MX2013013273A

MX2013013273A - Formulaciones de aislamiento.

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Publication number: MX2013013273A
Application number: MX2013013273A
Authority: MX
Inventors: Mohamed Esseghir; William J Harris
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2014-07-09
Also published as: JP2014518921A; BR112013029221B1; CA2835658C; EP2707412A1; MX345330B; US20140125439A1; BR112013029221A2; KR102001688B1; KR20140040152A; US9196412B2; TW201311756A; CN103649160A; CN103649160B; CA2835658A1; TWI540149B; JP6030126B2; WO2012158292A1; EP2707412B1

Abstract

Una composición de formulación de resina epóxica curable útil como aislamiento para un aparato eléctrico incluyendo (a) al menos una resina epóxica líquida; (b) al menos un endurecedor de anhídrido cíclico líquido; (c) al menos un relleno térmicamente conductor y eléctricamente aislante, en donde el relleno incluye un relleno tratado con epoxi-silano; y (d) al menos un catalizador de curado sin hidrógenos de amina; en donde la composición de formulación de resina epóxica sobre curado proporciona un producto curado con un balance requerido de propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas, tales como Tg, fuerza de tensión, fuerza dieléctrica, y resistividad de volumen, de manera que el producto curado puede ser usado en aplicaciones operadas a una temperatura mayor que o igual a 120°C.

Description

FORMULACIONES DE AISLAMIENTO Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a una formulación de resina epóxica y más específicamente a una formulación de resina epóxica útil como un material aislante para aparatos eléctricos.

Descripción de antecedentes y técnica relacionada Existen varios procesos de la técnica anterior conocidos relacionados con epoxi rellena para uso como materiales de aislamiento eléctricos. Sin embargo, hasta ahora nada en la técnica conocida ha proporcionado exitosamente una formulación de resina epóxica rellena para materiales de aislamiento eléctrico teniendo el balance requerido de propiedades, tales como propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas requeridas para una temperatura de operación predeterminada.

Las formulaciones de material de aislamiento de vaciado epóxico curado típicas con relleno de sílice tienen una transición de vidrio de aproximadamente 70.95°C, fuerza de tensión de aproximadamente 70-90 MPa, conductividad térmica de en general aproximadamente menos de 1 .0 W/mK, resistividad de volumen de aproximadamente 1015 a 1016 ohm-cm , incluyendo una variedad de otras propiedades. Los materiales de aislamiento sólidos para varios usos finales necesitan un balance requerido de estas propiedades, tales como las propiedades antes mencionadas. Además, los materiales de aislamiento deberían tener características de procesamiento incluyendo, por ejemplo, la viscosidad requerida antes del curado de la formulación epóxica para ser usada exitosamente como un material de aislamiento, por ejemplo, en el campo de aparatos eléctricos, tales como transformadores de energía.

La temperatura de transición de vidrio (Tg) es una propiedad especialmente crítica en el aislamiento ya que conforme la transición de vidrio es aproximada (y subsecuentemente pasada) propiedades mecánicas y termomecánicas, como se miden a través de un barrido de temperatura usando un Analizador mecánico dinámico o medición en una cámara ambiental a alguna temperatura elevada o rampa de temperatura, tal como módulo de almacenamiento disminuye, fuerza de tensión disminuye; propiedades de aislamiento eléctrico, tal como resistividad de volumen y fuerza dieléctrica disminuyen; y el coeficiente de expansión lineal térmica aumenta. Los cambios en la combinación anterior de propiedades pueden conducir a la falla prematura del material de aislamiento el cual, a su vez, conduce a un cortocircuito. Por ejemplo, Journal of Aplied Polymer Science, 1981 , 26, 221 1 describe una disminución en la fuerza dieléctrica conforme Tg es aproximada en resinas epóxicas curadas. También es sabido que una disminución en la fuerza de tensión y aumento en el coeficiente de expansión lineal térmica de productos de resinas epóxicas curadas ocurre conforme Tg es aproximada. Aumentar la Tg de un material de aislamiento epóxico es una manera de incrementar la temperatura de uso (incluyendo incursiones de temperatura más alta a plazo corto) de por ejemplo, un transformador de energía. Sin embargo, conforme Tg es incrementada en resinas epóxicas curadas, la fuerza del material disminuye; y así, la fragilidad puede aumentar en el material de aislamiento haciendo al material de aislamiento más susceptible a agrietado. Como un resultado, el agrietado contribuye a la falla de materiales de aislamiento eléctrico como es evidenciado por corto circuito eléctrico.

Sería útil para aplicaciones de aislamiento eléctrico desarrollar una formulación epóxica rellenada teniendo un balance de propiedades tales como, Tg, fuerza de tensión; resistividad de volumen; fuerza de ruptura dieléctrica y conductividad térmica, de manera que el aislamiento con el balance de propiedades requeridas, tales como propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas, puede usarse a una temperatura de operación continua predeterminada.

Breve descripción de la invención Antes de la presente invención, nadie ha desarrollado un material aislante epóxico para aparatos eléctricos, tales como transformadores de energía con el balance de todas las propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas requeridas para una temperatura de operación continua de 1 20°C y mayores. La presente invención logra este balance de propiedades para aplicaciones tales como transformadores secos a diferente de la técnica anterior. Los materiales de la presente invención pueden ser usados a temperaturas de operación menores, si así se desea, y ofrecen la ventaja de que en tales sistemas de temperaturas de operación menores, se desempeñan mejor durante excursiones a mayores temperaturas que a las temperaturas de operación normales.

La presente invención se dirige a una formulación o composición curable epóxica útil como un material aislante eléctrico para aparatos eléctricos, tales como transformadores de energía. Por ejemplo, una amplia modalidad de la composición curable de la presente invención comprende (a) al menos una resina epóxica líquida; (b) al menos un endurecedor de anhídrido cíclico líquido; (c) al menos un relleno térmicamente conductor y eléctricamente aislante, en donde el relleno es un relleno tratado con epoxi-silano y en donde el relleno tiene un tamaño entre aproximadamente 5 mieras y aproximadamente 35 mieras; (d) al menos un catalizador de curado de amina no teniendo hidrógenos de amina; y (e) otros compuestos opcionales; en donde la composición o formulación de resina epóxica sobre curado proporciona un producto curado con un balance de propiedades comprendiendo Tg, fuerza de tensión, fuerza dieléctrica y resistividad de volumen.

La presente invención conduce al balance requerido de propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas junto con atributos de procesamiento necesarios para un aislamiento eléctrico epóxico vaciado, impregnado o recubierto para bobinas y devanados en un transformador seco de siguiente generación al utilizar la selección apropiada de elementos, incluyendo mezclas de los elementos, de resinas epóxicas, endurecedores de anhídrido, rellenos, catalizadores y componentes opcionales.

En una modalidad de la presente invención, la composición de la presente invención puede diseñarse para una temperatura de operación continua de más de (>) aproximadamente 120°C y una Tg de más de o igual a aproximadamente 140°C, una conductividad térmica de Z aproximadamente 1 .00 W/mK, una fuerza dieléctrica de > aproximadamente 20 kV/mm, y una fuerza de tensión de al menos equivalente a formulaciones preexistentes tales como, por ejemplo, > aproximadamente 80 MPa. La composición de la presente invención tiene ventajosamente un balance global de propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas con dureza y robustez apropiadas para ser utilizada como el aislamiento eléctrico en área de aplicación de transformadores tipo seco.

En otra modalidad, la formulación antes del curado tiene una viscosidad suficiente para recubrir, impregnar y/o vaciar las bobinas y devanados del transformador y proporcionar la formulación con un tiempo de empleo útil apropiado. Por ejemplo, la viscosidad compleja de la composición puede ser menor que aproximadamente 100,000 mPa-s en una modalidad, y puede ser menor que aproximadamente 20,000 mPa-s en otra modalidad a temperatura de vaciado, la cual permite que la formulación sea aplicada (por ejemplo, al recubrir, impregnar y/o vaciar) a las bobinas y devanados de un transformador.

Con el balance de viscosidad de procesamiento a temperatura de vaciado y el balance de propiedades sobre curado de la formulación, la presente invención proporciona las propiedades requeridas para aislamiento eléctrico, tanto mecánicas como eléctricas, así como su vaciabilidad. La presente invención proporciona una mejora sobre los sistemas de aislamiento eléctrico epóxico, tal como tales sistemas conocidos previos son incapaces de ser utilizados en un transformador de energía, los cuales operan a mayores temperaturas.

Descripción detallada de la invención En su alcance más amplio, la presente invención se dirige a una composición de formulación de resina epóxica comprendiendo (a) al menos una resina epóxica líquida; (b) al menos un endurecedor de anhídrido cíclico líquido; (c) al menos un relleno térmicamente conductor y eléctricamente aislante, e n donde el relleno es un relleno tratado con epoxi-silano y en donde el relleno tiene un tamaño de partícula promedio de entre aproximadamente 5 mieras y aproximadamente 35 mieras; y (d) a menos un catalizador de curado de amina que no tiene hidrógenos de amina.

La resina epóxica usada en la presente invención puede ser un componente de resina epóxica o combinación de dos o más resinas epóxicas conocidas en la técnica, tales como resinas epóxicas descritas en Lee, H . y Neville, K. , Handbook of Epoxi Resins (Manual de resinas epóxicas), McGraw-Hill Book Company, Nueva York, 1967, Capítulo 2, páginas 2-1 a 2-27. Otras resinas epóxicas particularmente adecuadas conocidas en la técnica incluyen, por ejemplo, resinas epóxicas basadas en productos de reacción de alcoholes polifuncionales, fenoles, ácidos carboxílicos cicloalifáticos, aminas aromáticas o aminofenoles con epiclorohidrina. Unas cuantas modalidades no limitantes incluyen, por ejemplo, diglicidil éter de bisfenol A, diglicidil éter de bisfenol F, diglicidil éter de resorcinol y triglicidil éteres de para-aminofenoles. Otras resinas epóxicas adecuadas conocidas en la técnica incluyen, por ejemplo, productos de reacción de epiclorohidrina con novolacs de o-cresol, novolacs de hidrocarburo y novolacs de fenol. La resina epóxica también puede ser seleccionada de productos comercialmente disponibles, tales como, por ejemplo, resinas epóxicas D. E. R. 331®, D. E. R.332, D. E.R. 354, D. E.R. 580, D. E. N. 425, D. E. N. 431 , D.E.N. 438, D.E. R. 736, o D. E. R. 732 disponible de Dow Chemical Company.

