IT8968081A1 - Polisilossani a bassa viscosita' di scarsa infiammabilita'. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Polisilossani a bassa viscosit? di scarsa infiammabilit?"

RIASSUNTO

Composizione liquida comprendente un polidiorganosilossano avente almeno una unit? A in cui ogni .. . nr rappresenta un sosti o non sostituito oppure cicloalifatico insaturo, ogni R rappresenta un gruppo idrocarburico alifatico bivalente, ogni R' rappresenta un gruppo idrocarburico monovalente e "m" ha un valore di 1 oppure 2.

Le composizioni hanno una viscosit?, a 25?C,inferio-2

re a 40 ira /s ed un punto di infiammabilit? superiore a 200?C e sono utili come liquidi isolanti nei cavi per alta tensione.

La presente invenzione concerne i polisilossani di bassa viscosit? aventi bassa infiammabilit?.

Sono disponibili numerosi materiali siliconici, che hanno un punto di infiammabilit? relativamente alto, ma ? stato difficile provvedere siliconi che anche fluiscano con molta facilit? ad una molteplicit? di temperature, cio? che abbiano una bassa viscosit? e che siano adatti per l'impiego in applicazioni elettriche.

Con l'espressione "punto di infiammabilit?" .di un fluido, ove qui impiegata, si intende la temperatura alla quale una piccola fiamma posta sul liquido d? origine ad una fiammata che si estingue spontaneamente, Con l'espressione "punto di accensione" di un fluido, ove qui impiegata, si intende la temperatura alla quale la combustione dei vapori emessi dal fluiudo sotto l'azione di una piccola fiamma applicata alla sua superficie dura almeno cinque minuti. I fluidi che hanno un punto di infiammabilit? elevato ed una bassa viscosit? sono richiesti, ad esempio, nei cavi elettrici, che devono eesere usati in ambienti ove il rischio di incendio deve essere ridotto al minimo. Ad esempio, in certi cavi per alta tensione, i conduttori elettrici sono isolati con pellicola plastica o carta che pu? essere impregnata con un liquido isolante in cui vi ? un additivo per assorbire i gas generati durante l'applicazione di tensioni elevate. Tali cavi possono essere di lunghezza considerevole, ad esempio pi? chilometri e sono descritti nelle descrizioni di brevetto britannico 2.120.273 e 2.140.965.

Il liquido isolante si richiede abbia diverse propriet? allo scopo di essere adatto per gli scopi a cui ? destinato ivi inclusi appropriata scorrevolezza, isolamento elettrico e trasferimento termico, tutti sotto una variet? di condizioni di temperatura, e caratteristiche di resistenza alla fiamma. La combinazione di propriet? richiesta non ? facilmente raggiunta e vi sono pochi liquidi usati per lo scopo. Quelli che sono usati hanno inconvenienti di uno o . altro tipo. I fluidi polidimetilsilossanici, ad esempio, sono considerati materiali eccellenti sotto il profilo delle loro propriet? di resistenza alla fiamma, del loro basso punto di congelamento, della loro viscosit? costante entro un ampio intervallo di temperatura e buone propriet? dielettriche. Tuttavia, la viscosit? del polidimetilsilossani opportunamente ignifughi comunemente disponibili per questo scopo tende ad essere piuttosto alta, cio? dell'ordine di 50 mm /sec. e, inoltre, essi possono emettere gas in applicazioni di alta tensione. I gas possono anche essere emessi da altre sorgenti durante le applicazioni a alta tensione, ad esempio come risultato della degradazione della pellicola 0 della carta impregnate. Di conseguenza, ? desiderabile provvedere un liquido che abbia la capacit? di assorbire 1 gas durante le applicazioni ad alta tensione. I liquidi polidimetilsilossanici si ritiene abbiano scarsa capacit? di assorbire i gas in un campo elettrico e sono state effettuate proposte per migliorare le propriet? di assorbimento dei gas mediante incorporazione di additivi nel polidimetilsiloesano. Ad esempio, nella descrizione di brevetto britannico 2.120.273 ? descritto un cavo elettrico contenente una composizione liquida isolante comprendente una miscela di certi polidimetilsilossani e quantit? minori di selezionati composti aromatici, quali esemplificati dall'isopropildifenile. Queste composizioni sono soddisfacenti sotto molti aspetti, ma il loro punto di infiammabilit? ed il loro punto di accensione sono influenzatidal materiale organico e sono inferiori a quanto desiderato.

