueden producirse de manera conveniente grandes productos de colada que se componen de más de 10 kg de resina mediante el procedimiento de APG en un corto periodo de tiempo, por ejemplo, de desde 20 hasta 60 minutos. Normalmente, el producto de colada liberado a partir del molde se cura posteriormente en un horno de curado independiente para completar la reacción de la resina epoxídica.
La presente invención también se refiere a un procedimiento para la preparación de artículos de exterior, en el que se usa la composición de resina termoendurecible de múltiples componentes de la invención, dichos artículos de exterior son sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica, en particular, sistemas de aislamiento preparados mediante procedimientos de colada, incrustación, encapsulación e impregnación, tales como colada por gravedad, colada a vacío, gelificación a presión automática (APG), gelificación a presión a vacío (VPG), devanado de filamentos, pultrusión e infusión. Se prefieren la gelificación a presión automática (APG) y la colada a vacío, especialmente la gelificación a presión automática (APG).
En otra realización del procedimiento de la invención, los artículos de exterior son artículos compuestos, tales como tuberías de agua y recipientes de agua, o recubrimientos para reactores de núcleo de aire.
La preparación de sistemas de aislamiento para ingeniería eléctrica se lleva a cabo a menudo mediante gelificación a presión automática (APG) o colada a vacío. Cuando se usan composiciones de resina epoxídica conocidas basadas en el curado con anhídrido, tales procedimientos incluyen normalmente una etapa de curado en el molde durante un tiempo suficiente para conformar la composición de resina epoxídica en sus estructuras tridimensionales infusibles finales, normalmente hasta diez horas, y una etapa de curado posterior del artículo desmoldeado a temperatura elevada para desarrollar las propiedades físicas y mecánicas finales de la composición de resina epoxídica curada. Una etapa de curado posterior de este tipo puede tardar, dependiendo de la forma y el tamaño del artículo, hasta treinta horas.
El perfil de curado y la contracción pueden controlarse ventajosamente de la manera deseada, cuando se lleva a cabo el procedimiento de la invención. En comparación con las composiciones de resina epoxídica conocidas basadas en el curado con anhídrido, pueden aplicarse tiempos de curado más cortos y temperaturas del molde y de curado más bajas. Además, el tiempo tras el curado puede acortarse y la temperatura tras el curado puede reducirse, lo cual ahorra al procedimiento tiempo y energía. Puede incluso omitirse un tratamiento tras el curado. El tiempo útil de empleo de la composición de resina epoxídica termoendurecible es suficiente para usar técnicas de aplicación habituales conocidas en la técnica. En comparación con las composiciones de resina epoxídica conocidas en la técnica, la composición de resina epoxídica termoendurecible según la presente invención se distingue por la baja emisión de olores, ya que se omiten anhídridos sensibilizadores respiratorios. Una temperatura de pico exotérmico inferior para controlar el perfil de curado, es decir, el frente de gelificación dentro del molde, se proporciona mediante el procedimiento según la presente invención, que es similar a procedimientos llevados a cabo con composiciones de resina epoxídica conocidas basadas en el curado con anhídrido.
El procedimiento según la presente invención es, en particular, útil para la preparación de artículos revestidos que presentan buenas propiedades mecánicas, eléctricas y dieléctricas.
Por consiguiente, la presente invención se refiere a un artículo para sistema de aislamiento obtenido mediante el
procedimiento según la presente invención. La temperatura de transición vitrea del artículo está en el mismo intervalo que las composiciones de resina epoxídica termoendurecibles basadas en curado con anhídrido a alta temperatura. La resistencia a la tracción del artículo es de 70 MPa o superior.
Posibles usos de los artículos para sistema de aislamiento preparados según la presente invención son, por ejemplo, aislantes de base en el sector de media tensión, en la producción de aislantes asociados con interruptores de alimentación exteriores, transductores de medición, aisladores pasantes y protectores de sobretensión, en construcciones de aparellaje de conmutación, en interruptores de alimentación y máquinas eléctricas, como materiales de recubrimiento para transistores y otros elementos semiconductores y/o para impregnar instalaciones eléctricas.