En otra modalidad, el componente de resina epóxica útil en la composición de la presente invención puede incluir un dióxido de divinilareno. Los dióxidos de divinilareno, en particular aquéllos derivados de divinilbenceno, tal como por ejemplo, dióxido de divinilbenceno (DVBDO), son clases de diepóxidos, los cuales tienen una viscosidad de líquida relativamente baja, pero una mayor rigidez y densidad de reticulación que resinas epóxicas convencionales. Por ejemplo, la viscosidad del dióxido de divinilareno útil en la presente invención varía generalmente desde aproximadamente 0.001 Pa s hasta aproximadamente 0.1 Pa s en una modalidad, desde aproximadamente 0.01 Pa s hasta aproximadamente 0.05 Pa s en otra modalidad, y desde aproximadamente 0.01 Pa s hasta aproximadamente 0.025 Pa s, a 25°C todavía en otra modalidad.

El dióxido de divinilareno útil en la presente invención puede incluir, por ejemplo, un dióxido de divinilareno producido, por ejemplo, por el proceso descrito en WO2010077483, incorporado en la presente por referencia. Las composiciones de dióxido de divinilareno que son útiles en la presente invención también son descritos en, por ejemplo, la patente estadounidense no. 2,924, 580, incorporada en la presente por referencia. Más específicamente, ejemplos del dióxido de divinilareno útil en la presente invención pueden comprender dióxido de divinilbenceno, dióxido de divinilnaftaleno, dióxido de divinilbifenilo, dióxido de divinildifeniléter y mezclas de los mismos.

Todavía otra modalidad de resinas epóxicas útiles como componente (a) en la presente invención incluyen, por ejemplo, las resinas epóxicas descritas en la publicación de solicitud de patente estadounidense no. US20090186975 y WO 99/67315, incorporadas por referencia en la presente. Por ejemplo, las modalidades de las resinas epóxicas usadas dentro del contexto de la presente invención incluyen compuestos aromáticos y/o cicloalifáticos. Las resinas epóxicas cicloalifáticas incluyen, por ejemplo, ácido hexahidro-o-ftálico-bis-glicidil éster, ácido hexahidro-m-ftálico-bis-glicidil éster, carboxilato de 3,4-epoxiciclohexilmetil-3,4'-epoxiciclohexano, o ácido hexahidro-p-ftálico-bis-glicidil éster. También resinas epóxicas alifáticas, por ejemplo, 1 ,4-butanodiol diglicidil éter, 1 ,6-hexanodiol diglicidil éter, o trimetilolpropano triglicidil éter, pueden usarse como un componente para la composición de la presente invención. Las resinas epóxicas son compuestos de glicidilo reactivos conteniendo al menos dos grupos 1 ,2-epoxi por molécula. En una modalidad, una mezcla de compuestos de poliglicidilo puede ser usada, tal como por ejemplo, una mezcla de compuestos de diglicidilo y triglicidilo.

Los compuestos epóxicos útiles en la presente invención pueden comprender grupos glicidilo no substituidos y/o grupos glicidilo substituidos con grupos metilo. Estos compuestos glicidilo pueden tener un peso molecular entre aproximadamente 1 50 y aproximadamente 1200 en una modalidad, y entre aproximadamente 1 50 y aproximadamente 1000 en otra modalidad. Los compuestos glicidilo pueden ser sólidos o líquidos.

Una modalidad de la presente invención incluye al menos una resina epóxica útil como componente (a) que comprende (i) un líquido a temperatura ambiente (por ejemplo, aproximadamente 25°C) y permanece un líquido hasta una temperatura para mezclar y desgasificar la formulación epóxica; (¡i) se vuelve un líquido a una temperatura entre temperatura ambiente y hasta e incluyendo aproximadamente 80°C; o (iii) mezclas de los mismos. En una modalidad de la presente invención, la resina epóxica, incluyendo mezclas, tiene una viscosidad que varía desde aproximadamente 5 mPa s hasta aproximadamente 50,000 mPa s sobre el rango de temperatura de aproximadamente 25°C hasta aproximadamente 52°C. En otra modalidad, la resina epóxica, incluyendo mezclas, tiene un rango de viscosidad desde aproximadamente 1 0 mPa s hasta aproximadamente 28,000 mPa s a aproximadamente 25°C.

En otra modalidad, la resina epóxica útil como componente (a) de la presente invención puede incluir diglicidil éter de bisfenol A, diglcidil éter de bisfenol F, resina novolac epóxica, y mezclas de los mismos. Todavía en otra modalidad, la resina epóxica puede incluir, por ejemplo, diglicidil éter de bisfenol F, resina novolac epóxica, y mezclas de los mismos.

Como una ilustración de modalidades de resinas epóxicas útiles en la presente invención, las resinas epóxicas pueden incluir esas resinas epóxicas definidas por la Estructura (I) a continuación, en donde n es el valor promedio para ya sea un componente o una mezcla de dos o más componentes.

Estructura (I ) en donde n generalmente está en el rango de 1 = n = 2.9 en una modalidad, 1 = n = 2.7 en otra modalidad , y 1 = n = 1 .9 todavía en otra modalidad, y 1 = n = 1 .6 todavía en otra modalidad . En otra modalidad , n puede estar en el rango de 1 .2 > n= 2.9.

La concentración de la resina epóxica , componente (a) usado en la formulación de la presente invención puede variar de manera general desde aproximadamente 7% en peso hasta 30% en peso en una modalidad , desde aproximadamente 1 0% en peso hasta aproximadamente 25% en peso en otra modalidad , desde aproximadamente 1 2% en peso hasta aproximadamente 23% todavía en otra modalidad, y desde aproximadamente 1 5% en peso hasta aproximadamente 20% en peso todavía en otra modalidad.

En general, el agente de curado (también referido como un endurecedor o agente reticulante) útil como componente (b) para la formulación o composición de resina epóxica curable de la presente invención, puede comprender un agente de curado de anhídrido cíclico, líquido. El agente de curado puede ser seleccionado, por ejemplo, de uno o más agentes de curado de anhídrido cíclico bien conocidos en la técnica. El agente de curado puede comprender cualquier agente de curado de anhídrido cíclico conocido en la técnica para curar resinas epóxicas incluyendo mezclas que son líquidas a temperatura ambiente (por ejemplo, aproximadamente 25°C); y agentes de curado que son líquidos a la temperatura a la cual la formulación es mezclada y/o desgasificada hasta una temperatura de aproximadamente 80°C. La formulación de la presente invención incluye un endurecedor de anhídrido cíclico que es soluble en la resina epóxica, componente (a). En una modalidad de la presente invención, los agentes de curado de anhídrido cíclico y mezclas de los mismos usados en la presente invención pueden incluir un líquido o un sólido de baja fusión (es decir, un sólido teniendo un punto de fusión de menos de aproximadamente 80°C).

Además, el endurecedor de anhídrido cíclico incluye un endurecedor que no sublima substantivamente o volatiliza substantivamente durante el paso desgasificante de preparar la formulación de la presente invención. Los indicadores de volatilidad pueden ser reflejados por (i) el punto de ebullición de un anhídrido cíclico específico, el cual puede ser dependiente de presión, y/o (ii) la presión de vapor de un anhídrido cíclico específico a una temperatura dada. Por ejemplo, los endurecedores de anhídrido cíclico útiles en la presente invención pueden tener altos puntos de ebullición , los cuales generalmente serán mayores que aproximadamente 200°C en una modalidad, y mayores que aproximadamente 250°C a presión atmosférica en otra modalidad. Los puntos de ebullición disminuyen conforme la presión es reducida (es decir, aplicación de vacío) y generalmente los puntos de ebullición del anhídrido cíclico útil en la presente invención pueden ser mayores que 100°C a los vacíos utilizados para desgasificar las formulaciones de la presente invención.

Como una modalidad de ilustración de la presente invención, el anhídrido metil nádico tiene un punto de ebullición de aproximadamente 295°C a presión atmosférica, un punto de ebullición de aproximadamente 140°C a 10 Torr (1 333 Pa) y un punto de ebullición de aproximadamente 132°C a 2 Torr (266.6 Pa); anhídrido metiltetrahidroftálico tiene un punto de ebullición de aproximadamente 290°C a presión atmosférica; anhídrido hexahidroftálico tiene un punto de ebullición de aproximadamente 296°C a presión atmosférica y un punto de ebullición de 1 36°C a 5 Torr (666.5 Pa); y anhídrido metilhexahidroftálico tiene un punto de ebullición de aproximadamente 290°C a presión atmosférica.

La presión de vapor de endurecedores de anhídrido cíclico aumentan con temperatura creciente; y para minimizar la volatilización de de anhídrido durante la desgasificación de las formulaciones de la presente invención, así como durante el curado inicial de las formulaciones, se desea que el valor de presión de vapor sea relativamente pequeño a la temperatura a la cual la desgasificación está siendo realizada. Por ejemplo, las presiones de vapor ilustrativas para anhídridos cíclicos pueden ser 1 .7 mmHg a 120°C para anhídrido metil nádico; 3.0 mmHg a 120°C para anhídrido tetrahidroftálico; 3.0 mmHg a 120°C para anhídrido metilhexahidroftálico; 2.0 mmHg a 120°C para anhídrido metiltetrahidroftálico; y 3.7 mmHg a 120°C para anhídrido hexahidroftálico.