Uno scopo della presente invenzione ? di provvedere un liquido isolante perfezionato adatto per l'impiego nei cavi elettrici per alta tensione. Di conseguenza, la presente invenzione provvede, in uno dei suoi aspetti, una composizione liquida comprendente un polidiorganosilossano avente almeno un'unit? silossanica della formula generale (i)

la, o qualsiasi, rimanente unit? silossa-

nica essendo della formula generale in cui ogni Ar rappresenta un gruppo aromatico monovalente sostituito o non sostituito oppure ciclo-alifatico insaturo, ogni R rappresenta un gruppo idrocarburico alifatico bivalente, ogni R' rappresenta un gruppo idrocarburico monovalente, m ha un valore di 1 oppure 2, n ha un valore 0, 1, 2 o 3, la composizione avendo una viscosit?, a 25?C, inferiore a 40 mm /sec. ed un punto di infiammabilit? superiore a 200?C .

Le composizioni liquide secondo l'invenzione possono consistere di un polidiorganosilossano quale specificato nell'ultimo paragrafo precedente (in quanto segue designato il polidiorganosilossano principale) oppure pu? comprendere un polidiorganosilossano principale in miscela con altri polidiorganosilossani privi di unit? (i) o altri additivi, quali quelli classici nella tecnica degli isolanti per cavi elettrici. Nei casi in cui detto polidiorganosilossano ? usato in miscela con uno o pi? altri polidiorganosilossani, gli altri polidiorganosilossani possono essere, ad esempio, polidimetilsilossani o fenilmetilsilossani ad estremit? bloccate con unit? triorganosilossi quali unit? trimetilsiloesi e fenildimetilsilossi. Tali polidiorganosilossani supplementari possono essere usati in qualsiasi quantit? desiderata, purch? le caratteristiche di viscosit? e di punto di infiammabilit? della composizioni siano quali qui precedentemente specificate.

I polidiorganosilossani principali comprendenti unit? (i) e (ii) quali summenzionate per l'impiego in funzione di, od in, una composizione secondo l'invenzione sono scelti in modo che il tipo e la proporzione delle unit? (i) e (ii) siano tali che il polidiorganosilossano abbia le caratteristiche di punto di infiammabilit? e di viscosit? desiderate. Le unit? (i) possono essere unit? terminali (m = 2) oppure lungo la catena polimerica (m = 1) e sono preferibilmente unit? terminali del polidiorganosilossano. Sar? evidente che le unit? (ii) possono corrispondentemente essere unit? terminali oppure unit? di catena. Le composizioni preferite hanno una viscosit? situata nell'intervallo compreso tra 5 e 30 mm /s, preferibilmente tra circa 15 e 22 mm /s a 25?C ed un punto di infiammabilit? superiore a 250?C.

La presenza del gruppo Ar ? necessaria per ottenere il desiderato assorbimento di gas, per questo scopo almeno uno e preferibilmente due o pi? gruppi Ar essendo presenti nel polidiorganosilossano principale. Il grupop Ar pu? essere un qualsiasi gruppo aromatico o cicloalifatico insaturo e pu? avere, se si desidera,sostituenti alifatici, ad esempio fenile, cicloesile, naftile ed antracile. La richiedente preferisce che i gruppi Ar siano gruppi fenile. Il gruppo R serve per legare il gruppo Ar all'atomo di silicio e pu? essere un qualsiasi appropriato legame alchilenico, ad esempio uno dei gruppi

Il gruppo R', che pu? essere lo stesso o differente in ognuna delle unit? (i) e (ii) pu? essere un qualsiasi gruppo idrocarburico monovalente, ad esempio metile, propile, butile, vinile, fenile e pu? essere sostituito o non sostituito. Preferibilmente, almeno 80% dei gruppi R sono gruppi metile. I polidiorganosilossani adatti comprendono quelli aventi la formula generale media

in cui p ha un valore situato nell'intervallo compreso tra 0 e circa 50, preferibilmente nell'intervallo compreso tra 5 e 25, in modo maggiormente preferibile p = circa 10; e quelli aventi la formula generale media

ove g ha un valore situato nell'intervallo compreso tra 2 e circa 40 e r ha un valore situato nell'intervallo compreso tra 0 e circa 40, specialmente quelli in cui Ar rappresenta R rappresenta e R' rappresenta

ad esempio,

I polidiorganosilossani principali possono essere preparati mediante reazione di silossani aventi atomi di idrogeno legati al silicio, con materiali ArR", in cui R" ? un gruppo insaturo alifatico corrispondente al gruppo R, con oppure senza successiva equilibratura del prodotto di reazione con silossani aventi unit? in presenza di un catalizzatore di equilibratura, ad esempio un , acido solfonico. Ad esempio, il disilossano pu? essere preparato mediante una reazione di addizione tra un appropriato tetraalchil-disilossano ( ed un composto aromatico ArR", ove R" ? un gruppo alifatico insaturo legato al gruppo Ar. Questo pu? poi essere sottoposto ad una reazione di equilibratura con polidiorganosilossani. ciclici o lineari in proporzioni che provvedono il polidiorganosilossano di viscosit? desiderata. Le proporzioni sono opportunamente disposte in modo che p abbia un valore di circa 10. I composti ArR" aromatici e cicloalifatici appropriati comprendono ?-metil-stirene, l-(3-butenil)-cicloesene, 2-vinilnaftalene e 9-vinil-antracene. Nella preparazione dei polidiorganosilossani principali per l'impiego secondo la presente invenzione, ? desiderabile purificare i polidiorganosilossani, ad esempio mediante eliminazione dei materiali volatili, per assicurare che il punto di infiammabilit? sia quanto pi? alto possibile.

