Система заливних смол для ізолюючого матеріалу в розподільному пристрої

Реферат: Даний винахід стосується ізолюючої смоли на основі гліцидилових естерів для розподільних пристроїв, що містить метилендиковий ангідрид і/або гідрований метилендиковий ангідрид як отверджувач і N-заміщений імідазол як прискорюючу речовину. Крім того, застосовують оксид алюмінію в пластинчастій формі як наповнювач. Дана смола показує підвищену температуру склування при одночасно підвищених механічних властивостях і провідній стабільності. Дана смола придатна як заливна смола для GIL-пристроїв. UA 104751 C2 (12) UA 104751 C2 UA 104751 C2 5 10 15 Даний винахід стосується області ізолюючих смол для розподільних пристроїв, зокрема таких ізолюючих смол, які застосовують як заливні смоли "gas isolated lines" (GIL). Для електричних розподільних пристроїв, зокрема, при компактній конструкції, велику роль грає ізолюючий матеріал. У даних ізолюючих матеріалів, які найчастіше застосовують у вигляді заливної смоли, переважна висока температура склування, одночасно також часто пред'являють високі вимоги до їх оптимальних механічних властивостей, високої напруженості і гарних провідних характеристик. Зокрема, для GIL провідні характеристики часто є вирішальними параметрами; далі потрібні високі показники стійкості до розтріскування, а також, по можливості, гарна стійкість до продуктів розкладання газів, таких як SF 6. Таким чином, задачею винаходу є надання альтернативно існуючому рішенню, ізолюючої смоли для розподільного пристрою, яка виявляє підвищену температуру склування одночасно з гарними або навіть покращеними іншими властивостями, зокрема, провідною стабільністю. Дану задачу вирішують за допомогою ізолюючої смоли згідно з п. 1 даної заявки. Згідно з цим пропонується ізолююча смола на основі гліцидилових естерів для ізолюючого матеріалу у розподільному пристрої, створена з вихідних матеріалів, які включають a) матеріал, який містить метилнадикангідрид і/або гідрований метилнадикангідрид; b) матеріал, який містить імідазол такої структури: , 20 1 25 30 35 40 45 де R вибирають з групи, що містить алкіл, довголанцюговий алкіл, алкеніл, циклоалкіл, галогеналкіл, арил; 2 3 4 R , R , R незалежно один від одного вибирають з групи, що містить водень, алкіл, довголанцюговий алкіл, алкеніл, циклоалкіл, галогеналкіл, арил; де у придатних радикалів одна або декілька не сусідніх груп СН 2 незалежно одна від одної можуть бути замінені на -О-, -S-, -NH-, -NR°-, -SiR°R°°-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O- -SО2-, -CN, -S-CO-, -CO-S-, -CY1=CY2 або -C=C- так, щоб атоми О і/або S не були безпосередньо зв'язані один з одним, також необов'язково можуть бути замінені арилом або гетероарилом, які переважно містять від 1 до 30 атомів С (кінцеві групи CH3 слід вважати CH2-групами в смислі CH2-H, R° і R°° = алкіл); c) наповнювач, що містить оксид алюмінію в пластинчастій формі. Загальне групове визначення: в рамках даного опису і даної заявки використовують і описують загальні групи, як наприклад, алкіл, алкокси, арил і т.п. Якщо не описано інакше, в межах загальних описаних груп в рамках даного винаходу переважно використовуються такі групи: алкіл: лінійні і розгалужені C1-C8 алкіли, довголанцюгові алкіли: лінійні і розгалужені C 5-C20 алкіли алкеніл: C2-C6 алкеніл; циклоалкіл: C3-C8 циклоалкіл; алкілен: вибирають з групи що містить метилен; 1,1-етилен; 1,2-етилен; 1,1-пропіліден; 1,2пропілен; 1,3-пропілен; 2,2-пропіліден; бутан-2-ол-1,4-дііл; пропан-2-ол-1,3-дііл; 1,4-бутилен; циклогексан-1,1-дііл; циклогексан-1,2-дііл; циклогексан-1,3-дііл; циклогексан-1,4-дііл; циклопентан-1,1-дііл; циклопентaн-1,2-дііл; і