Las mezclas de endurecedores de anhídrido cíclico pueden tener ventajas prácticas particulares ya que las mezclas pueden ser menos susceptibles a cristalización si uno de los componentes puede ser un sólido a temperatura ambiente. Además, una mezcla de endurecedores de anhídrido cíclico puede proporcionar la capacidad de ajustar la presión de vapor para la mezcla al mezclar un anhídrido cíclico de presión de vapor baja con un endurecedor de anhídrido cíclico de presión de vapor mayor. La presión de vapor de una mezcla es generalmente dependiente de la presión de vapor de cada componente químico y la fracción mol del componente presente en una mezcla o solución ideal como se describe en la Ley de Raoult. Por ejemplo, con base en las presiones de vapor conocidas en la técnica, al mezclar el anhídrido metil nádico teniendo una presión de vapor de 1 .7 mmHg a 120°C con otros anhídridos cíclicos, los cuales generalmente tienen una presión de vapor mayor que el anhídrido metil nádico, se espera que conduzca a una mezcla de anhídridos con una presión de vapor intermedia que ventajosamente se espera que permanezca como un líquido.

Un atributo adicional del anhídrido cíclico líquido útil en la presente invención incluyendo mezclas, es la viscosidad del endurecedor a temperatura ambiente; y la viscosidad del endurecedor a la temperatura a la cual los componentes individuales de la formulación total son mezclados. La viscosidad puede ser medida por dispositivos y métodos bien conocidos en la técnica con viscosímetros rotacionales, tales como viscosímetros de Brookfieid, así como capilares de vidrio por viscosidades dinámicas descritas, por ejemplo, en estándares de prueba tales como, pero no limitados a, ISO 2555, ASTM D-2983 y ASTM D-445. Por ejemplo, la viscosidad del anhídrido cíclico líquido puede ser generalmente desde aproximadamente 30 mPa-s hasta aproximadamente 350 mPa-s a 25°C con estas viscosidades que se vuelven menores conforme la temperatura del líquido aumenta. Para facilidad de mezclado, desgasificación y transferencia de las formulaciones de la presente invención, las viscosidades menores que 350 mPa-s a 25°C pueden ser usadas. También puede ser ventajoso utilizar mezclas de anhídridos cíclicos para diseñar o reducir la viscosidad de la mezcla de anhídridos cíclicos, debido a que al mezclar un anhídrido cíclico de viscosidad menor con un anhídrido de viscosidad mayor resulta en una mezcla con una viscosidad intermedia que puede ser ventajosamente menos susceptible a cristalización si cualquiera de los anhídridos cíclicos pueden ser un sólido entre aproximadamente 25°C y aproximadamente 1 00°C. En formulaciones de la presente invención, la viscosidad de los componentes líquidos puede jugar un papel significativo en la viscosidad total de la formulación total y puede influenciar el nivel de relleno sólido que puede usarse en la formulación y todavía permanecer vaciable antes de curado.

Los agentes de curado de anhídrido cíclico útiles en la presente invención pueden contener cantidades limitadas de funcionalidades de ácido o ácidos carboxílico, las cuales también pueden funcionar como un agente de curado. En general, se desea que una predominancia del endurecedor usado en la presente invención comprende un anhídrido, de manera que en una modalidad el anhídrido es mayor que aproximadamente 60 por ciento (%) en una mezcla conteniendo ácido carboxílico, mayor que aproximadamente 80% en otra modalidad, mayor que aproximadamente 90% todavía en otra modalidad, y mayor que aproximadamente 97% todavía en otra modalidad.

En una modalidad, el agente de curado de anhídrido útil en la presente invención puede incluir por ejemplo, anhídridos cíclicos de ácidos policarbónicos aromáticos, alifáticos, cicloalifáticos y heterocíclicos, los cuales pueden o no ser substituidos con grupos alquilo, alquenilo o halógeno. Ejemplos de agentes de curado de anhídrido incluyen anhídrido itálico, anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido metil tetrahidroftálico, anhídrido hexahidroftálico, anhídrido metil hexahidroftálico, anhídrido metil nádico, anhídrido succínico, anhídrido dodecenilsuccínico, anhídrido glutárico, anhídrido piromelítico, anhídrido maleico, anhídrido isatoico, anhídrido benzofenonetetracarboxílico, y mezclas de los mismos.

Otros agentes de curado útiles en la presente incluyen los agentes de curado de anhídrido descritos en la patente estadounidense no. 6,852,415, incorporada en la presente por referencia. En una modalidad, los agentes de curado de anhídrido cíclico líquido incluyen anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido metil tetrahidroftálico, anhídrido hexahidroftálico, anhídrido metil hexahidroftálico, anhídrido metil nádico, y mezclas de los mismos. En otra modalidad, los agentes de curado de anhídrido cíclico líquido incluyen anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido metil tetrahidroftálico, anhídrido metil nádico, y mezclas de los mismos. Todavía en otra modalidad, el agente de curado de anhídrido cíclico líquido incluye anhídrido metil tetrahidroftálico y anhídrido metil nádico y mezclas de los mismos. Todavía en otra modalidad, el agente de curado de anhídrido cíclico líquido incluye anhídrido metil nádico y mezclas de los mismos.

Como una ilustración de una modalidad de la presente invención, se usa anhídrido metil nádico es usado como el agente de curado de anhídrido cíclico en la composición de la presente invención, el anhídrido metil nádico es un endurecedor de anhídrido cíclico líquido, el cual tiene atributos particularmente deseables para las formulaciones de la presente invención, tal como que sea un líquido a temperatura ambiente, teniendo una viscosidad de menos de aproximadamente 300 mPa-s a 25°C, teniendo un alto punto de ebullición de aproximadamente 132°C a 2 mmHg o 140°C a 70 mmHg, teniendo una presión de vapor de 5 mmHg a 120°C con los últimos atributos indicativos de la capacidad para permanecer en una formulación con volatilización limitada durante la desgasificación de la formulación. El uso de anhídrido en el endurecedor para la formulación para la presente invención también puede proporcionar ventajosamente buena humectabilidad de rellenos y facilitar la adhesión de relleno a resinas epóxicas curadas. El uso de anhídrido metil nádico en el endurecedor para la formulación para la presente invención también puede proporcionar ventajosamente otros usos, tales como en general que resultan en comportamiento exotérmico bajo durante el curado y bajo encogimiento, mientras que la formulación de la presente invención está siendo curada. Adicionalmente, el uso de anhídrido metil nádico en el endurecedor de la presente invención generalmente puede conducir a un aumento en la Tg del producto curado de la presente invención según se compara con otros endurecedores de anhídrido líquido. Además, el uso de anhídrido metil nádico en el endurecedor de la presente invención generalmente puede conducir a propiedades termomecánicas mejoradas.

En otra modalidad, una combinación comprendiendo anhídrido metil nádico y anhídrido metil tetrahidroftálico puede usarse en la presente invención. Por ejemplo, la cantidad del anhídrido metil nádico en la combinación anterior puede generalmente ser desde aproximadamente 5% en peso hasta aproximadamente 95% en peso del anhídrido cíclico líquido total en una modalidad; desde aproximadamente 20% en peso hasta aproximadamente 80% en peso del anhídrido cíclico líquido total en otra modalidad; desde aproximadamente 35% en peso hasta aproximadamente 65% en peso del anhídrido cíclico líquido total en otra modalidad; desde aproximadamente 35% en peso hasta aproximadamente 65% en peso del anhídrido cíclico líquido total todavía en otra modalidad, y desde aproximadamente 45% en peso hasta aproximadamente 55% en peso del anhídrido cíclico líquido total todavía en otra modalidad.

La concentración del endurecedor de anhídrido, componente (b) usado en la formulación de la presente invención puede variar en general desde aproximadamente 7% en peso hasta 35% en peso en una modalidad, desde aproximadamente 10% en peso hasta aproximadamente 30% en peso en otra modalidad, desde aproximadamente 12% en peso hasta aproximadamente 25% en peso todavía en otra modalidad, y desde aproximadamente 1 5% en peso hasta aproximadamente 23% en peso todavía en otra modalidad.

En general, la cantidad de agente de curado de anhídrido cíclico que puede usarse en la presente invención puede estar sobre un rango de equivalentes (es decir, moles) de anhídrido a epoxi. Por ejemplo, el agente de curado puede variar desde aproximadamente 0.2 hasta aproximadamente 1 .5 equivalentes de grupos anhídrido por equivalente de epoxi. En otra modalidad, el rango puede ser desde aproximadamente 0.4 hasta aproximadamente 1 .2 equivalentes de grupos de anhídrido por equivalente de epoxi. Todavía en otra modalidad, el rango puede ser desde aproximadamente 0.7 hasta aproximadamente 1 . 1 equivalentes de grupos de anhídrido por equivalentes de epoxi. Todavía en otra modalidad, el rango puede ser desde aproximadamente 0.8 hasta aproximadamente 1 .0 equivalente de grupos de anhídrido por equivalente de epoxi.

En la presente invención, un relleno comprendiendo un relleno sólido térmicamente conductor y eléctricamente aislante puede ser útil como componente (c) para la composición o formulación de la presente invención. Un relleno o una combinación de rellenos pueden ser usados en la presente invención.

Por "térmicamente conductor y eléctricamente aislante" con referencia a un relleno en la presente, se quiere decir que el relleno puede tener una conductividad térmica de más de aproximadamente 1 W/mK y un valor de aislamiento eléctrico, es decir, una fuerza dieléctrica, de más de aproximadamente 10 kV/mm.

La conductividad térmica es un atributo del relleno sólido que es benéfico para las formulaciones y composiciones de la presente invención. Por ejemplo, una resina epóxica curada preparada a partir de la resina epóxica y endurecedor de anhídrido en la ausencia de relleno tiene una conductividad térmica de menos de 1 .0 W/mK y generalmente es menos de 0.5 W/mK. Debido a la baja conductividad térmica de una resina epóxica no rellenada, curada, es ventajoso para el relleno o una mezcla de rellenos, tener una conductividad térmica mayor que aproximadamente 1 . o W/mK, de manera que la formulación curada de la presente invención puede tener una conductividad térmica de al menos aproximadamente 1 .0 W/mK.

