PL50674B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 21.111.1966 KI. 21c, 2/22 MKP Wr- 02~g UKD BIBLIOTEKA Wspóltwórcy wynalazku: mgr Zbigniew Lazowski, mgr inz. Lucjan Do¬ magala, mgr inz. Piotr Penczek, inz. Henryk Staniak Wlasciciel patentu: Instytut Tworzyw Sztucznych, Warszawa (Polska) Sposób wytwarzania elastycznych materialów elektroizolacyjnych Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia elastycznych materialów eleMiroizolacyjnych wzmocnionych ttkanina szklana jedwabna luib ba¬ welniana albo papierem, takich jak ceratki, ko¬ szulki i elastyczne laminaty oraz utwardzone lub nieutwardzone tasmy izolacyjne, przy zastosowaniu jako spoiwa kompozycji z zywicy nowolakowej i epoksydowej z dodatkiem substancji uelastycz¬ niajacych i katalizatora wspólutwardzania.Elastyczne materialy elektroizolacyjne wytwa¬ rzano poczatkdwo przy uzyciu schnacych olejów roslinnych jako spoiwa. Wada takich materialów byly niezbyt dobre wlasnosci eleiktroizolacyjine, zwlaszcza w podwyzszonych temperaturach, i nie¬ dostateczna odpornosc na starzenie. Omawiane ma¬ terialy wytwarza sie obecnie, stosujac jako spoiwa poliuretany i silikony. Wada obydwu tych typów spoiw, a szczególnie silikonów, jest wysoka cena.Wlasnosci materialów elektroizolacyjnych opartych na poliuretanach nie sa zbyt dobre w podwyzszo¬ nych temperaturach i w wilgotnej atmosferze.Znane sa materialy elektroizolacyjne, w których jako spoiwo stosuje sie zywice epoksydowe z odpo¬ wiednimi utwardzaczami, albo zywice epoksydowe lacznie z zywicami nowolakowymi z dodatkiem katalizatorów wspólutwardzania, na przyklad dwu- metyloaniliny. Materialy te odznaczaja sie bardzo do'brymi wlasnosciami dielektrycznymi i wytrzy¬ malosciowymi, ale sa stosunkowo sztywne, totez nie nadaja sie do wyroibu ceratek, koszulek itp. * 20 25 Zywice epdksydowe uelastycznia sie w znany sposób przez wprowadzenie odpowiednich utwar¬ dzaczy, plastyfikatorów i modyfikatorów. W tym celu stosiuje sie najczesciej pdliamiinoamidy, kwas¬ ne poliestry kwasów 6 drugim....lancuchu alifatycz¬ nym, ciekle polisiarczki i(tidkdle), ftalan dwuibutylu i epoksydowane oleje roslinne. Mieszaniny zylwic epoksydowych z wymienionymi substancjami uela¬ styczniajacymi z róznych wzgledów sa malo przy¬ datne do wyrobu elastycznych materialów elektro¬ izolacyjnych (wysoka cena; w przypadku niektó* rych wymienionych srodków uelastyczniajacych -^ niezlbyt dobre wlasnosci elektroizolacyjne w pod¬ wyzszonych temperaturach; niekorzystne wlasnosci technologiczno — przetwórcze spoiw przy wyrobie laminatów metoda sucha).Stwierdzono, ze elastyczne materialy elektroizo¬ lacyjne o korzystnym -zespole wlasnosci elektroizo¬ lacyjnych i mechanicznych w szerokim zakresie temperatur oraz o pozadanych wlasnosciach tech¬ nologiczno — przetwórczych otrzymuje sie przy uzyciu spoiwa z zywicy nowolakowej i zywicy epoksydowej z dodatkiem katalizatora wsipólutwar¬ dzania, jezeli do spoiwa epdksydowo-inowolakowe- ko dodaje sie liniowy lub rozgaleziony poliester zakonczony grupami kartaksylowymi w ilosci 10— 250 czesci wagowych poliestru na 100 czesci wago¬ wych sumy zywicy epoksydowej i nowolakowej.Jako katalizatory wspólutwardzania stosuje sie 5067450674 3 najkorzystniej aminy trzeciorzedowe, zwlaszcza dwuimetyloaniline.W celu otrzymania spoiwa