циклопентан-1,3-дііл, вініл, ціаноетил, ундецил, гідроксиметил; арил: вибирають з ароматичних сполук з молекулярною масою менше 300 Да; галогеналкіл: вибирають з групи, що містить моно, ди, три, полі і пергалогеновані лінійні і розгалужені C1-C8 алкіли. Якщо не вказане інше, такі групи є переважнішими групами всередині загального групового визначення: 1 UA 104751 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 алкіл: лінійні і розгалужені C1-C6 алкіли, зокрема метил, етил, пропіл, ізопропіл; арил: вибирають з групи, що містить: феніл; біфеніл; нафталеніл; антраценіл; фенантреніл, бензил. Несподівано виявилось, що за наявності трьох компонентів можна отримати ефект, подібний синергетичному, в багатьох сферах застосування даної ізолюючої смоли згідно з винаходом, яка виявляє сильно підвищену по відношенню до колишніх рішень температуру склування при одночасно дуже гарних інших властивостях, таких як провідна стабільність або показник стійкості до розтріскування. Згідно з даним винаходом термін "ізолююча смола" охоплює і/або включає, зокрема систему заливних смол (переважно низьков'язку) на основі епоксидної смоли і компонента ангідриду з контрольованою реакційною здатністю. Згідно з даним винаходом термін "розподільний пристрій" охоплює і/або включає, зокрема, пристрій для низької, середньої і високої напруги. Згідно з даним винаходом термін "на основі гліцидилових естерів" охоплює і/або включає, зокрема, застосування як вихідних компонентів, зокрема, як основних компонентів гліцидилових естерних смол. При цьому застосування знаходять всі відомі з рівня техніки смоли. Згідно з даним винаходом термін "побудована на вихідному компоненті(ах)" означає і/або включає, зокрема те, що ізолююча смола отримана з даного/даних компонента(ів). Згідно з даним винаходом термін "метилендиковий ангідрид" означає і/або включає, зокрема, таку сполуку: Згідно з даним винаходом термін "оксид алюмінію" означає і/або включає, зокрема, матеріал, який на ≥95 % (мас. %), переважно на ≥98 %, а також найпереважніше на ≥99 % складається з оксиду алюмінію. Згідно з переважним варіантом здійснення способу згідно з винаходом співвідношення кількості матеріалу а) до матеріалу b) (маса/маса) складає від ≥50:1 до ≤300:1. На практиці виявилось, що таким чином температура склування неодноразово підвищувалася. Переважно, відношення матеріалу а) до матеріалу b) (маса/маса) складає від ≥100:1 до ≤250:1, ще переважно від ≥150:1 до ≤220:1. Згідно з переважним варіантом здійснення винаходу вміст матеріалу а) у смолі (маса/маса основи гліцидилового естеру) від ≥0,8:1 до ≤1:1. Також даний вміст виявився сприятливим для підвищення температури склування. Переважне співвідношення кількостей матеріалу а) до матеріалу b) у смолі складає (маса/маса основи гліцидилового естеру) від ≥0,85:1 до ≤0,98:1, ще переважно від ≥0,92 до ≤0,97:1. Згідно з переважним варіантом здійснення винаходу вміст матеріалу b) у смолі складає (маса/маса основи гліцидилового естеру) від ≥0,01:1 до ≤0,1:1, ще переважно від ≥0,02:1 до ≤0,09:1, а також найбільш переважно від ≥0,04:1 до ≤0,07:1. Згідно з переважним варіантом здійснення винаходу компонент b) вибраний з групи, що містить 1-метилімідазол, 1-етилімідазол, 1-пропілімідазол, 1-ізопропілімідазол, 1,2диметилімідазол, 2-етил-4-етилімідазол, імідазол, 1-бензил-2-фенілімідазол, 1-вінілімідазол, 2метилімідазол, 2-гептадецилімідазол, а також їх суміші. Згідно з одним переважним варіантом здійснення винаходу вміст наповнювача с) у смолі (у мас/мас загальної суміші) складає від ≥50 % до ≤100 %. Переважно ≥65 %, ще переважніше ≥70 %. Згідно з одним переважним варіантом здійснення винаходу значення d50 наповнювача с) складає