La conductividad térmica de un relleno o mezcla de rellenos de la presente invención generalmente puede ser mayor que aproximadamente 0.5 W/mK en una modalidad, mayor que aproximadamente 1 W/mK en otra modalidad, mayor que aproximadamente 1 .2 W/mK todavía en otra modalidad, mayor que aproximadamente 2 W/mK todavía en otra modalidad, mayor que aproximadamente 4 W/mK todavía en otra modalidad, y mayor que aproximadamente 6 W/mK todavía en otra modalidad. En una modalidad, la conductividad térmica de un relleno o mezcla de rellenos de la presente invención generalmente puede ser desde aproximadamente 0.5 W/mK hasta aproximadamente 350 W/mK; desde aproximadamente 0.75 W/mK hasta aproximadamente 250 W/mK en otra modalidad; desde aproximadamente 1 W/mK hasta aproximadamente 200 W/mK todavía en otra modalidad; y desde aproximadamente 2 W/mK hasta aproximadamente 20 W/mK todavía en otra modalidad. En una modalidad, en donde una mezcla de rellenos es usada en la presente invención, la mezcla de rellenos puede tener una conductividad térmica promedio final en los rangos de conductividad térmica antes mencionados.

La propiedad de aislamiento eléctrico del relleno sólido o mezcla de rellenos de la presente invención es otro atributo que es benéfico para las formulaciones y composiciones de la presente invención usando el relleno sólido de la presente invención. El aislamiento eléctrico puede ser indicado al medir la fuerza dieléctrica del relleno. En general, el relleno, o mezcla de rellenos, tiene una fuerza dieléctrica desde aproximadamente 5 kV/mm hasta aproximadamente 200 kV/mm en una modalidad; desde aproximadamente 10 kV/mm hasta aproximadamente 100 kV/mm en otra modalidad, y desde aproximadamente 15 kV/mm hasta aproximadamente 50 kV/mm en todavía otra modalidad.

Los rellenos útiles en la presente invención son sólidos y como tales pueden formar un sólido durante la preparación o curado de las formulaciones de la presente invención. En una modalidad, los rellenos son usados en el estado sólido a lo largo del mezclado, desgasificado, transferencia y curado de las formulaciones de la presente invención.

En la presente invención, al menos uno de los rellenos utilizados en la composición de la presente invención comprende un relleno tratado en superficie, en donde el relleno es tratado en superficie ya sea antes de la incorporación en la formulación o in situ durante la formación de compuestos de la formulación. En una modalidad, al menos uno de los rellenos puede ser tratado en superficie antes de la formulación con el sistema de la presente invención. La superficie de los rellenos pueden ser tratados para mejorar el relleno e interacción de polímeros. Ejemplos de varios tratamientos de superficie de rellenos incluyen ácidos grasos, agentes de acoplamiento de silano, titanatos, circonatos, aluminatos o compuestos de silazano.

En una modalidad de la presente invención, por ejemplo, el relleno puede ser tratado en superficie con silano, mediante agentes de acoplamiento de silano o dimensionamiento de silano, frecuentemente referido como silanizado; y la funcionalidad o modificación del relleno resultante es de manera que sea compatible o pueda reaccionar como parte del proceso de curado epóxico. En general, el agente de acoplamiento de silano contiene al menos un grupo de alcoxi para facilitar el tratamiento de superficie, y opcionalmente para facilitar la unión al relleno inorgánico. En otra modalidad, el agente de acoplamiento de silano puede contener otro grupo incluyendo, por ejemplo, epoxi , amina, hidroxilo, carboxilo, vinilo, alilo, hidrosililo (es decir, SiH), u otras funcionalidades que pueden reaccionar con la formulación epóxica o ser compatible o miscible con el componente epóxico de la formulación de la presente invención.

Todavía en otra modalidad, al menos un relleno útil en la composición de la presente invención es tratada con el agente de acoplamiento de silano que es un miembro de la clase de epoxi-silano de compuestos, tal como, por ejemplo, 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, el cual está comercialmente disponible de Dow Corning Corporation bajo el nombre comercial Dow Corning Z-6040 Silane.

Todavía otra modalidad de un relleno tratado con silano útil en la presente invención puede incluir un relleno tratado con epoxi-silano, tal como por ejemplo, un cuarzo tratado con epoxi-silano. Ejemplos de un cuarzo tratado con epoxi-silano útil en la presente invención pueden incluir aquéllos, los cuales están comercialmente disponibles de Quarzwerke bajo el nombre comercial SI LBOND con diferentes grados descritos como 126 EST, W6 EST, W12 EST, 100 EST, 600 EST y 800 EST, y mezclas de los mismos.

El material de relleno útil en la presente invención puede tener varias formas o morfologías. Las morfologías de relleno aceptables del material de relleno útiles en la presente invención incluyen formas tales como plaquetas, fibras, esferas, gránulos, agujas, los cuales pueden ser cristalinos, semi-cristalinos o amorfos, o cualquier combinación de los mismos. En algunas modalidades, los rellenos con diferentes distribuciones de tamaño y diferentes formas pueden combinarse para tener un efecto sinérgico sobre la viscosidad de la composición curable; y en el coeficiente de expansión térmica (CTE) , módu lo, fuerza, y conductividad eléctrica y/o térmica de la com posición curada.

El material de relleno de la presente invención , cuando se usa en forma granular, generalmente puede tener un tamaño de partícula promedio, frecuentemente designado dso en el rango de mieras, suficiente para promover una viscosidad de procesamiento aceptable para la composición curable de la presente invención antes de curado y para promover u n balance de propiedades termomecán icas aceptables después del curado. Por ejemplo, el tamaño de partícula promedio para relleno granular puede estar generalmente en el rango desde aproximadamente 1 miera (µ?t?) hasta aproximadamente 1 00 pm en una modalidad , desde aproximadamente 2 µ?? hasta aproximadamente 50 µ?? en otra modalidad , desde aproximadamente 5 µ?? hasta aproximadamente 35 µ?t? todavía en otra modalidad, y desde aproximadamente 1 2 µ ?t? hasta aproximadamente 25 µ?? todavía en otra modalidad .

El desempeño mecánico o termomecánico (es decir, tales como módulo de almacenamiento; fuerza de tensión ; propiedades de aislamiento eléctrico, tal como resistividad de volumen y fuerza dieléctrica dismi nuyen ; y coeficiente de expansión li neal térmica como se m ide a una temperatura mayor que temperatura ambiente o a través de un barrido o rampa de temperatura) del material aislante relleno curado puede mejorarse al incorporar relleno particulado como se describe antes en la composición curable de la presente invención. El uso de los rellenos de la presente i nvención también puede proporcionar otras ventajas, tales como encogimiento reducido durante el curado de la formulación así como otros atributos tales como absorción de agua reducida, fuerza eléctrica mejorada, envejecimiento ambiental, y otros atributos en una formulación curada.

La formulación de la presente invención puede incluir uno o más rellenos, tales como por ejemplo, óxidos de metal, nitruros de metal, carburos de metal, hidróxidos de metal, carbonatos de metal, sulfatos de metal, minerales naturales y sintéticos principalmente silicatos, y silicatos de aluminio; y mezclas de los mismos.

Ejemplos de rellenos útiles en la presente invención pueden incluir cuarzo, sílice fusionado, sílice natural, sílice sintético, óxido de aluminio natural, óxido de aluminio sintético, pizarra, rellenos huecos, trihidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, hidróxido óxido de aluminio, nitruro de boro, nitruro de aluminio, nitruro de silicio, mica, óxido de zinc, nitruro de aluminio, mullita, wollastonita, vermiculita, talco, mica, caolín, bentonita, xonolita, andalusita, zeolita, dolomita, polvo de vidrio, fibra de vidrio, género de vidrio, otros rellenos particulados orgánicos o inorgánicos y mezclas de los mismos. Los rellenos pueden ser ya sea adicionados en la formulación en su estado final o formados in-situ.

En una modalidad, los rellenos usados en la presente invención pueden ser seleccionados del grupo que consiste de cuarzo, sílice natural, sílice sintético, óxido de aluminio natural, óxido de aluminio sintético, nitruro de boro, nitruro de aluminio, wollastonita, polvo de vidrio, fibra de vidrio y género de vidrio. En otra modalidad, el relleno útil en la presente invención es un cuarzo tratado con epoxi-silano.

Cargas de relleno útiles en la presente invención pueden variar. En general, la concentración del relleno total presente en la formulación de la presente invención puede ser desde aproximadamente 40% en peso hasta aproximadamente 90% en peso en una modalidad, desde aproximadamente 50% en peso hasta aproximadamente 80% en peso en otra modalidad, desde aproximadamente 60% en peso hasta aproximadamente 70% en peso todavía en otra modalidad, y desde aproximadamente 62% en peso hasta aproximadamente 68% en peso todavía en otra modalidad; con base en el peso de la formulación o composición total.

En una modalidad de la presente invención, por ejemplo cuando la formulación es usada como un material aislante para aparatos eléctricos, tales como transformadores de polvo y más específicamente como un material eléctricamente aislante para transformadores secos, las formulaciones de la presente invención generalmente tienen una alta concentración de relleno, tal como por ejemplo, mayor que aproximadamente 60% en peso de relleno para mejorar las propiedades termomecánicas del sistema curado e impartir mejor desempeño de confiabilidad de componente.

Como se menciona antes, el componente de relleno usado en la formulación de la presente invención puede ser una combinación de dos o más rellenos. En una modalidad, en donde el relleno comprende un cuarzo tratado con epoxi-silano, por ejemplo, el cuarzo tratado con epoxi-silano puede ser 100% del relleno utilizado en la composición de la presente invención. En otra modalidad, uno o más rellenos diferentes del cuarzo tratado con epoxi-silano pueden ser usados en combinación con el cuarzo tratado con epoxi-silano siempre y cuando la cantidad del otro u otros rellenos diferentes usados sea menor que el cuarzo tratado con epoxi-silano.