Le composizioni fluide secondo l'invenzione trovano impiego nelle applicazioni elettriche, in cui si desiderano flusso estremamente buono, penetrabilit? e punto di infiammabilit? elevato, ad esempio nei cavi elettrici per alta tensione come detto in precedenza. Esse possono essere introdotte rapidamente nell'interno del cavo e pompate od altrimenti condotte attraverso di esso come desiderato e sono in grado di servire, tra l'altro, come fluidi di trasferimento di calore aventi propriet? di isolamento elettrico e bassa infiammabilit? e sono capaci di assorbire i gas g?nerati durante l?impiego del cavo.

Segue ora una descrizione particolareggiata di un polidiorganosilossano di esempio, adatto per l?impiego in funzione di, oppure in, una composizione liquida secondo l'invenzione. Tutte le parti indicate sono parti in peso a meno che diversamente specificato.

Il polidiorganosilossano di esempio viene preparato nel modo seguente. 390 parti di

vengono scaldate in atmosfera di azoto

fino a 100?C. Si aggiungono 0,77 parti di catalizzatore acido cloroplatinico e la temperatura viene aumentata a 160?C, dopo di che si aggiungono lentamente 201,5 parti di Dopo completamento della reazione, il prodotto

viene separato mediante distillazione.

3B8,5 parti di questo prodotto e 740 parti di polidimetileilossani ciclici secchi vengono scaldate a 60?C, si aggiungono 1,0 parti di acqua e 1,12 parti di acido trifluorometilsolfonico e si scalda la miscela a 70?C. Dopo la reazione, il catalizzatore viene neutralizzato con bicarbonato di sodio ed il prodotto separato mediante filtrazione, privato delle sostanze volatili a pressione ridotta ed ulteriormente devolatilizzato su un evaporatore a pellicola modellata. Il prodotto

risulta avere una viscosit?, a 25?C, di 20,5 mm /s misurata impiegando un tubo di Ubbelohde, cio? un valore medio di "m" = 10, un basso fattore di dissipazione, un punto di infiammabilit? ed un punto di accensione, misurati impiegando la tecnica in capsula aperta di Cleveland, rispettivamente di 254?C e 299?C.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Composizione liquida comprendente un polidiorganosilossano avente almeno una unit? silossanica della formula generale la, o qualsiasi, unit? silossanica rimanente essendo della formula generale (li)

   ove ogni Ar rappresenta un gruppo aromatico monovalente sostituito o non sostituito oppure cicloalifatico insaturo, ogni R rappresenta un gruppo idrocarburico alifatico bivalente, ogni R* rappresenta un gruppo idrocarburico monovalente, m ha un valore 1 oppure 2, n ha un valore 0, 1, 2 o 3, la composizione avendo una viscosit?, a 25?C, inferiore a 40 mm /s ed un punto di infiammabilit? superiore a 200?C. 2. - Composizione liquida secondo la rivendicazione 1, comprendente anche un polidiorganosilossano a terminazione triorganosilossi, scelto tra polidimetilsilossani e polimetilfenilsilossani. 3. - Composizione liquida secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui il polidiorganosilossano avente unit? (i) e (ii) ha una viscosit? situata nell'intervallo compreso tra 5 e 30 mm /s a 25?C ed un punto di infiammabilit? superiore a 250?C. 4. - Composizione liquida secondo la rivendicazione 3, in cui il polidiorganosilossano avente unit? (i) e (ii} ha una viscosit? situata nell'intervallo compreso tra 15 2 e 22 mm /s a 25?C. 5. - Composizione liquida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ogni gruppo Ar ? un gruppo fenile. 6. - Composizione liquida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ogni gruppo R ? un gruppo

   7. - Composizione liquida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precendenti, in cui almeno 80% dei gruppi R' sono gruppi metile. 8. - Composizione liquida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il polidiorganosilossano avente unit? (i) e (ii) ha la formula generale media

   in cui p ha un valore situa- to nell'intervallo compreso tra 5 e 25. 9. - Composizione liquida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il polidiorganosilossano avente unit? (i) e (ii) ha la formula generale media in cui q ha un valore -situato nell'intervallo compreso tra 2 e circa 40, r ha un valore situato nell'intervallo compreso tra 0 e circa 40. 10. - Cavo elettrico per alta tensione contenente una composizione liquida secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.