Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОДНИК
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОДНИК

ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОДНИК

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изобретение относится к электроизоляционным составам для изолирования электрических проводников как с применением технологии эмалирования лаком, так и нанесения расплава при пониженной температуре нанесения без потерь в комплексе потребительских свойств эмалированного провода. Состав содержит 42 - 70 мас.ч. олигоэфироизоциануратимида на основе тримеллитового ангидрида, 4,41-диаминодифенилметана и свободных терефталевой и изофталевой кислот при соотношении в моль (10 - 17):1 с кислотным числом 1 - 5 мг KOH/г, количеством гидроксильных групп 6 - 7%; 1,26 - 2,1 мас.ч. полибутилтитаната и 27,9 - 56,74 мас.ч. растворителя - моноэтилового эфира диэтиленгликоля в качестве олигоэфироизоциануратимида состав содержит продукт взаимодействия тримеллитового ангидрида, 4,41-диаминодифенилметана, свободных терефталевой и изофталевой кислот, этиленгликоля, диэтиленгликоля и трис(2-гидроксиэтил)изоцианурата. В качестве растворителя состав может содержать смесь моноэтилового эфира диэтиленгликоля и фенилгликоля при массовом соотношении (1 - 4):1 или смесь моноэтилового эфира диэтиленгликоля и пропиленкарбоната при массовом соотношении (9 - 11,5):1. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2080670
Класс(ы) патента: H01B3/42
Номер заявки: 93057154/07
Дата подачи заявки: 23.12.1993
Дата публикации: 27.05.1997
Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Всероссийский научно- исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности"
Автор(ы): Суханова И.В.; Трезвов В.В.; Радченко Г.Н.; Мещанов Г.И.; Пивненко В.Т.; Кудрявцева Е.Ю.
Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Всероссийский научно- исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности"
Описание изобретения: Изобретение относится к электроизоляционным составам пониженной токсичности на основе олигоэфироизоциануратимидов и может быть использовано для изолирования электрических проводников.
Известны электроизоляционные составы на основе олигоэфироизоциануратимидов, например, электроизоляционные лаки, состоящие из олигоэфироизоциануратимида, смеси растворителей крезольного типа (трикрезола, дикрезола, ксиленола) и ксилола (или сольвента) [1]
Указанные лаки являются высокотоксичными веществами, так как входящие в их состав растворители крезольного типа по токсичности относятся к второму классу опасности. Технологические свойства этих лаков массовая доля нелетучих веществ (концентрация), вязкость должны варьироваться в зависимости от диаметра эмалируемой проволоки и соответственно от типа используемого эмаль-агрегата.
Наиболее близким к предлагаемому является электроизоляционный состав, предназначенный для нанесения на электрический проводник, представляющий собой полиэфиримид продукт взаимодействия диметилтерефталата, 4,41-диаминодифенилметана, тримеллитового ангидрида и спиртовых компонентов, в том числе олигоэфироизоциануратимид с содержанием имидных групп 8 16% растворимый, например, в моноалкиловых эфирах диэтиленгликоля и фенилгликоля, содержащий алкиловые эфиры ортотитановой кислоты [2]
Для обеспечения необходимых технологических свойств известного состава - вязкости, пригодной для нанесения на проводник в процессе эмалирования, хорошей растекаемости по поверхности провода, в него вводят дополнительно к основному растворителю небольшое количество крезола, 1 метил-2-пирролидона, а также разбавитель сольвент.
Если 1-метил-2-пирролидон относится по токсичности к тому же 4-му классу опасности, что и моноалкиловые эфиры гликолей, то крезол к 2-му, сольвент - к 3-му, что повышает токсичность состава.
Эмалированный провод, полученный на основе этого состава обладает недостаточной стойкостью к действию теплового удара и разбросом значений температуры продавливания (от 246 до 349o). При этом более высокое значение температуры продавливания (349oC) характерно для эмалированного провода с меньшей стойкостью к действию теплового удара. Эмалированный провод с лучшей стойкостью к тепловому удару продавливается при температуре 246oC.