від ≥2 нм до ≤6 нм. Випробування на практиці показали, що таким чином опір продавлюванню часто може ще підвищуватися. Ще переважним є розмір від ≥3 нм до ≤5 нм. 2 UA 104751 C2 5 10 Згідно з переважним варіантом здійснення винаходу здійснюють тверднення ізолюючої смоли способом затвердіння, який включає стадію затвердіння при ≥140 °C, переважно ≥150 °C і з тривалістю затвердіння ≥12 год., переважно ≥14 год., а також найбільш переважно ≥16 год. Заливку проводять переважно у вакуумі. Даний винахід стосується, крім того, ізолюючого елемента, який містить ізолюючу смолу згідно з винаходом. Переважно, ізолюючий елемент є частиною GIL-пристрою. Даний винахід стосується, крім того, застосування системи смол на основі гліцидилових естерів, отриманої з вихідних компонентів, які містять a) матеріал, який містить метилнадикангідрид і/або гідрований метилнадикангідрид; b) матеріал, який містить імідазол такої структури: , 1 15 20 25 30 35 де R вибирають з групи, що містить алкіл, довголанцюговий алкіл, алкеніл, циклоалкіл, галогеналкіл, арил; 2 3 4 R , R , R незалежно один від одного вибирають з групи, що містить водень, алкіл, довголанцюговий алкіл, алкеніл, циклоалкіл, галогеналкіл, арил; де у придатних радикалів одна або декілька не сусідніх груп СН 2 незалежно одна від одної можуть бути замінені на -О-, -S-, -NH-, -NR°-, -SiR°R°°-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O- -SО2-, -CN, -S-CO-, -CO-S-, -CY1=CY2 або -C=C- так, щоб О і/або S атоми не були безпосередньо зв'язані один з одним, також необов'язково можуть бути замінені арилом або гетероарилом, які переважно містять від 1 до 30 атомів С (кінцеві групи CH3 слід вважати CH2-групами в сенсі CH2H, R° і R°° = алкіл); c) наповнювач, який містить оксид алюмінію в пластинчастій формі; як ізолююча система для розподільного пристрою. Вищезазначені, а також заявлені і описані в прикладах згідно із способами здійснення винаходу варіанти застосування в конструктивних елементах не вимагають жодних особливих виняткових умов стосовно їх розміру, оформлення, вибору матеріалу і технічного рішення, і, таким чином, згідно з відомими в області застосування критеріями вибору можуть знаходити необмежене застосування. Надалі, подробиці, відмітні ознаки і переваги об'єкту згідно з винаходом виходять із залежних пунктів, а також з наступних описів відповідних прикладів. ПРИКЛАД I Даний винахід чисто ілюстративно і не обмежувально розглядають за допомогою даного прикладу I згідно з винаходом. При цьому отримували смолу, засновану на таких компонентах: Компонент Відносна масова доля Смола гліцидилового 100 естеру Метілнадикангідрид 95 1-Метилімідазол 0,5 Алюмінійоксид, значення 70 (по відношенню d50=4 мкм пластинчастої до загальної форми суміші) 40 Здійснювали затвердіння смоли протягом 2 год. при 80 °C, потім протягом 2 год. при 100 °C, а потім протягом 1 год. при 130 °C, і на кінець протягом 16 год. при 150 °C. Далі отримували три (не відповідні винаходу) порівняльні смоли. 3 UA 104751 C2 5 10 ПОРІВНЯЛЬНИЙ ПРИКЛАД I: У порівняльному прикладі I як наповнювач замість оксиду алюмінію вибрали доломіт із значенням d50 21 мкм. В останньому умови отримання були такими ж. ПОРІВНЯЛЬНИЙ ПРИКЛАД II: У порівняльному прикладі II як наповнювач замість оксиду алюмінію пластинчастої форми вибрали алюміній з частинками круглої форми із значенням d 50 5 мкм. В останньому умови отримання були такими ж. ПОРІВНЯЛЬНИЙ ПРИКЛАД III: У порівняльному прикладі III як наповнювач замість оксиду алюмінію вибрали білий електрокорунд із значенням d50 4 мкм. В останньому умови отримання були такими ж. У випробуванні визначали, в першу чергу, міцність при розтягуванні [ISO 527-4], теплостійкість