Трекінгостійка полімерна композиція

Реферат: Трекінгостійка полімерна композиція для захисних покриттів струмоізолюючих елементів містить циклоаліфатичну епоксидну смолу УП-612, отверджувач - ізометилтетрагідрофталевий ангідрид і прискорювач отвердіння. Як прискорювач отвердіння містить комплекс трифтористого бору з 4,4'-діаміно-1,1'-динафтилом. UA 117029 U (12) UA 117029 U UA 117029 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до електроізоляційних трекінго- і атмосферостійких полімерних матеріалів на основі реакційноздатних олігомерів, що можуть бути застосовані при виготовленні зовнішніх високовольтних ізолюючих елементів і апаратів високої напруги. Відомою є трекінгостійка композиція на основі скловолокна і зв'язуючого на основі епоксидної смоли Епікот-828, де як отверджувач використовують каталізатор амінного типу диметилбензиламін. Отриманою композицією покривають струмоведучі деталі електротехнічного призначення, які потім укладають у форми і отверджують [1]. Проте епоксидні смоли, що містять ароматичні кільця, мають порівняно низьку трекінгостійкість і невисоку теплостійкість, що властиво діановим епоксидним системам. Відомим є склад трекінгостійкого матеріалу, що вміщує рідкий силіконовий олігомер, яким покривають склопластикові стрижні. Склад вулканізується з використанням каталізатора диметилоловодикаприлату при кімнатній температурі протягом 30-40 хвилин [2]. Недоліком кремнійорганічних каучуків є низька когезійна міцність і адгезія до підкладок (склопластику), що призводить до істотного зниження терміну служби ізоляції. Тому для підвищення адгезійної міцності трекінгостійкого полімерного покриття до підкладки необхідно застосовувати ґрунтуючі підшари на основі високомолекулярного поліметилфенілсилоксанового каучуку, що істотно ускладнює технологію нанесення і отримання ізолюючого шару. Найбільш близькою до запропонованої є композиція, яка вміщує циклоаліфатичну епоксидну смолу УП-612, отверджувач - ізометилтетрагідрофталевий ангідрид і прискорювач отвердіння - УП-606/2 [3] при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: епоксидна смола 59,9-59,2 отверджувач 38,9-39,4 прискорювач отвердіння 1,2-1,4. Композиція-прототип має підвищену трекінгостійкість (100-200 за методом "провідного туману"), атмосферостійкість та адгезійну міцність до склопластику. Основним недоліком трекінгостійкої композиції є знижена технологічність при її отриманні. Для реалізації вищезгаданих експлуатаційних властивостей, її отвердіння проводиться при температурі не нижче 100 °C - до желатинізації з подальшою термообробкою при температурі 150 °C протягом 8 годин, що обмежує її застосування як ерметизуючих компаундів та захисних покриттів високовольтних струмоізолюючих елементів. Задачею корисної моделі є розробка трекінгостійкої полімерної композиції, в якій шляхом підбору компонентів була б забезпечена знижена температура желатинізації і термообробки, що дозволяє отримати на її основі захисні покриття струмоізолюючих елементів високовольтних апаратів і блоків радіоелектронної апаратури за допустимих умов нагріву. Поставлена задача вирішується тим, що трекінгостійка полімерна композиція для захисних покриттів струмоізолюючих елементів, що містить циклоаліфатичну епоксидну смолу УП-612, отверджувач ізометилтетрагідрофталевий ангідрид і прискорювач отвердіння, згідно з корисною моделлю, як прискорювач отвердіння містить комплекс трифтористого бору з 4,4'-діаміно-1,1'динафтилом при наступному співвідношенні компонентів, мас. % епоксидна смола 60,2-58,8 отверджувач 39,2-39,4 прискорювач отвердіння 0,6-1,8. Відмінною ознакою від прототипу є використання в композиції, замість промислового прискорювача отвердіння УП-606/2, комплексу трифтористого бору з 4,4'-діаміно-1,1'динафтилом, що дозволяє знизити температуру желатинізації, термообробки і скоротити час повного отвердіння при збереженні високої трекінгостійкості отриманого матеріалу. Як прискорювач отвердіння використовують комплекс трифтористого бору з 4,4'-діаміно-1,1'динафтилом, що отримують наступним чином. До колби ємністю 500 мл, що має мішалку, зворотний холодильник, крапельну лійку, термометр та введення аргону, завантажують 5 грам (0,018 моля) попередньо синтезованого за методикою [4], 4,4'-діаміно-1,1'-динафтилу, 100 мл толуолу і нагрівають при перемішуванні у струмі аргону при температурі 55-60 °C до повного розчинення 4,4'-діаміно-1,1'-динафтилу. Потім вміст колби охолоджують до 40-45 °C і при дії цієї температури із крапельної лійки невеликими порціями додають 15 мл (~0,1 моля) попередньо очищеного етілефірату трифтористого бору. Осад, що випадає після додаткового перемішування протягом 2-х годин та охолодження розчину до кімнатної температури, відфільтровують. Одержаний порошок висушують під вакуумом при температурі 20 °C до постійної ваги. Комплекс являє собою порошок сірого кольору з молекулярною масою 420, вміст азоту, % (розраховано/знайдено) 6,73/6,58, трифтористого бору 32,69/31,87, температурою розкладання 187 °C. 1 UA 117029 U 5 10 Розчиняється у спиртах, гліколях та легко змішується з епоксидними смолами. Будова 13 отриманої речовини підтверджена ЯМР C-, ІК-та УФ-спектрами. Методика приготування композиції при зниженій температурі і скороченні часу отвердіння для отримання блокових зразків та на зразках склопластикових ізолюючих елементів з покриттям на основі пропонованої композиції, що імітують електроізоляційні елементи з підвищеним рівнем трекінгостійкості, пояснюється на прикладі 1 (таблиця 1). Приклад 1. 