Por ejemplo, el otro u otros relleno o rellenos diferentes (diferentes del cuarzo tratado con epoxi-silano) pueden ser menores que 50% en peso del relleno total usado en la formulación o composición en una modalidad, menor que aproximadamente 35% en peso del relleno total usado en la formulación o composición en otra modalidad, menor que aproximadamente 20% en peso del relleno total usado en la formulación o composición todavía en otra modalidad, y menor que o igual a aproximadamente 10% todavía en otra modalidad . Como se menciona antes, el otro relleno diferente al cuarzo tratado con epoxi-silano puede ser 0% en peso del relleno total usado en la formulación de esta invención.

Cualquiera de uno o más de los rellenos previamente descritos antes pueden usarse como el otro relleno o rellenos diferentes en la combinación con el cuarzo tratado con epoxi-silano para formar el material de relleno de componente (c). El otro relleno diferente puede o no ser tratado en superficie. Sin embargo, en general, el otro relleno diferente también puede ser tratado en superficie en una modalidad, por ejemplo, tratado en silano, y más específicamente tratado en epoxi-silano como se describe antes de manera similar al cuarto tratado con epoxi-silano.

Al preparar la formulación de resina curable de la presente invención, al menos un catalizador o promotor de curado puede ser usado para facilitar la reacción de la resina epóxica con el agente de curado. El catalizador de curado útil en la presente invención puede incluir por ejemplo, catalizadores nucleofílicos, aminas terciarias, complejos de aminas, derivados de urea, imidazoles, imidazoles substituidos, y bases de Lewis teniendo la capacidad para catalizar curado, y mezclas de los mismos. Dependiendo del catalizador y condiciones de reacción el catalizador puede co-reaccionar opcionalmente en la formulación.

El catalizador, componente (d), útil en la presente invención puede incluir catalizadores bien conocidos en la técnica, tales como por ejemplo, compuestos de catalizador conteniendo amina, fosfina, nitrógeno heterocíclico, amonio, fosfonio, arsonio, porciones de sulfonio, y cualquier combinación de los mismos. Algunos ejemplos no limitantes del catalizador de la presente invención pueden incluir, por ejemplo, etiltrifenilfosfonio; cloruro de benciltrimetilamonio; catalizadores conteniendo nitrógeno heterocíclico descritos en la patente estadounidense no. 4,925,901 , incorporada en la presente por referencia; imidazoles; trietilamina; y cualquier combinación de las mismas.

La selección del catalizador útil en la presente invención no está limitado excepto que el catalizador no pueda contener hidrógenos de amina y muchos catalizadores comúnmente usados para sistemas epóxicos pueden ser usados. Además, la adición de un catalizador puede depender del sistema preparado. Ejemplos de catalizador útil en la presente invención incluyen aminas terciarias, imidazoles 1 -substituidos, organo-fosfinas y sales de ácido.

Modalidades de catalizadores útiles en la presente invención incluyen aminas terciarias, tales como, por ejemplo, trietilamina, tripropilamina, tributilamina, 1 -metilimidazol, bencildimetilamina y mezclas de los mismos. Todavía en otra modalidad, el catalizado puede ser al menos un imidazol substituidos en 1 -hidrocarburo, tales como 1 -metilimidazol.

La concentración del catalizador usada en la presente invención en la porción orgánica de la formulación puede variar generalmente desde aproximadamente 0.005% en peso hasta aproximadamente 2% en peso en una modalidad, desde aproximadamente 0.01 % en peso hasta aproximadamente 1 .5% en peso en otra modalidad, desde aproximadamente 0. 1 % en peso hasta aproximadamente 1 % en peso todavía en otra modalidad, y desde aproximadamente 0.2% en peso hasta aproximadamente 0.8% en peso en todavía otra modalidad. Las concentraciones de formulación epóxica del catalizador por debajo de aproximadamente 0.005% en peso, el curado de la formulación sería demasiado lento y las concentraciones de formulación epóxica del catalizador por arriba de aproximadamente 2% en peso, el curado sería demasiado rápido, es decir, sería acortado el tiempo de vida para vaciado. Las concentraciones fuera de de lo anterior para el catalizador también pueden cambiar la red y naturaleza de reticulación debido a que otras porciones como hidroxilos pueden comenzar participando en la red; y un posible cambio en la red podría influenciar algunas de las propiedades del producto curado resultante.

Otros componentes o aditivos opcionales que pueden ser útiles en la presente invención son componentes normalmente usados en las formulaciones de resina conocidas para aquéllos expertos en la técnica. Por ejemplo, los componentes opcionales pueden comprender compuestos que pueden ser adicionados a la composición para intensificar las propiedades de procesamiento y/o aplicación (por ejemplo, modificadores de tensión superficial, agentes de disminución de viscosidad, o auxiliares de flujo), propiedades de confiabilidad (por ejemplo, promotores de adhesión, agentes de compatibilización y agentes de tratamiento de superficie) , agentes de liberación (por ejemplo, liberación de molde), la velocidad de reacción, la selectividad de la reacción y/o el tiempo de vida del catalizador. Por ejemplo, aceleradores son compuestos donadores de hidrógeno, por ejemplo, con grupos hidroxilo e incluyen materiales como compuestos fenólicos, alcohol bencílico, glicoles y poliglicoles que pueden donar hidrógeno unión de hidrógeno y contribuir a una velocidad de curado incrementada.

Un surtido de aditivos puede ser adicionado a las composiciones de la presente invención como componentes opcionales incluyendo, por ejemplo, diluyentes reactivos, diluyentes no reactivos, agentes endurecedores, flexibilizadores, agentes tixotrópicos, estabilizantes, plastificantes, desactivadores de catalizador y similares; y mezclas de los mismos.

Por ejem plo, con respecto a los diluyentes reactivos opcionales, una subclase de resinas epóxicas, son normalmente de baja viscosidad y frecuentemente menor peso molecular como se compara con la mayoría de las resinas epóxicas; y sobre la adición de diluyentes reactivos a una formulación, los diluyentes reactivos proporcionan un medio para disminuir ventajosamente la viscosidad de una formulación completa para procesabilidad mejorada como se compara con una formulación sin los diluyentes reactivos. La formulación con diluyentes reactivos puede conducir a ventajas de procesamiento o proporcionar oportunidades para aumentar la cantidad de relleno utilizado en una formulación y/o para utilizar un relleno de tamaño más pequeño. Los diluyentes reactivos conteniendo epoxi son frecuentemente derivados de compuestos conteniendo hidroxilo relativamente compactos, tales como alcoholes, glicoles (incluyendo compuestos conteniendo hidroxilo multifuncionales) y epiclorhidrina o esteres de glicidilo de ácidos carboxílicos (incluyendo compuestos conteniendo ácido carboxílico multifuncionales). Los aceites vegetales epoxidados también pueden ser usados como diluyentes reactivos. Los diluyentes reactivos normalmente contienen al menos un grupo epoxi en una modalidad; y pueden contener más de un grupo epoxi en otra modalidad. Ejemplos de diluyentes reactivos útiles en la presente invención incluyen, pero no están limitados a, 1 ,4-butanodiol diglicidiléter, 1 ,6-hexanodiol diglicidiléter, trimetilolpropano triglicidiléter, triglicidil éter de glicerina propoxilada, aceite de ricino epoxidado, aceite de linaza epoxidado, orto-cresil glicidil éter, alquil glicidil éter, neopentil glicol diglicidil éter o mezclas de los mismos. Los diluyentes reactivos tienen viscosidades que varían desde aproximadamente 1 mPa s hasta aproximadamente 500 mPa s a 25°C.

Otros aditivos útiles en la formulación de la presente invención incluyen, por ejemplo, un retardante de flama conteniendo halógeno o libre de halógeno; un agente sinérgico para mejorar el desempeño de la capacidad de extinción de flama, tales como hidróxido de magnesio, borato de cinc o metalocenos; un solvente para capacidad de procesamiento incluyendo, por ejemplo, acetona, metil etil cetona, un Dowanol PMA; promotores de adhesión, tales como organosilanos modificados (epoxidados, metacrilo, amino), acetilacetonatos o moléculas conteniendo azufre; auxiliares de humectación y dispersión, tales como organosilanos modificados, Byk 900 serie y Byk W-9010, fluorocarburos modificados; aditivos de liberación de aire, tales como Byk-A 530, Byk-A 525, Byk-A 555, Byk-A 560; modificadores de superficie, tales como aditivos de deslizamiento y brillo (una variedad de los cuales están disponibles de Byk-Chemie), y mezclas de los mismos.

La cantidad de los otros aditivos opcionales útiles en la presente invención es tal que la Tg del compuesto curado es mantenida a un nivel de más de 140°C. La concentración de los aditivos usada en la presente invención puede variar generalmente desde 0% en peso hasta aproximadamente 10% en peso en una modalidad, desde aproximadamente 0.01 % en peso hasta aproximadamente 5% en peso en otra modalidad, desde aproximadamente 0.1 % en peso hasta aproximadamente 2.5% en peso en todavía otra modalidad, y desde aproximadamente 0.5% en peso hasta aproximadamente 1 % en peso todavía en otra modalidad, con base en el peso total de la composición.

El proceso para preparar una composición de formulación epóxica de materia útil como material aislante para transformadores secos incluye mezclar (a) al menos una resina epóxica líquida; (b) al menos un endurecedor de anhídrido cíclico líquido; (c) al menos un relleno tratado con epoxi-silano térmicamente conductor y eléctricamente aislante, (d) a menos un catalizador de curado sin hidrógenos de amina, y (e) opcionalmente, otros ingredientes según se desee. Por ejemplo, la preparación de la formulación de resina epóxica curable de la presente invención es lograda al mezclar con o sin vacío un Ross PD Mixer (Charles Ross), un FlackTek Speedmixer u otro mezclador conocido en la técnica que humecta el relleno con y distribuye uniformemente los componentes de resina (a)-(e) anteriores. Los elementos antes mencionados pueden ser adicionados generalmente en casi cualquier secuencia, varias combinaciones, y varios tiempos de adiciones según sea conveniente y deseado. Por ejemplo, para alargar el tiempo de empleo útil, el catalizador de curado (d) puede ser adicionado al final o en un momento posterior durante el mezclado y desgasificado opcional, pero antes del vaciado de la formulación. Cualquiera de los aditivos de formulación surtidos opcionales antes mencionados, por ejemplo, una resina epóxica adicional, también pueden ser adicionados a la composición durante el mezclado o antes del mezclado para formar la composición.