по Мартенсу, а також стійкість до розтріскування (випробування на герметичність з водою). Смола Порівняльний приклад I Порівняльний приклад II Порівняльний приклад III Приклад I Міцність при розтягуванні 2 50 Н/мм 2 50 Н/мм 2 70 Н/мм 2 80 Н/мм Теплостійкість по Мартенсу (°C) 139 140 140 150 Стійкість до розтріскування Задану величину не витримав Задану величину не витримав Задану величину витримав Задану величину витримав 15 20 25 Таким чином, система смол згідно з винаходом має найвищу міцність при розтягуванні, найвищу теплостійкість по Мартенсу, а також (разом з порівняльним прикладом III) задовольнила вимогам до параметрів руйнування. Провідні характеристики також були оцінені для всіх систем смол; і при цьому всі смоли показали задовільний результат. Далі, визначали стійкість до продуктів розкладання SF6 [зберігання більше 3 місяців у продуктах розкладання SF6]. В даному випадку хороша стійкість виявилася лише в порівняльному прикладі I і прикладі I. В останніх варіантах стійкість була знижена, частково значно. Таким чином, показані вигідні властивості ізолюючої смоли згідно з винаходом, яка є єдиною смолою, яка відповідає всім вимогам. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 1. Ізолююча смола на основі гліцидилового естеру для ізоляційних матеріалів у розподільних пристроях, сформована з вихідних компонентів, що містять: a) матеріал, що містить метилендиковий ангідрид і/або гідрований метилендиковий ангідрид; b) матеріал, що містить імідазол наступної структури: R R 1 N 2 N 35 R R 4 3 ,I 1 40 45 де R вибраний з групи, що містить алкіл, довголанцюговий алкіл, алкеніл, циклоалкіл, галогеналкіл, арил; 2 3 4 R , R , R незалежно один від одного вибрані з групи що містить водень, алкіл, довголанцюговий алкіл, алкеніл, циклоалкіл, галогеналкіл, арил; с) наповнювач, що містить оксид алюмінію в пластинчастій формі, і d) смолу на основі гліцидилового естеру. 2. Ізолююча смола за п. 1, де співвідношення матеріалу а) до матеріалу b) (мас./мас.) складає від ≥50:1 до ≤300:1. 3. Ізолююча смола за п. 1 або 2, де співвідношення матеріалу а) у смолі (мас./мас. основи гліцидилового естеру) складає від ≥0,8:1 до ≤1:1. 4. Ізолююча смола за одним з пп. 1-3, в якій співвідношення матеріалу b) у смолі (мас./мас. основи гліцидилового естеру) складає від ≥0,01:1 до ≤0,1:1. 4 UA 104751 C2 5 10 5. Ізолююча смола за одним з пп. 1-4, в якій компонент b) вибраний з групи, що містить 1метилімідазол, 1-етилімідазол, 1-пропілімідазол, 1-ізопропілімідазол, 1,2-диметилімідазол, 2етил-4-етилімідазол, 1-бензил-2-фенілімідазол, 1-вінілімідазол, 2-гептадецилімідазол, 2фенілімідазол, а також їх суміші. 6. Ізолююча смола за одним з пп. 1-5, в якій значення d50 наповнювача с) складає від 2 нм до 6 нм. 7. Ізолюючий елемент, який містить ізолюючу смолу за одним з пп. 1-6. 8. Ізолюючий елемент за п. 7, який є ізолюючим елементом газоізольованих ліній (GIL). 9. Застосування смоляної системи на основі гліцидилового естеру, сформованої з вихідних компонентів, що містять: a) матеріал, що містить метилендиковий ангідрид і/або гідрований метилендиковий ангідрид; b) матеріал, що містить імідазол наступної структури: R R 1 N 2 N 15 20 R R 4 3 ,I 1 де R вибраний з групи, що містить алкіл, довголанцюговий алкіл, алкеніл, циклоалкіл, галогеналкіл, арил; 2 3 4 R , R , R незалежно один від одного вибрані з групи, що містить водень, алкіл, довголанцюговий алкіл, алкеніл, циклоалкіл, галогеналкіл, арил; с) наповнювач, що містить оксид алюмінію в пластинчастій формі; і d) смолу на основі гліцидилового естеру, як ізоляційного матеріалу в електричному розподільному пристрої. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5