En particular, los artículos preparados según el procedimiento de la invención se usan para aplicaciones de aparellaje de conmutación y transformadores para aparatos de medición de media y alta tensión (de 6 kV a 143 kV). Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invención. A menos que se indique lo contrario, las temperaturas se proporcionan en grados centígrados, las partes son partes en peso y los porcentajes se refieren al % en peso. Partes en peso se refiere a partes en volumen en una razón de kilogramos con respecto a litros.
Descripción de los componentes:
CY184: resina epoxídica cicloalifática de baja viscosidad con un equivalente epoxídico de 5,8 a 6,1 eq/kg. Proveedor: Huntsman, Suiza.
EP4080E: resina epoxídica de bisfenol A hidrogenado de baja viscosidad con un equivalente epoxídico de 4,3 a 5 eq/kg. Proveedor: ADEKA, Japón.
YX8000: resina epoxídica de bisfenol A hidrogenado de baja viscosidad con un equivalente epoxídico de 4,5 a 5,2 eq/kg. Proveedor: Mitsubishi Chemical, Japón.
DY-C: diglicidil éter de 1,4-bis(hidroximetil)ciclohexano, resina epoxídica de baja viscosidad. Proveedor: Huntsman, Suiza.
HY1235 BD: endurecedor de anhídrido cicloalifático modificado, líquido. Proveedor: Huntsman, Alemania DY062: catalizador de amina terciaria, líquido. Proveedor: Huntsman, China.
EC331: bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano, endurecedor de amina. Proveedor: BASF, China.
DCH99: 1,2-diaminociclohexano, endurecedor de amina. Proveedor: Huntsman, China.
Aradur 42: isoforondiamina, endurecedor de amina. Proveedor: Huntsman, China.
W12EST: sílice tratada con epoxisilano, carga. Proveedor: Quartzwerke, Alemania.
W12AST: sílice tratada con aminosilano, carga. Proveedor: Quartzwerke, Alemania.
Dyhard 100S: diciandiamida, endurecedor de amina. Proveedor: AlzChem, China.
Ejemplo comparativo 1:
Se precalienta CY184 a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se añaden 100 g de CY184 precalentada a 90 g de HY1235BD en un recipiente de acero con agitación durante aproximadamente 5 minutos. Se detiene la agitación, se añaden 0,6 g de DY062 a la mezcla y se continúa la agitación durante aproximadamente 2 minutos. Se detiene la agitación de nuevo y se desgasifica la composición en el recipiente cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 1 minuto. Se usa una pequeña parte de la mezcla para medir el tiempo de gelificación a 60°C con un instrumento Gelnorm. Se vierte la parte principal de la mezcla en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 80°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm de grosor para someter a prueba la absorción de agua. Se cura la composición en el molde en un horno a 80°C durante 6 h, y a 140°C durante otras 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo comparativo 2:
Se precalienta CY184 a 80°C en un horno durante 0,5h. Se añaden 200 g de CY184 precalentada a 180 g de HY1235BD en un recipiente de acero con agitación durante aproximadamente 5 minutos. Luego se añaden 740 g de W12EST a la mezcla con agitación en porciones en el plazo de 20 minutos. Posteriormente, se precalienta la
composición en el recipiente en un horno a 80°C durante 0,5 h, se retira el recipiente del horno, se añaden 1,2 g de DY062 y se continúa la agitación durante aproximadamente 5 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente cuidadosamente aplicando un vacío durante de aproximadamente 2 a 3 minutos. Se vierte la composición en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 80°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm, 6 mm y 10 mm de grosor para las pruebas. Se desgasifica la composición en el molde cuidadosamente aplicando un vacío durante de aproximadamente 1 a 2 minutos y se cura en un horno a 80°C durante 6 h, y a 140°C durante otras 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo comparativo 3:
Se precalienta CY184 a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se añaden 100 g de CY184 precalentada a 36 g de EC331 en un recipiente de acero con agitación durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 0,5 minutos. Se usa una pequeña parte de la mezcla para medir el tiempo de gelificación a 60°C con un instrumento Gelnorm. Se vierte la parte principal de la mezcla en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm de grosor para someter a prueba la absorción de agua. Se cura la composición en el molde en un horno a 60°C durante 6 h, y a 140°C durante otras 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental. Ejemplo comparativo 4:
Se precalientan CY184 y W12EST a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se alimentan 200 g de CY184 precalentada en un recipiente de acero y se añaden 528 g de W12EST en porciones con agitación en el plazo de 20 minutos. Posteriormente, se calienta la composición en el recipiente en un horno a 60°C durante 0,5 h, se retira el recipiente del horno y se desgasifica la composición cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 15 minutos. Se calienta de nuevo la composición en el recipiente en un horno durante otros 15 minutos a 60°C y se retira del horno. Se añaden 72 g de EC331 a la composición y se agita la composición durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 1 minuto. Se vierte la composición en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm, 6 mm y 10 mm de grosor para las pruebas. Luego se desgasifica la composición en el molde cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 1 minuto y se cura en un horno a 60°C durante 6 h, y a 140°C durante otras 10 h. Posteriormente, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo comparativo 5:
Se repite el ejemplo comparativo 3, pero se reemplaza EC331 por una cantidad equivalente de DCH99.