rozpuszcza sie w roz¬ puszczalniku'organicznym, najkorzystniej w aceto¬ nie, zywice epoksydowa i zywice nowolakowa i ogrzewa sie do uzyskania okreslonej lepkosci. Do otrzymanego roztworu prekondensatu dodaje sie poliester, po czym ewentualnie kontynuuje sie prekondensacje; bezposrednio przed uzyciem do¬ daje sie katalizator-*wspólubwardzania. Otrzyma¬ nym w ten sposób spoiwem powleka sie material wzmacniajacy: tkanine bawelniana, tkanine szkla¬ na, papier i inne. Powleczony material ogrzewa sie w celu usuniecia rozpuszczalnika i przeprowa¬ dzenia w stan B, po czym mozna go przechowywac przez dluzszy okres czasu.Gritowy material elektroizolacyjny otrzymuje sie po utwardzeniu w temperaturze 115—200°C, naj¬ czesciej pod cisnieniem w prasie. Prekondensacje zywicy epoksydowej i nowolakowej mozna takze wykonac bez rozpuszczalnika (w stopie), po czym prekondensat rozpuszcza sie w rozpuszczalniku organicznym i dodaje sie poliester.Sposobem wedlug wynalazku mozna takze wy¬ twarzac materialy elektroizolacyjne, które sa dosyc sztywne po calkowitym utwardzeniu, ale sa ela¬ styczne po czesciowym usieciowaniu (w stanie B).Materialy takie stosuje sie jako tzw. bandaze w postaci tasm z wlókna szklanego lub bawelnia¬ nego nasyconych spoiwem z dodatkiem katalizato¬ ra, które nastepnie czesciowo sie /utwardza, (do sta¬ nu B); bandaze otrzymane sposobem wedlug wy¬ nalazku mozna w tym stanie przechowywac w cia¬ gu kilku tygodni, a nawet miesiecy. Elastyczne tasmy nawija sie na metalowe czesci, które maja byc izolowane i dotwardza sie w podwyzszonej temperaturze.Jako liniowe lub rozgalezione poliestry zakon- L czone grupami karboksylowymi stosowane sa wedlug wynalazku w celu uelastycznienia kompo¬ zycji epoksydowo-nowolakowych stosuje sie po¬ liestry otrzymane z dwuzasadowych kwasów ali¬ fatycznych, takich jak glutarowy, adypinowy, se- bacynowy i azelainowy, i z alifatycznych glikoli, dwuglikoli lub trójglilkoli, takich jak glikol ety¬ lenowy, dwuetylenowy, trójetylenowy, 1,2 —t pro¬ pylenowy, dwupropylenowy, 1,3 — butylenowy i 1,4 -butylenowy. Mozna takze stosowac poliestry otrzymane z mieszanin róznych kwasów i glikoli. 40 45 50 W celu otrzymania rozgalezionych poliestrów stosuje sie w znany sposób dodatki skladników za¬ wierajacych wiecej niz 2 grupy karboksylowe lub wodorotlenowe w czasteczce, jak gliceryna, trój- metylolopropan i pentaerytryt. W celu otrzyma- 55 nia poliestrów o czasteczkach zakonczonych grupa¬ mi karboksyilowyimi albo stosuje sie mololwy nad¬ miar kwasów dwuzasadowych w stosunku do gli¬ koli, albo poliester zawierajacy alkoholowe grupy wodorotlenowe na koncach czasteczek poddaje sie 60 reakcji z cyklicznym bezwodnikiem kwasu dwuza- sadowego, takim jak bezwodnik maleinowy lub ftalowy, wzietym w ilosci 80—100p/o stosunku do stehiometrycznej w przeliczeniu na grupy wodo¬ rotlenowe. 65 Stopien uelastycznienia mozna regulowac nie tylko iloscia dodanego poliestru, lecz takze jego ciezarem czasteczkowym. W zwiazku z tym mozna stosowac poliestry o róznych ciezarach czasteczko- 5 wych —od 500 do 10000, najkorzystniej od 2000 do 7000 i o liczbie kwasoiwej, wynoszacej 11—220 mg KOH/lg poliestru, najkorzystniej 15—60 mg KOH/ Ig.Wzajemny stosunek ilosci trzech podstawowych . 