В составе содержится 50 70% растворителя, и известный состав наносят на проволоку по технологии эмалирования лаком, при которой проволока проходит через узел нанесения 7 8 раз (в зависимости от диаметра проволоки), а растворимость испаряется и сжигается в эмаль-печи, а часть его выбрасывается в атмосферу.
Поставленная задача заключалась в разработке состава высокой концентрации, с пониженной токсичностью при его производстве, пригодного для нанесения на проволоку как по технологии эмалирования лаком, так и из расплава (при пониженных температурах нанесения до 80oC) без потерь в комплексе потребительских свойств эмалированного провода.
Решение этой задачи позволяет снизить количество используемых дефицитных, обладающих токсичностью растворителей, что улучшает условия производства как самого состава, так и эмалированного провода на его основе с точки зрения экологии, решает вопросы охраны окружающей среды, повышает производительность эмаль-агрегатов.
Согласно изобретению, электроизоляционный состав, содержащий олигоэфироизоциануратимид с содержанием имидных групп 8 16 мас. продукт взаимодействия тримеллитового ангидрида, 4,41-диаминодефенилметана, свободных терефталевой и изофталевой кислот, этиленгликоля и трис(2-гидроксиэтил)изоцианурата, взятых в молярном соотношении (0,2 - 0,4):(0,1 0,2):(0,73 0,84):(0,05 0,07): (1,1 1,7): 0,1:0,4, при молярном соотношении указанных кислот (10 17):1, с кислотным числом 1 5 мг KOH/г, количеством гидроксильных групп 6 7% при следующем соотношении компонентов, мас.ч. олигоэфироизоциануратимид 42,0 70,0; полибутилтитанат 1,26 - 2,1; органический растворитель 27,9 56,74.
Состав может содержать моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, или смесь моноэтилового эфира диэтиленгликоля и фенилгликоля при массовом соотношении (1 4): 1, или смесь моноэтилового эфира диэтиленгликоля и пропиленкарбоната при массовом соотношении (9 11):1.
Олигоэфироизоциануратимид, основу состава, по п.1 формулы изобретения получают синтезом реагентов, взятом в расчетных количествах для получения олигоэфироизоциануратимида с заданными характеристиками (кислотное число, содержание гидроксильных групп), при этом основным выделяющимся побочным продуктом синтеза является вода, которая образуется как за счет реакций, протекающих с участием терефталевой и изофталевой кислот, так и тримеллитового ангидрида. Для прототипа основным побочным продуктом синтеза является метиловый спирт, образующийся за счет реакций с участием диметилтерефталата в количестве примерно в 1,8 раза большем, чем масса воды, которая выделяется в реакциях с участием терефталевой и изофталевой кислоты. Указанная разница в выделяющихся побочных продуктах (при синтезе олигоэфироизоциануратимида) и их количество определяют следующие преимущества предлагаемого состава при его производстве: улучшение условий труда и экологии, снижение пожароопасности, повышение производительности оборудования. Состав по п. 2 формулы изобретения получают, используя следующую технологию. Предварительно расчетное количество моноэтилового эфира диэтиленгликоля делят на три части: первая составляет 22% от количества, указанного в рецептуре, третья часть равна пятикратному количеству полибутилтитаната, вторая часть вычисляется как разница между общим количеством моноэтилового эфира диэтиленгликоля, указанным в рецептуре, и суммой первой и третьей части.
В олигоэфироизоциануратимид при температуре 190oC вводят первую часть моноэтилового эфира диэтиленгликоля и выдерживают при этой температуре, затем при 140oC вводят вторую часть указанного растворителя и выдерживают по определенному режиму. При температуре 100oC вводят раствор полибутилтитаната в третьей части моноэтилового эфира диэтиленгликоля.
Состав по пп. 3 и 4 получают, используя вышеуказанную процедуру с разделением моноэтилового эфира диэтиленгликоля на три части. В отличие от технологии получения состава по п.2 формулы изобретения, фенилгликоль (п. 3 формулы изобретения) и пропиленкарбонат (п. 4 формулы изобретения) вводят вместе со второй частью моноэтилового эфира диэтиленгликоля.