En una modalidad, uno o más de los componentes (a)-(e) anteriores de la formulación pueden ser premezclados. Por ejemplo, el catalizador puede ser premezclado en el endurecedor o el flexibilizante y entonces los componentes premezclados pueden ser adicionados en la formulación.

Para las formulaciones de la presente invención, desgasificación de la formulación es un elemento importante en el desempeño mecánico y/o eléctrico del material de aislamiento de la presente invención. Normalmente, la desgasificación puede ser realizada mediante aplicación de vacío en algunos aparatos de mezclado para la formulación, incluyendo los componentes individuales. El rango de vacíos, rampas y pasos de vacíos, y sincronización de aplicación de vacío para desgasificar de manera efectiva una formulación antes del vaciado y curado, depende de una variedad de factores como es conocido en la técnica, los cuales se refiere, por ejemplo, a la temperatura, viscosidad de la formulación, masa de formulación, desgasificación de geometría de recipiente y su calidad de mezclado y similares. En general, se desea que el vacío sea aplicado en algún punto durante el mezclado de componentes de resina (a)-(e) y el vacío sea definido como cualquiera menos la presión atmosférica. La desgasificación puede ocurrir en los mismos dispositivos y/o recipientes o separados como puede usarse para mezclar inicialmente cualquiera de los componentes (a)-(e). Mezclado o agitación es realizado normalmente cuando se desgasifica. Casi cualquier vacío puede ser aplicado, pero la velocidad de desgasificación mejora conforme los vacíos menores son utilizados. La desgasificación es hecha generalmente a menos de aproximadamente 200 millibar (0.2x105 Pa) en una modalidad, menos de aproximadamente 100 millibar (0.1 x105 Pa) en otra modalidad, menos de aproximadamente 50 millibar (0.5x105 Pa) todavía en otra modalidad, y menos de aproximadamente 20 millibar (0.2 x105 Pa) todavía en otra modalidad. En general, algo del límite inferior de vacío aplicado es usado para ambas consideraciones económicas y el deseo de minimizar la volatilización de un componente, que depende de componente y la temperatura del componente. En una modalidad, algo de vacío de más de aproximadamente 0.5 millibar (0.005 x105 Pa) pueden utilizarse para desgasificación y en otra modalidad, el vacío utilizado puede ser más de aproximadamente 1 millibar (0.001 x105 Pa).

Todos los componentes de la formulación de resina epóxica son mezclados y dispersados normalmente; opcionalmente desgasificados; y transferidos a una temperatura que permite la preparación de una composición de resina epóxica curada efectiva teniendo el balance deseado de propiedades, por ejemplo, según se requiera para usar la composición en aplicaciones de transformadores. La temperatura durante el mezclado y desgasificación opcional de todos los componentes, así como la temperatura de la mezcla, cuando se transfieren a un dispositivo o molde (es decir, temperatura de vacío) pueden ser generalmente desde aproximadamente 1 0°C hasta aproximadamente 1 1 0°C en una modalidad, desde aproximadamente 20°C hasta aproximadamente 90°C en otra modalidad, y desde aproximadamente 40°C hasta aproximadamente 80°C todavía en otra modalidad. Temperaturas de mezclado menores ayudan a minimizar la reacción de la resina y componentes endurecedores para maximizar el tiempo de empleo útil de la formulación, pero temperaturas de mezclado mayores en el corto plazo pueden disminuir la viscosidad de formulación y facilitar el mezclado, desgasificación y transferencia de la formulación antes de ser curados.

En general, la viscosidad de la formulación de resina epóxica completa a la temperatura de transferencia o vaciado puede ser cualquier valor de viscosidad a la cual la formulación fluye, como es sabido en la técnica. En una modalidad, por ejemplo, la viscosidad de complejo de la formulación de resina epóxica completa puede ser menor que aproximadamente 100,000 mPa-s, menor que aproximadamente 50,000 mPa-s en otra modalidad, y menor que aproximadamente 25,000 mPa-s todavía en otra modalidad. En general, la viscosidad compleja de la formulación de resina epóxica completa es desde aproximadamente 100 mPa-s hasta aproximadamente 100,000 mPa-s en una modalidad; desde aproximadamente 500 mPa-s hasta aproximadamente 50,000 mPa-s en otra modalidad; desde aproximadamente 1 ,000 mPa-s hasta aproximadamente 20,000 mPa-s en todavía otra modalidad; y desde aproximadamente 1 ,500 mPa-s hasta aproximadamente 1 5,000 mPa-s en todavía otra modalidad. Los rangos de viscosidad de complejo anteriores son determinados a una temperatura de vaciado, tal como por ejemplo, generalmente una temperatura de vaciado desde aproximadamente 1 °C hasta aproximadamente 1 10°C en una modalidad, desde aproximadamente 20°C hasta aproximadamente 90°C en otra modalidad, y desde aproximadamente 40°C hasta aproximadamente 75°C en todavía otra modalidad.

Generalmente se desea que la formulación completa de la presente invención sea mezclada, desgasificada y transferida a ser curada en la forma o aparato, que el material de aislamiento generalmente será usado en menos de aproximadamente 2 días en una modalidad, menos de aproximadamente 1 día en otra modalidad, y menos de aproximadamente 12 horas todavía en otra modalidad, cuando es sostenido a temperatura ambiente (aproximadamente 25°C) hasta aproximadamente 60°C. Como es sabido en la técnica, el tiempo de empleo útil (o vida útil) de una formulación completa es dependiente no son de la temperatura a la cual la formulación es mantenida, sino también sobre la cantidad y tipo de catalizador que es incluida en la formulación con menor concentración de catalizador normalmente que extiende el tiempo de empleo útil de la formulación. Para el tiempo de empleo útil o vida útil prolongado, la formulación de compuesto mezclado normalmente es almacenada a temperaturas sub-ambiente para maximizar la vida útil y opcionalmente sin contener catalizador. Los rangos de temperatura aceptables para almacenamiento incluyen, por ejemplo, desde aproximadamente -100°C hasta aproximadamente 25°C en una modalidad, desde aproximadamente -70°C hasta aproximadamente 1 0°C en otra modalidad, y desde aproximadamente -50°C hasta aproximadamente 0°C todavía en otra modalidad. Como una ilustración de una modalidad, la temperatura de almacenamiento puede ser aproximadamente -40°C. Sin embargo, es benéfico iniciar la transferencia de la formulación completa y desgasificar inmediatamente, en lugar de almacenamiento, para ser curada en la forma o aparato en que el material de aislamiento generalmente será usado.

La formulación mezclada puede ser aplicada entonces a un substrato vía un número de métodos para el material aislante para un aparato eléctrico, tal como una aplicación de transformador de energía. Por ejemplo, métodos de aplicación típicos incluyen vaciado a vacío, gelificación a presión automatizada (APG), devanado de filamento, impregnación de presión de vacío, encapsulado de resina, vaciado de sólido y similares, como es conocido para aquéllos expertos en la técnica. Un "substrato" en la presente incluye, por ejemplo, una bobina de un transformador de instrumento o distribución, de energía tipo seco, compuestos de barra para aislantes de exteriores para líneas de energía, elementos en interruptores de energía de exteriores, dispositivos de protección de sobre-voltaje, aparamenta, bujes, máquinas eléctricas, elementos recubiertos de un transistor, otros dispositivos semi-conductores, y/o componentes eléctricos impregnados y similares.

El curado de la composición termofijable puede ser realizado a una temperatura predeterminada y durante un periodo predeterminado y en una serie de rampas de temperatura y pasos de temperatura suficientes para curar la composición. El curado de la formulación puede ser dependiente de los endurecedores usados en la formulación. Usar más de un paso de temperatura en el curado de la formulación en el cual algunos de los pasos solo curan o gelifican parcialmente la formulación son hipotetizados para facilitar el desarrollo de propiedades de la formulación completamente curada. Tal proceso escalonado de temperatura es hipotetizado para manejar mejor la homogeneidad, encogimiento y tensiones que ocurren durante el curado de las formulaciones de la presente invención y pueden conducir un material de aislamiento para aparatos eléctricos incluyendo transformadores de energía. Sin importar el perfil de curado, generalmente es reconocido por aquéllos expertos en la técnica que la temperatura de curado final debería exceder generalmente la temperatura de transición, Tg, de un sistema epoxi/endurecedor completamente curado. Después del curado o postcurado de la composición, el proceso puede incluir un enfriamiento controlado que puede incluir rampas de temperatura simple o múltiple y pasos de temperatura para minimizar el desarrollo de tensión y posibles defectos en el material curado eléctricamente aislante, térmicamente conductor.

Por ejemplo, la temperatura de curado o serie de uno o más pasos de curado para la formulación puede ser generalmente desde aproximadamente 1 0°C hasta aproximadamente 300°C en una modalidad; desde aproximadamente 50°C hasta aproximadamente 250°C en otra modalidad; y desde aproximadamente 80°C hasta aproximadamente 225°C todavía en otra modalidad. El tiempo de curado puede ser elegido dependiendo del tamaño y forma del substrato. En general, el tiempo de curado puede estar entre aproximadamente 1 minuto hasta aproximadamente 96 horas en una modalidad, entre aproximadamente 1 hora hasta aproximadamente 72 horas en otra modalidad, y entre aproximadamente 4 horas hasta aproximadamente 48 horas en todavía otra modalidad. Por debajo de un periodo de aproximadamente 1 minuto, el tiempo puede ser demasiado corto para asegurar una reacción suficiente bajo condiciones de procesamiento convencionales; y por arriba de aproximadamente 96 horas, el tiempo puede ser demasiado largo para ser práctico o económico. El tiempo y forma de la formulación epoxica curada así como los componentes de la formulación epoxica juegan un papel en los perfiles de curado utilizados como es conocido para aquéllos expertos en la técnica.