10 skladników: zywicy epoksydowej, zywicy nowola¬ kowej i kwasnego poliestru ustala sie w zaleznosci od pozadanego stopnia uelastycznienia. W czasie wspólutwardzania tych trzech skladników zacho¬ dzi reakcja fenolowych grup wodorotlenowych 15 z grupami epoksydowymi, przy czym powstaja alifatyczno-aromatyczne wiazania eterowe i alko- • holowe grupy wodorotlenowe, oraz reakcja grup karboksylowych z grupami epoksydowymi, przy czym powstaja wiazania estrowe i alkoholowe gru- 20 Py wodorotlenowe.Poniewaz kwasmy poliester zuzywa w ten sposób grupy epoksydowe, to kompozycje wymagaja uzy¬ cia stosunkowo wiekszych ilosci zywicy epoksydo¬ wej w stosunku do zywicy nowolakowej, niz kom- 25 pozycje nieuelastycznione. Im wiecej stosuje sie poliestru, tym wiecej nalezy uzyc zywicy epoksy¬ dowej. W kompozycjach zawierajacych za malo zywicy epoksydowej poliester pozostaje czesciowo niezwiazanyj co przejawia sie w tak zwanym od- 30 lepie po utwardzeniu.W zaleznosci od ilosci poliestru bierze sie od 10 do 150 czesci wagowych zyiwicy nowolakowej na 100 czesci wagowych zywicy epoksydowej. Jako zywice epoksydowa stosuje sie najkorzystniej zy- 35 wice epoksydowa o jak najmniejszym ciezarze czasteczkowym, otrzymana z dianu i epichlorohy- dryny.Przyklad I. Otrzymywanie laminatów.Zywica epoksydowa maloczastecz- kowa 50 czesci wagowych Zywica nowolakowa 50 „ „ Poliester z kwasu adypinowego i glikolu dwuetylenowego o ciezarze czasteczkowym 6000 i liczbie kwasowej 18 mg KOH/lg poliestru 80 „ „ Aceton 100 „ „ Dwumetyloanilina 2 „ „ Do reaktora zaopatrzonego w mieszadlo, chlod¬ nice zwrotna, plaszcz grzejny, wlaz i zawór spusto¬ wy wprowadza sie aceton, a nastepnie przy ciag¬ lym mieszaniu dodaje sie porcjami rozdrobniona zywice nowolakowa. Po rozpuszczeniu zywicy no¬ wolakowej dodaje sie zywice epoksydowa i ogrze¬ wa przy ciaglym mieszaniu zawartosc reaktora do temperatury 50—70°C, utrzymujac roztwór w sta¬ nie lagodnego wrzenia przez okres 10 godzin.Nastepnie chlodzi sie spoiwo do temperatury po¬ kojowej i wprowadza zywice poliestrowa. Po do¬ kladnym wymieszaniu zlewa sie spoiwo do zbior¬ ników. Bezposrednio przed uzyciem dodaje sie do spoiwa katalizator — dwumetyloaniline i po do¬ kladnym wymieszaniu nasyca sie nosnik — tkanine •r 50674 5 6 szklana, bewelniana lub (papier w typowych urza¬ dzeniach powlekajacych lufo metoda kontaktowa.Po wysuszeniu tkanine szklana powleczona spoiwem tnie sie na okreslone wymiary, uklada w warstwy i prasuje w prasach pólkowych pod 5 cisnieniem 40 kG/cm8 w temperaturze od 150°C w czasie 6 minut na milimetr grubosci prasowanego laminatu.Przyklad II. Otrzymywanie ceratek izolacyj¬ nych.Zywica epoksydowa maloczastecz- kowa 100 czesci wagowych Zywica nowolakowa 50 „ „ Poliester z kwasu adypinowego i glikolu dwuetylenowego o ciezarze tzasteczkowym 3000 i liczbie kwasowej 50 mg KOH/lg poliestru 150 Aceton 200 „ „ Dwuimetyloanilina 2 „ „ Do spoiwa epoksydowo — nowolakowego przy¬ gotowanego wedlug przykladu 1 wprowadza sie po ochlodzeniu do temperatury pokojowej zywice poliestrowa, po czym ogrzewa sie przy ciaglym mieszaniu zawartosc reaktora do temperatury 50— 70°C i utrzymuje w stanie lagodnego wrzenia przez okres 5 godzin. Nastepnie ochladza sie spoiwo do temperatury pokojowej i zlewa do zbiorników.Przed uzyciem do impregnacji dodaje sie do spoiwa katalizator — dwumetyloaniline i po wymielszaniu nasyca sie tkanine szklana spoiwem w powlekar- kach lub metoda kontaktowa. Powleczona spoiwem tkanine suszy sie w temperaturze 90°C przez 15 minut a nastepnie utwardza sie w temperaturze 150°C w czasie 30 minut.Przyklad III. Otrzymywanie tasm izolacyjnych.Zywica epoksydowa malocza- steczkowa 100 czesci wagowych Zywica nowolakowa 50 „ „ Poliester z kwasu adypinowego i glikolu dwuetylenowego o ciezarze czasteczkowym 3000 i liczbie kwasowej 30 mg tKOH/1 g poliestru . 