Изобретение иллюстрируется примерами: в примерах 1, 2 и 3 описан синтез олигоэфироизоциануратимида, основы предлагаемого состава по п. 1 формулы изобретения, в примерах 4, 5 и 6 получение электроизоляционного состава по п. 2 формулы изобретения, в примерах 7 и 8 получение электроизоляционного состава по п. 3 и 4. соответственно, формулы изобретения.
Пример 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, тубусом для подачи инертного газа, соединенную прямым холодильником с приемником выделяющихся побочных продуктов, загружают компоненты рецептуры в количествах, представленных в табл. 1, в следующей последовательности: этиленгликоль, диэтиленгликоль, глицерин, трис(2-гидроксиэтил)изоцианурат. Реакционную массу нагревают до расплавления (100oC), пускают мешалку, нагревают содержимое колбы до 120oC и вводят уксуснокислый цинк и тетрабутоксититан. Содержимое колбы перемешивают 10 15 мин и при этой же температуре вводят терефталевую кислоту (45% от количества, указанного в рецептуре) и изофталевую кислоту. Температуру поднимают до 140oC, вводят тримеллитовый ангидрид, перемешивают реакционную массу 10 15 мин, после чего при этой же температуре вводят 4,41-диаминодифенилметан, затем начинают подъем температуры со скоростью 9 10oC в час. Указанная скорость нагрева сохраняется до конца процесса.
При температуре 150oC начинается выделение воды, отгон которой ведут через дистилляционную колонку, при этом температура дистиллята на верху колонки не должна превышать 100oC. Указанную температуру колонки поддерживают в течение всего процесса на стадии отгонки воды.
При достижении в реакционной массе температуры 190 195oC ее выдерживают при этой температуре до достижения прозрачности (проба на стекле). После этого содержимое колбы охлаждают до температуры 165oC и вводят вторую порцию терефталевой кислоты (55% от количества указанного в рецептуре). Начинают подъем температуры. При 190oC начинается выделение воды, при температуре 205 210oC реакционная масса становится прозрачной (проба на стекле), после чего колонку меняют на насадку Вюрца и ведут удаление побочных продуктов реакции прямой отгонкой из реакционной колбы в токе инертного газа. Поднимают температуру до 220 225oC и выдерживают реакционную массу при этой температуре до получения олигоэфироизоциануратимида с временем желатинизации 290c при температуре (250 + 2)oC, навеска 1 г.
Конечный продукт имеет кислотное число 1,35 мг KOH/г и содержит 6,96% гидроксильных групп.
Пример 2. Олигоэфироизоциануратимид получают в соответствии с рецептурой представленной в табл. 1, по технологии, описанной в примере 1, процесс синтеза заканчивают по достижении времени и желатинизации 265c.
Конечный олигоэфироизоциануратимид имеет кислотное число 2,34 мг КОН/г и содержит 6,40% гидроксильных групп.
Пример 3. Олигоэфироизоциануратимид получают в соответствии с рецептурой, представленной в табл. 1, по технологии, описанной в примере 1.
Процесс заканчивают по достижении времени желатинизации 276c.
Конечный олигоэфироизоциануратимид имеет кислотное число 4,61 м KOH/г и содержит 6,12% гидроксильных групп.
Примеры 4 6. Получают олигоэфироизоциануратимид согласно примеру 1. Загружают его в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, в количестве в соответствии с рецептурой, приведенной в табл. 2.
Нагревают содержимое колбы до расплавления, пускают мешалку, поднимают температуру до 190oC, вводят через обратный холодильник первую часть моноэтилового эфира диэтиленгликоля и выдерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают до 140oC, вводят вторую часть моноэтилового эфира диэтиленгликоля, выдерживают при этой температуре 4 ч, охлаждают до 100oC, медленно, через капельную воронку вводят свежеприготовленный раствор полибутилтитаната в третьей части моноэтилового эфира диэтиленгликоля, перемешивают при температуре 95 100oC 2 ч.
Состав охлаждают до 70 80oC и фильтруют.
Характеристика состава динамическая вязкость приведена в табл. 2 пример 4 при температуре 20, 30oC, пример 5 при температуре 40, 50, 60, 70oC, пример 6 при температуре 60, 70, 75oC.
Пример 7. Получают олигоэфироизоциануратимид согласно примеру 2.