En una modalidad, es ventajoso curar o gelificar parcialmente la composición en un primer paso de temperatura o rampa desde aproximadamente 50°C hasta aproximadamente 1 50°C; y entonces realizar al menos un paso o rampa de calentamiento adicional desde aproximadamente 1 20°C hasta aproximadamente 300°C. Por ejemplo, en una modalidad, el paso de curado de la composición puede ser realizado en al menos dos pasos incluyendo por ejemplo, un primer paso de curado a una temperatura desde aproximadamente 70°C hasta aproximadamente 100°C y un segundo paso de curado a una temperatura desde aproximadamente 1 30°C hasta aproximadamente 150°C. En otra modalidad, un tercer paso de curado puede ser usado después de los primero y segundo pasos anteriores, en donde la temperatura del tercer paso es desde aproximadamente 175°C hasta aproximadamente 250°C. En cualquiera de los pasos/rampas descritos antes, el tiempo de calentamiento a la temperatura deseada puede ser desde aproximadamente 5 minutos hasta aproximadamente 96 horas.

Si la formulación o composición es curada demasiado rápido o a una temperatura demasiado alta para un paso o rampa de temperatura particular, entonces puede ser más probable resultar en el desempeño disminuido del material de aislamiento, así como el dispositivo en el cual el material de aislamiento es utilizado. El desempeño disminuido puede surgir de, pero no está limitado a, defectos en la composición curada resultante, la cual puede conducir a desempeño disminuido o falla en la formulación, o el dispositivo en el cual la formulación es utilizada. Ejemplos de tales defectos incluyen grietas, burbujas, distribución no uniforme substantiva de relleno(s) y similares.

El producto termofijado (es decir, el producto reticulado hecho a partir de la composición curable de la presente invención) que forma el material aislante de la presente invención muestra varias propiedades mejoradas sobre resinas curadas epóxicas convencionales. Una ventaja del producto curado de la presente invención es que tal producto curado tiene un balance global de propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas para utilizar la formulación es aislamiento eléctrico, por ejemplo, en el área de aplicación de aparatos eléctricos aislantes.

Por ejemplo, el producto curado de la presente invención puede tener una temperatura de transición de vidrio (Tg) desde aproximadamente 140°C hasta aproximadamente 250°C. En general, la Tg de la resina es mayor que aproximadamente 140°C en una modalidad, mayor que aproximadamente 145°C en otra modalidad, mayor que aproximadamente 150°C todavía en otra modalidad, y mayor que aproximadamente 1 55°C todavía en otra modalidad.

Además, debido a que el presente sistema de formulación permite para una alta carga de relleno, el sistema curado puede alcanzar un CTE menor por debajo de la transición de vidrio de la formulación curada, por ejemplo, el producto termofijado de la presente invención exhibe un coeficiente de expansión térmica (CTE) por debajo de la Tg como es determinado por ASTM D 5335 para ser generalmente, desde aproximadamente 1 ppm/°C hasta aproximadamente 75 ppm/°C en una modalidad. En otra modalidad, el CTE puede ser menor que aproximadamente 75 ppm/°C, menor que aproximadamente 60 ppm/°C en otra modalidad, y menos de aproximadamente 45 ppm/°C todavía en otra modalidad.

Además, el producto termofijado de la presente invención también pueden tener una conductividad térmica de generalmente desde aproximadamente 0.8 W/mK hasta aproximadamente 50 W/mK en una modalidad. En otra modalidad, la conductividad térmica puede ser mayor que aproximadamente 1 .0 W/mK, mayor que aproximadamente 1 .1 W/mK en otra modalidad, y mayor que aproximadamente 1 .2 W/mK todavía en otra modalidad.

El producto termofijado de la presente invención también puede tener una fuerza de ruptura dieléctrica de generalmente desde aproximadamente 10 kV/mm hasta aproximadamente 45 kV/mm en una modalidad. En otra modalidad, la fuerza de ruptura dieléctrica puede ser mayor que o igual a aproximadamente 20 kV/mm, mayor que aproximadamente 23 kV/mm en otra modalidad, y mayor que aproximadamente 27 kV/mm todavía en otra modalidad.

Otra propiedad que el producto termofijado de la presente puede invención puede tener es una resistividad de volumen generalmente desde aproximadamente 1 x1012 ohm-cm hasta aproximadamente 1 x1019 ohm-cm en una modalidad. En otra modalidad, la resistividad de volumen puede ser mayor que aproximadamente 1 x1015 ohm-cm, mayor que aproximadamente 4x1 015 todavía en otra modalidad, y mayor que aproximadamente 1 x1 06 oh-cm todavía en otra modalidad. En una modalidad la resistividad de volumen puede ser al menos mayor que aproximadamente 5x1015 ohm-cm.

Todavía otra propiedad que el producto termofijado de la presente invención puede tener es una fuerza de tensión generalmente de aproximadamente 80 MPa hasta aproximadamente 250 MPa en una modalidad. En otra modalidad, la fuerza de tensión puede ser mayor que aproximadamente 80 MPa, mayor que aproximadamente 85 MPa en otra modalidad, y mayor que aproximadamente 90 MPa en todavía otra modalidad.

Las propiedades anteriores proporcionan el producto termofijado de la presente invención con un balance global de propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas para utilizar la formulación como aislamiento eléctrico en el área de aplicación de aparatos eléctricos aislantes. El producto termofijado de la presente invención exhibe ventajosamente el balance anterior de propiedades a una temperatura de operación continua desde aproximadamente 120°C hasta aproximadamente 200°C en una modalidad; y desde aproximadamente 130°C hasta aproximadamente 200°C en otra modalidad. En otra modalidad, la temperatura de operación continua es mayor que o igual a aproximadamente 1 30°C, mayor que o igual a 145°C en todavía otra modalidad, y mayor que o igual a aproximadamente 160°C en todavía otra modalidad.

La formulación de resina epóxica de la presente invención es usada como una composición curable para fabricar un material aislante eléctrico para transformadores, aplicaciones de cerámica, interruptores, transductores, bujes, sensores, convertidores, transistores, máquinas eléctricas, dispositivos eléctricos y similares.

Ejemplos Los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos ilustran adicionalmente la presente invención en detalle pero no son interpretados para limitar el alcance de la misma.

Varios términos y designaciones usadas en los siguientes ejemplos son explicados en la presente a continuación: D. E. R. 332 es una resina epóxica que es un diglicidil éter de bisfenol A teniendo un EEW de 171 , comercialmente disponible de Dow Chemical Company.

D. E. R. 383 es una resina epóxica que es un diglicidil éter de bisfenol A teniendo un EEW de 180.3, comercialmente disponible de Dow Chemical Company.

D. E. N. 425 es una resina novolac epóxica teniendo un EEW de 1 72, comercialmente disponible de Dow Chemical Company.

D.E.R. 354 es una resina epóxica que es un diglicidil éter de bisfenol F teniendo un EEW de 171 .5, comercialmente disponible de Dow Chemical Company.

ERL 4221 es una resina epóxica cicloalifática que también es conocida como 3,4-epoxiciclohexilcarboxilato de (3,4-epoxiciclohexil)metilo teniendo un EEW de 1 34 y está comercialmente disponible de Polysciences.

"TMPTGE" significa trimetilolpropanotriglicidil éter, es una resina epóxica de diluyente reactivo teniendo un EEW de 140, y está comercialmente disponible de Aldrich Chemical .

"BDODG E" significa 1 ,4-butanodioldiglicidil éter y es una resina epóxica de diluyente reactivo q ue está comercialmente disponible de Aldrich Chemical.

SI LBON D® W1 2EST es un cuarzo tratado con epoxi-si lano con un tamaño de grano d5o% de 22 mieras, comercialmente disponible de Quarzwerke.

Millisil® W1 2 es un cuarzo con tamaño de grano dso% de 16 mieras, comercialmente disponible de Quarzwerke.

AI2O3 es una alúmina de alta pureza con un tamaño de grano dso% de 7.8 mieras, comercialmente disponible de Baikowski I nternational con la designación BAI KOLOX® GEA 6.

"DVBDO" significa dióxido de d ivini lbenceno.

"NMA" sign ifica anhídrido metil nádico, y está comercialmente de Polysciences.

"ECA1 00" significa Epoxi Curing Agent 1 00, y está comercialmente disponible de Dixie Chemical . ECA1 0 generalmente comprende anhídrido meti ltetrahidroftálico mayor que 80% y anhídrido tetrahidroftálico mayor que 1 0% . " 1 MI" significa 1 -metilimidazol , y está comercialmente disponible de Aldrich Chemical.

Los siguientes equipos analíticos estándares y métodos son usados en los Ejemplos: Montaje de molde Sobre dos placas de metal de ~355 milímetros cuadrados con cortes angulados en un borde, se asegura en cada DUOFOILMR (~330 mm x 355 mm x 0.38 mm). Una barra separador U de ~3.05 mm de espesor y tubería de hule de silicón con ~3.175 mm de ID x -4.75 mm OD (usado como empaque) son colocadas y el molde es mantenido cerrado con pinzas C. El molde es pre-calentado en un horno a aproximadamente 65°C antes de usarse.

Vaciado de resina epóxica rellena La cantidad requerida de relleno es secada durante la noche en un horno de vacío a una temperatura de ~70°C. La resina epóxica y endurecedor de anhídrido son pre-calentados por separado a ~60°C. En un recipiente de plástico de boca ancha se carga la cantidad designada de resina epóxica caliente, endurecedor de anhídrido caliente y 1 -metilimidazol, los cuales son revueltos a mano antes de adicionarse en el relleno caliente. Los contenidos del recipiente son mezclados entonces en un FlackTek SpeedMixerMR con múltiples ciclos de ~1 -2 minutos de duración desde aproximadamente 800 hasta aproximadamente 2350 rpm.