50 „ „ Aceton 100 „ „ Dwumetyloanilima 2 „ „ Spoiwo o podanym wyzej skladzie przygotowuje sie wedlug przykladu 2. Bezposrednio przed otrzy¬ mywaniem tasm dodaje sie do spoiwa kataliza¬ tor dwumetyloanilinie i po dokladnym wymiesza¬ niu nasyca sie tasmy szklane, bawelniane lub pa¬ pierowe ma powlekarkach lub metoda kontaktowa.Po nasyceniu suszy si4 tasmy w temperaturze 80°C celem odpedzenia rozpuszczalnika i przeprowadze¬ nia kompozycji zywic w stan B.Wysuszone tasmy stanowia produkt gotowy na¬ dajacy sie do izolacji elementów elektrycznych metoda nawijania. Utwardzanie tasm nawinietych na elementy elektryczne nastepuje samorzutnie w temperaturze pokojowej w okresie dwóch tygod¬ ni lub dokonywane jest przez nagrzewanie tych tasm promiennikami w temperaturze 100°C przez okres 3 godz. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania elastycznych materialów elefctroizolacyjnych, zwlaszcza laminatów, cera¬ tek, koszulek oraz utwardzonych i nieutwardzo¬ nych tasm, z modyfikowanego spoiwa z zywic nowoiakowych i epoksydowych i z materialów wzmacniajacych z wlókien naturalnych orga¬ nicznych i nieorganicznych, takich jak tkaniny szklane,, tkaniny bawelniane jedwabie i papier, przez nasycenie materialu wzmacniajacego spoi¬ wem, z dodatkiem trzeciorzedowej aminy jiako katalizatora wspólutwardzania, wysuszenie i u- twardzenie w temperaturze 115—200°C, naj¬ czesciej pod cisnieniem, znamienny tym, ze jako spoiwo stosuje sie roztwór otrzymany przez dodanie poliestru, zakonczonego grupami kar- boksylowyimi, w ilosci 10^-250 czesci wjagowych poliestru na 100 czesci wagowych sumy zywicy epoksydowej i nowolakowej do prekondensatu zywicy epoksydowej i zywicy nowolakowej 'wzietych w ilosci 10—200 czesci wagowych zy¬ wicy nowolakowej na 100 czesci wagowych zy¬ wicy epoksydowej, w rozpuszczalniku organicz¬ nym.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako poliester o czasteczkach zakonczonych grupami kariboksylowymi stosuje sie liniowe lub rozga¬ lezione poliestry dwuzasadowych kwasów alifa¬ tycznych zwlaszcza kwasu adypinowego, o cie¬ zarze czasteczkowym 500—10000, najkorzystniej od 2000 do 7000, i liczbie kwasowej 11—220 mg KOH/lg poliestru, najkorzystniei_,H5—©0 mg KOH/lg.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze jako poliester stosuje sie produkt reakcji na¬ syconego poliestru, zakonczonego wylacznie lufo czesciowo grupami wodorotlenowymi, z bezwod¬ nikiem cyklicznym kwasu dwuzasadowego, naj-* korzystniej maleinowego luib ftalowego wzietym w ilosci 80—100 moli bezwodnika kwasowego na kazde 100 moli grup wodorotlenowych w po¬ liestrze.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, 2 i 3, znamienny tym, ze poliester poddaje sie w roztworze prekonden- sacji z zywica epoksydowa i nowolakowa przed dodaniem katalizatora i powleczeniem. 15 20 25 30 35 40 45 50 i PL