Получают состав согласно рецептуре, представленной в табл. 2 по технологии примеров 4 -6, однако, вторую часть моноэтилового эфира диэтиленгликоля вводят в смеси с фенилгликолем.
Характеристика состава при температуре 40, 50, 60oC приведена в табл. 2.
Пример 8. Получают олигоэфироизоциануратимид согласно примеру 3.
Получают состав согласно рецептуре представленной в табл. 2 по технологии примеров 4 -6, однако, вторую часть моноэтилового эфира диэтиленгликоля вводят в смеси с пропиленкарбонатом.
Характеристика состава при температуре 60, 70, 75oC приведена в табл. 2.
Динамическую вязкость предлагаемого состава определяют, используя ротационный вискозиметр марки Реотест-2 в соответствии с инструкцией к прибору в диапазоне температур 20 75oC. Ориентируясь на полученные значения вязкости состава (примеры 4 8) в диапазоне температур ее измерения, выбирают температуру нанесения состава на проводник в процессе эмалирования. Температура нанесения для состава примеров 4 8 приведена в табл. 3 и колеблется в диапазоне от 20 до 75oC.
Проволоку диаметром 0,400 мм и 0,063 мм эмалируют на горизонтальных эмаль-агрегатах, используя составы примеров 4, 6, 7 и 8.
Проволоку диаметром 1,000 мм эмалируют составом примера 5 на вертикальном эмаль-агрегате.
Одновременно проводят эмалирование проволоки диаметром 0,400 мм известным составом. Составы примеров 4, 5 и 7 наносят на проволоку с применением узла нанесения лака (эмалирование в 9 -12 проходов проволоки). При этом рабочие вязкости составов (примера 4 при эмалировании проволоки диаметром 0,063 мм, примера 7 при эмалировании проволоки диаметром 0,400 мм) достигаются за счет определенной повышенной температуры состава в узле нанесения.
Составы по примерам 6 и 8 наносят на проволоку с применением узла нанесения расплава (эмалирования в 5 проходов проволоки) и с использованием скоростей эмалирования, близких к скоростям эмалирования лаками. Уменьшение числа походов проволоки без снижения скорости эмалирования позволяет повысить производительность эмаль-агрегата при производстве эмалированных проводов.
Как следует из данных табл. 3, предлагаемый состав благодаря своим технологическим свойствам является универсальным как в части его использования для эмалирования проволоки в широком диапазоне ее размеров (от 0,063 мм до 1,000 мм), так и в части применяемой технологии эмалирования (лаком и из расплава). При этом эмалированные провода на основе предлагаемого состава обладают хорошими термическими и другими потребительскими свойствами.
Указанные потребительские свойства состава и эмалированных проводов на его основе наряду с решением вопросов улучшения условий труда при производстве и переработке состава, экономии растворителей являются его преимуществами.
Формула изобретения: 1. Электроизоляционный состав для нанесения на электрический проводник, содержащий олигоэфироизоциануратимид с содержанием имидных групп 8 16 мас. полибутилтитанат и органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве олигоэфироизоциануратимида он содержит продукт взаимодействия тримеллитового ангидрида, 4,4'-диаминодифенилметана свободных терефталевой и изофталевой кислот, этиленгликоля, диэтиленгликоля и трис(2-гидроксиэтил)изоцианурата, взятых в мольном соотношении 0,2 0,4 0,1 0,2 0,73 0,84 0,05 0,07 1,1 1,7 0,1 0,4, при мольном соотношении указанных кислот (10 17) 1, с кислотным числом 1 5 мг · КОН/г, количеством гидроксильных групп 6 7% при следующем соотношении компонентов состава, мас.ч.
Олигоэфироизоциануратимид 42 70
Полибутилтитатанат 1,26 2,1
Органический растворитель 27,9 56,74
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит моноэтиловый эфир диэтиленгликоля.
3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит смесь моноэтилового эфира диэтиленгликоля и фенил гликоля при массовом соотношении (1 4) 1.
4. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит смесь моноэтилового эфира диэтиленгликоля и пропиленкарбоната при массовом соотношении (9 11,5) 1.