Ejemplo comparativo 6:
Se repite el ejemplo comparativo 4, pero se reemplaza EC331 por una cantidad equivalente de DCH99.
Ejemplo comparativo 7:
Se repite el ejemplo comparativo 3, pero se reemplaza EC331 por una cantidad equivalente de isoforondiamina. Ejemplo comparativo 8:
Se repite el ejemplo comparativo 4, pero se reemplaza EC331 por una cantidad equivalente de isoforondiamina. Ejemplo comparativo 9:
Se colocan 1000 g de CY184, 30 g de Dyhard 100S y 3 g de DY062 en una cámara de 3 l de un dispersor y mezcladora a vacío y se calienta la cámara hasta 60°C. Se lleva a cabo el mezclado/dispensación a una velocidad de la mezcladora de 200 rpm y una velocidad 1 del dispersor de 1500 rpm durante 2 h a vacío hasta que se obtiene una composición homogénea. Posteriormente, se añaden 2000 g de carga seca precalentada, W12EST, a la composición. Se continúa el mezclado/dispensación en las mismas condiciones durante 1 h hasta que se obtiene una composición homogénea. Luego se inyecta la composición a presión en un molde de placa metálica precalentado hasta 80°C para preparar muestras de grosor variable de 4 mm, 6 mm y 10 mm. Se coloca el molde cargado en el horno para curar previamente la composición a 120°C durante 3 h y curar posteriormente a 160°C durante 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental. Ejemplo comparativo 10:
Se precalienta YX8000 a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se añaden 100 g de YX8000 precalentada a 30 g de
EC331 en un recipiente de acero con agitación durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 0,5 minutos. Se usa una pequeña parte de la mezcla para medir el tiempo de gelificación a 60°C con un instrumento Gelnorm. Se vierte la parte principal de la mezcla en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm de grosor para someter a prueba la absorción de agua. Se cura la composición en el molde en un horno a 60°C durante 6 h, y a 160°C durante otras 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental. Ejemplo 1:
Se precalientan YX8000 y W12EST a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se alimentan 200 g de YX8000 precalentada en un recipiente de acero y se añaden 504,7 g de W12EST en porciones con agitación en el plazo de 20 minutos. Posteriormente, se calienta la composición en el recipiente en un horno a 60°C durante 0,5 h, se retira el recipiente del horno y se desgasifica la composición cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 15 minutos. Se calienta de nuevo la composición en el recipiente en un horno durante otros 15 minutos a 60°C y luego se retira del horno. Se añaden 60 g de EC331 a la composición y se agita la composición durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente de nuevo cuidadosamente aplicando un vacío durante de aproximadamente 1 a 2 minutos. Se vierte la composición en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm, 6 mm y 10 mm de grosor para las pruebas. Luego se desgasifica la composición en el molde cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 1 minuto y se cura en un horno a 60°C durante 6 h, y a 160°C durante otras 10 h. Posteriormente, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo 2:
Se colocan 1000 g de YX8000, 50 g de Dyhard 100S y 3 g de DY062 en una cámara de 3 l de un dispersor y mezcladora a vacío y se calienta la cámara hasta 60°C. Se lleva a cabo el mezclado/dispensación a una velocidad de la mezcladora de 200 rpm y una velocidad 1 del dispersor de 1500 rpm durante 2 h a vacío hasta que se obtiene una composición homogénea. Posteriormente, se añaden 2050 g de carga seca precalentada, W12EST, a la composición. Se continúa el mezclado/dispensación en las mismas condiciones durante 1 h hasta que se obtiene una composición homogénea. Luego se inyecta la composición a presión en un molde de placa metálica precalentado hasta 80°C para preparar muestras de grosor variable de 4 mm, 6 mm y 10 mm. Se coloca el molde cargado en el horno para curar previamente la composición a 120°C durante 3 h y curar posteriormente a 160°C durante 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental. Ejemplo comparativo 11:
Se precalienta EP4080E a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se añaden 100 g de EP4080E precalentada a 14 g de DCH99 en un recipiente de acero con agitación durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 0,5 minutos. Se usa una pequeña parte de la mezcla para medir el tiempo de gelificación a 60°C con un instrumento Gelnorm. Se vierte la parte principal de la mezcla en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm de grosor para someter a prueba la absorción de agua. Se cura la composición en el molde en un horno a 60°C durante 6 h, y a 160°C durante otras 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental. Ejemplo 3:
Se precalientan EP4080E y W12EST a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se alimentan 200 g de EP4080E precalentada en un recipiente de acero y se añaden 442,6 g de W12EST en porciones con agitación en el plazo de 20 minutos. Posteriormente, se calienta la composición en el recipiente en un horno a 60°C durante 0,5 h, se retira el recipiente del horno y se desgasifica la composición cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 15 minutos. Se calienta de nuevo la composición en el recipiente en un horno durante otros 15 minutos a 60°C y luego se retira del horno. Se añaden 28 g de DCH99 a la composición y se agita la composición durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente de nuevo cuidadosamente aplicando un vacío durante de aproximadamente 1 a 2 minutos. Se vierte la composición en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm, 6 mm y 10 mm de grosor para las pruebas. Luego se desgasifica la composición en el molde cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 1 minuto y se cura en un horno a 60°C durante 6 h, y a 160°C durante otras 10 h. Posteriormente, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo comparativo 12:
Se precalienta EP4080E a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se añaden 100 g de EP4080E precalentada a 20,5 g de
Aradur 42 en un recipiente de acero con agitación durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 0,5 minutos. Se usa una pequeña parte de la mezcla para medir el tiempo de gelificación a 60°C con un instrumento Gelnorm. Se vierte la parte principal de la mezcla en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm de grosor para someter a prueba la absorción de agua. Se cura la composición en el molde en un horno a 60°C durante 6 h, y a 160°C durante otras 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo 4:
Se precalientan EP4080E y W12EST a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se alimentan 200 g de EP4080E precalentada en un recipiente de acero y se añaden 467,8 g de W12EST en porciones con agitación en el plazo de 20 minutos. Posteriormente, se calienta la composición en el recipiente en un horno a 60°C durante 0,5 h, se retira el recipiente del horno y se desgasifica la composición cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 15 minutos. Se calienta de nuevo la composición en el recipiente en un horno durante otros 15 minutos a 60°C y luego se retira del horno. Se añaden 41 g de Aradur 42 a la composición y se agita la composición durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente de nuevo cuidadosamente aplicando un vacío durante de aproximadamente 1 a 2 minutos. Se vierte la composición en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm, 6 mm y 10 mm de grosor para las pruebas. Luego se desgasifica la composición en el molde cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 1 minuto y se cura en un horno a 60°C durante 6 h, y a 160°C durante otras 10 h. Posteriormente, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo comparativo 13:
Se precalienta DY-C a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se añaden 100 g de DY-C precalentada a 37,5 g de EC331 en un recipiente de acero con agitación durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 0,5 minutos. Se usa una pequeña parte de la mezcla para medir el tiempo de gelificación a 60°C con un instrumento Gelnorm. Se vierte la parte principal de la mezcla en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm de grosor para someter a prueba la absorción de agua. Se cura la composición en el molde en un horno a 60°C durante 6 h, y a 160°C durante otras 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo 5:
Se precalientan DY-C y W12EST a 60°C en un horno durante 0,5 h. Se alimentan 200 g de DY-C precalentada en un recipiente de acero y se añaden 533,8 g de W12EST en porciones con agitación en el plazo de 20 minutos. Posteriormente, se calienta la composición en el recipiente en un horno a 60°C durante 0,5 h, se retira el recipiente del horno y se desgasifica la composición cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 15 minutos. Se calienta de nuevo la composición en el recipiente en un horno durante otros 15 minutos a 60°C y luego se retira del horno. Se añaden 75 g de EC331 a la composición y se agita la composición durante aproximadamente 3 minutos. Se detiene la agitación y se desgasifica la composición en el recipiente de nuevo cuidadosamente aplicando un vacío durante de aproximadamente 1 a 2 minutos. Se vierte la composición en un molde de aluminio caliente, se precalienta hasta 60°C y se trata con un agente de liberación de molde, QZ13, para preparar muestras de 4 mm, 6 mm y 10 mm de grosor para las pruebas. Luego se desgasifica la composición en el molde cuidadosamente aplicando un vacío durante aproximadamente 1 minuto y se cura en un horno a 60°C durante 6 h, y a 160°C durante otras 10 h. Posteriormente, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
Ejemplo 6 (no según la invención):
Se colocan 1000 g de YX8000, 50 g de Dyhard 100S y 3 g de DY062 en una cámara de 3 l de un dispersormezcladora a vacío y se calienta la cámara hasta 60°C. Se lleva a cabo el mezclado/dispensación a una velocidad de la mezcladora de 200 rpm y una velocidad del dispersor de 1500 rpm durante 2 h a vacío hasta que se obtiene una composición homogénea. Luego se inyecta la composición a presión en un molde de placa metálica precalentado hasta 80°C para preparar muestras de grosor variable de 4 mm, 6 mm y 10 mm. Se coloca el molde cargado en el horno para curar previamente la composición a 120°C durante 3 h y curar posteriormente a 160°C durante 10 h. Después del curado, se retiran las muestras del molde y se dejan enfriar hasta temperatura ambiental.
El ejemplo comparativo 2 se basa en el curado con anhídrido y representa la composición del estado de la técnica en uso para colada, incrustación y encapsulación desde hace más de 40 años. Rinde bien en todos los aspectos, excepto que el anhídrido usado está marcado como R42 (puede provocar sensibilización por inhalación) y está indicado como SVHC.
Los ejemplos comparativos 4, 6, 8 y 9 se basan en una resina epoxídica que comprende grupos éster carboxílico. Se observa una alta absorción de agua para estas composiciones y no pasan en cuanto a resistencia a la degradación por difusión de agua. Además, se observa un tiempo útil de empleo inaceptable para las composiciones de los ejemplos comparativos 4, 6 y 8.
Las composiciones de la invención de los ejemplos 1 a 5 presentan un largo tiempo útil de empleo, una baja absorción de agua y pasan la prueba de difusión de agua. El rendimiento mecánico es comparable a los sistemas del estado de la técnica actualmente en uso.
Tabla 2: Datos de las pruebas
La composición del ejemplo 6 presenta una baja absorción de agua.
Claims (13)
1. Composición de resina epoxídica termoendurecible de múltiples componentes, que comprende
(A) al menos una resina epoxídica de tipo glicidilo cicloalifático sin un grupo éster,
(B) al menos un agente de curado seleccionado del grupo de amina alifática, amina cicloalifática y diciandiamida, y
(C) al menos una carga silanizada.
2. Composición según la reivindicación 1, en la que dicha al menos una resina epoxídica (A) es un poliglicidil éter de 1,2-ciclohexanodiol, 1,3-ciclohexanodiol, 1,4-ciclohexanodiol (quinitol), 1,4-bis(hidroximetil)ciclohexano, 1,1-bis(hidroximetil)ciclohex-3-eno, bis(4-hidroxiciclohexil)metano (bisfenol F hidrogenado), 2,2-bis(4-hidroxiciclohexil)propano (bisfenol A hidrogenado), 2,2-bis(3-metil-4-hidroxiciclohexil)propano (bisfenol C hidrogenado), 1,1-bis(4-hidroxiciclohexil)etano (bisfenol E hidrogenado), 1,3-ciclopentanodiol, 4,4'-dihidroxidiciclohexano, 2,6-bis(4'-hidroxiciclohexilmetil)-1-hidroxiciclohexano, 1,3,5-trihidroxiciclohexano, 1,2,2-tris(4-hidroxiciclohexil)etano, productos de la condensación de formaldehído-fenol hidrogenado que tienen de 3 a 10 anillos de ciclohexano.