60,2 мас. %. циклоаліфатичної епоксидної смоли УП-612 змішують з 39,2 мас. % ізометилтетрагідрофталевого ангідриду до повного поєднання, охолоджують до кімнатної температури і додають прискорювач отвердіння - комплекс трифтористого бору з 4,4'-діаміно1,1'-динафтилом в кількості 0,6 мас. %. Готову композицію нагрівають до 60 °C і виливають у прогріти до 80 °C металеві форми і отверджують за режимом: 80 °C-0,5 годин + 120 °C-5 годин. Приклади 2-5 здійснюються аналогічно прикладу 1 і відрізняються кількістю компонентів в епоксидній композиції (таблиця 1). Склад запропонованої композиції за прикладами 1-5 наведено у таблиці 1. 15 Таблиця 1 Вміст компонентів у складі запропонованої композиції, мас. % Компоненти Контрольні з використанням запропонованого прискорювача отвердіння, мас. % 4 5 1 2 3 60,2 59,7 58,8 60,25 58,75 39,2 39,1 39,4 39,25 39,35 0,6 Циклоаліфатична епоксидна смола УП-612 ТУ 6-05-76-74 Отверджувач - ізометилтетрагідрофталевий ангідрид ТУ 6-09-3321-97 Прискорювач отвердіння - комплекс трифтористого бору з 4,4'-діаміно-1,1'динафтилом (синтезований) 1,2 1,8 0,5 1,9 Властивості кожної композиції за прикладами 1-5 (таблиця 1) порівняно з відомою наведені в табл. 2. Таблиця 2 Показники для складу композиції Що пропонується Відомої* 1 2 3 4 5 Технологічні властивості композицій Життєздатність, год. 8-9 8-9 8-9 8-9 7-8 8-9 80 °C- 80 °C- 80 °C- 80 °C- 80 °C- 100 °C-1 0,5 год. 0,5 год. 0,5 год. 0,5 год. 0,5 год. год. + Режим отвердіння + 120 °C + 120 °C + 120 °C + 120 °C + 120 °C 150 °C 5 год. 5 год. 5 год. 5 год. 5 год. 8 год. Властивості покриття на склопластику Трекінгостійкість, не менше годин 200 200 200 130 110 200 Питомий поверхневий електричний опір, 6,7 6,1 6,9 4,2 2,7 5,8 12 10 Ом·м Міцність при вигині, мм 16 15 15 15 20 15 Міцність при ударі, кг·см 17 21 20 20 16 20 Стійкість покриття до дії агресивного середовища, бали: 1 1 1 1 2 1 - води 2 2 2 3 4 2 - 20 % хлористоводневої кислоти 2 Адгезійна міцність, кг/см 47 48 51 48 34 49 Властивості 20 2 UA 117029 U Продовження таблиці 2 Властивості блокових зразків 16 Питомий об'ємний електричний опір, 10 1,1 1,3 Ом·м Діелектрична проникність 3,4 3,3 Руйнуюча напруга, МПа при вигині 57 62 при стисненні 170 167 при розтягуванні 41 47 Відносне подовження при розриві, не 1,5 1,5 менше % 1,3 1,4 1,2 1,2 3,3 3,4 3,6 3,3 63 169 46 65 170 48 51 157 39 62 168 47 1,5 1,5 1,5 1,5 Примітка *) Середні значення показників відомої композиції. 5 10 15 20 25 Істотною відмінністю складу запропонованої епоксидної композиції від відомого прототипу є наявність у ній як прискорювача отвердіння комплекса трифтористого бору з 4,4'-діаміно-1,1'динафтилом, що дозволяє поліпшити її технологічність у порівнянні з прототипом, а саме знизити температуру і час повного отвердіння, що в свою чергу допускає проводити нанесення електроізоляційних покриттів і заливку (герметизацію) контактних елементів, виключаючи їх перегрів і термічні пошкодження. При цьому трекінгостійкість, діелектричні властивості і фізикомеханічні характеристики як покриття на основі запропонованої композиції, так і блокових систем, не поступаються прототипу. Виходити за межі нижнього (композиція 1) і верхнього (композиція 3) значень вмісту прискорювача отвердіння 0,6-1,8 мас. %. у трекінгостійкій композиції недоцільно, оскільки при цьому властивості останньої погіршуються. Таким чином, запропонована трекінгостійка композиція для захисту струмоведучих та ізолюючих елементів має покращену технологічність, що розширює можливості її використання при виготовленні зовнішніх високовольтних апаратів контактної мережі підвищеної надійності. Джерела інформації: 1. Ли X. Справочное руководство по эпоксидным смолам / X. Ли, К. Невилл, - М.: Энергия, 1973. - С. 102-103. 2. Молотова В.А. Промышленное применение кремнийорганических лакокрасочных покрытий / В.А. Молотова,- М.: Химия, 1978. - С. 112. 3. Лапицкий В.А. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков / В.А. Лапицкий, А.А. Крицук, - Киев: Наукова думка, 1986. - С. 74-75. 4. Доналдсон Н. Химия и технология соединений нафталинового ряда / Н. Доналдсон, - М.: Госхимиздат, 1963. - С. 554. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Трекінгостійка полімерна композиція для захисних покриттів струмоізолюючих елементів, що містить циклоаліфатичну епоксидну смолу УП-612, отверджувач - ізометилтетрагідрофталевий ангідрид і прискорювач отвердіння, яка відрізняється тим, що як прискорювач отвердіння містить комплекс трифтористого бору з 4,4'-діаміно-1,1'-динафтилом, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: епоксидна смола 60,2-58,8 отверджувач 39,2-39,4 прискорювач отвердіння 0,6-1,8. 35 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3