La formulación mezclada es cargada en una marmita de resina de -500 mi de temperatura controlada con un agitador superior usando una flecha de agitación de vidrio y portando una cuchilla de Teflon® junto con una bomba de vacío y controlador de vacío para desgasificación. Un perfil de desgasificación típico es realizado ente aproximadamente 55°C y aproximadamente 75°C con los siguientes pasos: 5 minutos, 89 rpm, 100 Torr (13330 Pa); 5 minutos, 80 rpm ; 50 Torr (6665 Pa); 5 minutos, 80 rpm, 20 Torr (2666 Pa) con ruptura de N2 a ~760 Torr (101308 Pa); 5 minutos, 80 rpm, 20 Torr (2666 Pa) con ruptura de N2 a -760 Torr (2666 Pa); 3 minutos, 80 rpm, 20 Torr (2666 Pa); 5 minutos, 120 rpm, 10 Torr (1 333 Pa); 5 minutos, 180 rpm, 10 Torr (1333 Pa); 5 minutos, 80 rpm, 20 Torr (2666 Pa); y 5 minutos, 80 rpm, 30 Torr (3999 Pa).

La mezcla caliente desgasificada, es llevada a presión atmosférica y vaciada en el montaje de molde caliente descrito antes. El molde relleno es colocado en un horno de 80°C durante aproximadamente 16 horas con temperatura elevada subsecuentemente y mantenida a 140°C por un total de 1 0 horas; entonces se elevó subsecuentemente y mantuvo a 225°C durante un total de 4 horas; y entonces se enfrió lentamente a temperatura ambiente (aproximadamente 25°C).

Mediciones de temperatura de transición de vidrio (Tg) Una porción de la formulación epóxica curada es colocada en un calorímetro de exploración diferencial (DSC) con calentamiento y enfriamiento a 10°C/minuto a una exploración de primer calentamiento desde 0°C hasta 250°C hasta una exploración segundo de calentamiento desde 0°C hasta 250°C. La Tg es reportada como el valor de altura media en la exploración de segundo calentamiento desde 0°C hasta 250°C.

Mediciones de propiedades de tensión Las mediciones de propiedades de tensión se hacen sobre la formulación epóxica curada de acuerdo con ASTM D638 usando una barra de tensión Tipo 1 con velocidad de distensión de 0.2 in/minuto (0.508 cm/minuto).

Med iciones de conductividad térmica Las mediciones de conductividad térmica se hacen en la formulación epóxica curada de acuerdo con ISO 22007-2 (el método de fuente de calor de plano transiente (disco caliente).

Resistividad de volumen La resistividad de volumen fue medida a temperatura ambiente sobre un Medidor de alta resistividad Hewlett-Packard, espesor de placa varió desde 1 1 5 hasta 1 30 mils (0.2921 hasta 0.3302 cm) .

Fuerza dieléctrica La fuerza dieléctrica también fue medida en placas de 1 1 5- 1 30 mil (0.2921 -0.3302 cm) usando un probador de ruptura AC por ASTM D 149 con velocidad de voltaje de ram pa ascendente de 500V/s hasta la ruptura de muestra.

Viscosidad de mediciones de formulación epóxica La viscosidad de complejo como función de temperatura (exploración de temperatura) es obtenida usando un reómetro TA Instruments ARES G2 equipado con un aditamento de placa paralela. El diámetro de placa es 50 m que corre en modo de flujo a velocidades de corte de 1 0 1 /s a una rampa de temperatura a 5°C/minuto que extiende un rango de temperatura de 40°C a 100°C. La viscosidad de complejo es reportada a la temperatura de interés (es decir, temperatura de vaciado); o de manera alternativa, una exploración de tiempo también puede ser realizada a una temperatura dada. En este caso, el reómetro puede ser ajustado a la temperatura de interés con la viscosidad de complejo medida como función de tiempo para entender las características de curado.

Ejemplos 1 -15 y Ejemplos comparativos A-C Los vaciados de resina epóxica rellenos son preparados usando el método general como se describe antes y las formulaciones descritas en la Tabla I a continuación. Las propiedades de los vaciados resultantes son medidas mediante los métodos descritos antes y los resultados de propiedades son descritos en la Tabla I I a continuación.

Tabla I - Composiciones de formulación a D.E.R. 332 MILLISIL® W12 b D.E.N.431 SILBOND® W12EST ° D.E.N.425 SILBOND® 126 EST d D.E.R. 383 e D.E.R. 354 f ERL 4221 a TMPTGE h BDODGE Tabla II - Propiedades de Formulación

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Una composición de formulación de resina epóxica curable útil como aislamiento para aparato eléctrico que comprende (a) al menos una resina epóxica líquida; (b) al menos un endurecedor de anhídrido cíclico líquido; (c) al menos un relleno sólido térmicamente conductor y eléctricamente aislante, en donde el relleno es un relleno tratado con epoxi-silano y en donde el relleno tiene un tamaño entre aproximadamente 1 miera y aproximadamente 100 mieras; y (d) al menos un catalizador de curado de amina que no tiene hidrógenos de amina; en donde la composición de formulación de resina epóxica sobre curado proporciona un producto curado con un balance de propiedades comprendiendo temperatura de transición de vidrio, fuerza de tensión, fuerza dieléctrica, conductividad térmica y resistividad de volumen.

2. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la composición de formulación de resina epóxica sobre curado proporciona un producto curado con un balance de propiedades comprendiendo una temperatura de transición de vidrio de al menos aproximadamente 140°C, una fuerza de tensión de al menos aproximadamente 80 MPa, una fuerza dieléctrica de al menos aproximadamente 1 0 kV/mm, una conductividad térmica de al menos aproximadamente 0.8 W/m-K, y una resistividad de volumen de al menos aproximadamente 1 x1012 ohm-cm .

3. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la al menos una resina epóxica comprende diglicidil éter de bisfenol A, diglicidil éter de bisfenol F, novolac epóxica, o mezclas de los mismos.

4. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde ia al menos una resina epóxica comprende novolac epóxica.

5. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la concentración de la al menos una resina epóxica varía desde aproximadamente 7 por ciento en peso hasta aproximadamente 30 por ciento en peso.

6. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde el al menos un endurecedor de anhídrido comprende anhídrido metil nádico, anhídrido metil tetrahidroftálico y mezclas de los mismos.

7. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde el al menos un endurecedor de anhídrido comprende anhídrido metil nádico.

8. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde el al menos un endurecedor de anhídrido comprende anhídrido metil tetrahidroftálico.

9. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde el al menos un endurecedor de anhídrido comprende una mezcla de anhídrido metil nádico y anhídrido metil tetrahidroftálico.

10. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la concentración del al menos un endurecedor de anhídrido varía desde aproximadamente 7 por ciento en peso hasta aproximadamente 35 por ciento en peso.

1 1 . La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde el al menos un relleno comprende un cuarzo tratado con epoxi-silano.

12. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la concentración del al menos un relleno varía desde aproximadamente 40 por ciento en peso hasta aproximadamente 90 por ciento en peso.

13. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde el al menos un catalizador de curado comprende un catalizador de imidazol 1 -substituido.

14. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la concentración del al menos un catalizador de curado varía desde aproximadamente 0.005 por ciento en peso hasta aproximadamente 2 por ciento en peso.

1 5. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , que incluye un diluyente reactivo, un agente flexibiiizante, un auxiliar de procesamiento, un agente de endurecimiento o una mezcla de los mismos.

16. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 15, en donde el diluyente reactivo comprende diglicidil éter de 1 ,4-butanodiol; diglicidil éter de 1 ,6-hexanodiol; triglicidiléter de trimetilolpropano; triglicidil éter de glicerina propoxilada; aceite de ricino epoxidado; aceite de linaza epoxidado; orto-cresil glicidil éter; alquil glicidil éter; diglicidiléter de neopentil glicol; o mezclas de los mismos.

17. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la composición de formulación de resina sobre curado proporciona un producto curado con una temperatura de transición de vidrio desde aproximadamente 140°C hasta aproximadamente 225°C.

18. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la composición de formulación de resina epóxica sobre curado proporciona un producto curado con una fuerza de tensión desde aproximadamente 80 MPa hasta aproximadamente 250 MPa.

19. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la composición de formulación de resina epóxica sobre curado proporciona un producto curado con una resistividad de volumen desde aproximadamente 1 x1 012 ohm-cm hasta aproximadamente 1 x1019 ohm-cm .

20. La composición de formulación de resina epóxica de la reivindicación 1 , en donde la composición de formulación de resina epóxica sobre curado proporciona un producto curado con una resistividad de volumen desde aproximadamente 1 x1012 ohm-cm hasta aproximadamente 1 x1019 ohm-cm.

21 . Un proceso para preparar una composición de formulación de resina epóxica curable como aislamiento para aparato eléctrico que comprende mezclar (a) al menos una resina epóxica líquida; (b) al menos un endurecedor de anhídrido cíclico líquido; (c) al menos un relleno tratado con epoxi-silano térmicamente conductor y eléctricamente aislante; y (d) al menos un catalizador de curado de amina sin hidrógenos de amina; en donde la composición de formulación de resina epóxica sobre curado proporciona un producto de curado con un balance de propiedades comprendiendo temperatura de transición de vidrio, fuerza de tensión, fuerza dieléctrica y resistividad de volumen.

22. Un proceso para preparar un material aislante epóxico para aparato eléctrico comprendiendo los pasos de: (i) proporcionar una composición de la reivindicación 1 ; (ii) aplicar la composición de la reivindicación 1 a un substrato; y (iii) curar el substrato y composición para formar un material de aislamiento; en donde el material de aislamiento resultante tiene un balance de propiedades requeridas incluyendo propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas, requerido para una temperatura de operación continua de más de o igual a aproximadamente 120°C.

23. Un producto hecho mediante el proceso de la reivindicación 22.

24. El producto de la reivindicación 23, en donde el producto comprende un material de aislamiento, un material de cerámica, o un material de vaciado con un balance de propiedades incluyendo propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas requerido para una temperatura de operación de más de o igual a aproximadamente 120°C.

25. El producto de la reivindicación 24, en donde el producto comprende un aparato eléctrico.

26. El producto de la reivindicación 25, en donde el aparato eléctrico comprende un transformador de energía.