3. Composición según cualquiera de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que dicha al menos una resina epoxídica (A) es un diglicidil éter de 1,4-bis(hidroximetil)ciclohexano o bisfenol A hidrogenado.
4. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicho al menos un agente de curado (B) es etilendiamina; hexametilendiamina; trimetilhexametilendiaminas; metilpentametilendiaminas; dietilentriamina; trietilentetramina; tetraetilenpentamina; N,N-dimetilpropilendiamina-1,3; N,N-dietilpropilendiamina-1,3; 1,2-diaminociclohexano; 1,4-diaminociclohexano; bis(4-aminociclohexil)metano; bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano; bis(3,5-metil-4-aminociclohexil)metano; 2,4-bis(4-aminociclohexilmetil)ciclohexilamina; 2,2-bis(4-aminociclohexil)propano; 4,4'-bis(4-ciclohexilmetil)diciclohexilamina; 2,2-bis(4-amino-3-metilciclohexil)propano; 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina); 1,4-bis(aminometil)ciclohexano; 1,3-bis(aminometil)ciclohexano; biciclo[2.2.1]heptanobis(metilamina) (norbornandiamina); 3,3,5-trimetil-N-(propan-2-il)-5-[(propan-2-ilamino)metil]ciclohexilamina; Jefflink JL 754; 4-aminociclohexil-4-hidroxiciclohexilmetano; N-aminoetilpiperazina; o diciandiamida.
5. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dicho al menos un agente de curado (B) es 1,2-diaminociclohexano, bis(4-aminociclohexil)metano, bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano, 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina) o diciandiamida.
6. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicha al menos una carga silanizada se obtiene mediante silanización de arena de cuarzo, polvo de cuarzo, sílice, óxido de aluminio, óxido de titanio, óxido de zirconio, Mg(OH)2, AI(OH)3 , dolomita [CaMg(CO3)2], AI(OH)3 , AIO(OH), nitruro de silicio, nitruros de boro, nitruro de aluminio, carburo de silicio, carburos de boro, dolomita, creta, carbonato de calcio, barita, yeso, hidromagnesita, zeolitas, talco, mica, caolín o wollastonita.
7. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que dicha al menos una carga silanizada se obtiene mediante silanización de cuarzo, sílice, wollastonita o carbonato de calcio.
8. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende
(A) al menos una resina epoxídica seleccionada del grupo de diglicidil éter de 1,4-bis(hidroximetil)ciclohexano y diglicidil éter de bisfenol A hidrogenado,
(B) al menos un agente de curado seleccionado del grupo de 1,2-diaminociclohexano, bis(4-aminociclohexil)metano, bis(3-metil-4-aminociclohexil)metano, 3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexilamina (isoforondiamina) y diciandiamida, y
(C) al menos una carga silanizada seleccionada del grupo de cuarzo, sílice, wollastonita y carbonato de calcio.
9. Procedimiento para la preparación de un artículo de exterior, en el que se usa una composición de resina termoendurecible de múltiples componentes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,
en el que el artículo de exterior es un sistema de aislamiento para ingeniería eléctrica preparado mediante colada, incrustación, encapsulación o un procedimiento de impregnación.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el artículo de exterior es un artículo compuesto o el recubrimiento de un reactor de núcleo de aire.
11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el sistema de aislamiento para ingeniería eléctrica se prepara mediante gelificación a presión automática (APG) o colada a vacío.
12. Artículo obtenido mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11.
13. Uso del artículo según la reivindicación 12, para aplicaciones de aparellaje de conmutación de media y alta tensión y como transformadores para aparatos de medición de media y alta tensión.
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