Brevet FR2282467A1 — publié le 19760319

La présente invention a pour objet de nouveaux liquides diélectriques qui sont constitués en tout ou en partie par de l'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle. Ces liquides peuvent être utilisés dans les condensateurs, les transformateurs et tout autre appareillage électrique. On sait que les liquides qui sont employés dans l'isolement de l'appareillage électrique doivent réunir un certain nombre de propriétés qui sont, à côté d'une permittivité adaptée à chaque usage, une faible conductivité initiale et après vieillissement, une bonne résistance à la décomposition thermique et à l'hydrolyse, une viscosité relativement peu élevée, une faible tension de vapeur, un bas point de congélation, etc. Les liquides diélectriques de type connu satisfont à ces exigences à des degrés divers. I1 a maintenant été trouvé que l'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle est apte à constituer un liquide diélectrique intéressant ; en particulier en ce qui concerne sa conductivité après vieillissement, due notamment à sa stabilité thermique et chimique, ses performances sont supérieures à celles d'esters d'acides organiques dont l'emploi a déjà été proposé dans la meme application. La présente invention a donc pour objet les liquides diélectriques qui comprennent de l'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle. Ce composé est un produit connu qui peut être préparé par les techniques classiques d'estérification en en présence d'un catalyseur acide. C'est un liquide dont le point de congélation est inférieur à -70 C . Son point d'ébullition est de 278 C, sa viscosité de 4,55 centistokes à 20 C, sa densité d2020 de 0,86, sa constance diélectrique de 3,67 à 22"C. Dans le but d'évaluer l'évolution de sa conductivité en fonction du vieillissement, on l'a soumis pendant une durée prolongée à l'effet de la chaleur soit sous atmosphère d'azote soit en présence d'air et l'on a mesuré périodiquement ses pertes diélectriques (tg o) sous 50 Hertz. A titre comparatif, on a réalisé les mêmes essais avec le phtalate de dioctyle, qui est connu en tant que liquide diélectrique. D'autre part3 les pertes diélectriques étant, on le sait, fonction de la permittivité du milieu, on a effectué les mêmes essais sur des liquides de permittivité sensiblement identique, obtenus en mélangeant chacun de ces esters avec une quantité convenable de dichlorobiphényle.La variable due à la différence de constante diélectrique étant ainsi éliminée, la comparaison des valeurs de tg t est de ce fait plus rigoureuse et plus significative. Les résultats obtenus apparaissent dans le tableau 1 ci-après. TABLEAU 1 - Pertes diélectriques ETHYL-2 HEXANOATE D'ETHYL-2 HEXYLE PHTALATE DE DIOCTYIE En mélange à 25 % en poids avec du Seul En mélange à 58 % Seul en poids avec du dichlorobiphényle (a) # = 4,4 à 90 C dichlorobiphényle (a) # = 3,14 à 90 C # = 5,03 à 90 C # = 5,0 à 90 C vieillissement à Vieillissement sous vieillissement à vieillissment à 150 C vieillissement vieillissement sous 150 C N2 à 150 C l'air à 110 C à l'air à 110 C N2 à 150 C Durée tg # (%) Durée tg # (%) Durée tg # (%) Durée tg # (%) Durée tg # (%) Durée tg # (%) (heures) à 150 C (heures) à 150 C (heures) à 110 C (heures) à 150 C (heures) à 110 C (heures) à 150 C sous 50 Hz sous 50Hz sous 50 Hz sous 50 Hz sous 50Hz sous 50Hz sous azote sous azote 0 0,40 0 4,7 0 2 0 11 0 6 0 20 17 0,75 69 10,8 18 10 21 11 18 17 19 114 40 0,65 162 18,5 114 6,2 46 3,5 42 18 42 320 112 0,68 230 20 139 4,7 64 3 68 16 67 240 162 0,75 328 20 187 4,8 185 9 91 15 234 170 208 3 400 19 258 4,7 233 9,5 163 15 374 190 285 1,3 450 48 306 4,4 306 10 330 15,6 331 1,1 472 34 355 4,6 352 9,5 375 14,5 378 1,4 497 28 427 5 400 24 425 18,5 448 1,35 592 25 523 5,4 522 17,5 480 19 497 1,15 664 24 595 5,9 645 25,5 500 20 544 1,05 736 23 808 16,5 617 0,95 830 21,5 977 15 665 2,8 904 21 690 2,6 1036 18 à l'air à l'air 710 3,1 1000 32 880 3,6 1150 47 950 5,0 1000 8,6 1120 4,6 1216 6,6 1337 8,2 1500 8,6 (a) = fraction de dichlorobiphényle à 75 % en poids d'isemère 2,4'. Les valeurs ci-dessus montrent la nette supériorité de l'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle sur le phtalate de dioctyle dans ce domaine de la conductivité après vieillissement. En effet aussi bien pour les mélanges à permittivité égale que pour les esters purs, les valeurs de pertes diélectriques sont beaucoup plus faibles dans le cas de l'ester selon l'invention que dans celui du phtalate de dioctyle. I1 s'est d'ailleurs avéré inutile d'étudier la tenue au vieillissement du mélange phtalate dé dioctyle-dichlorobiphényle en présence d'air en raison des mauvais résultats obtenus dans le test moins sévère, sous atmosphère d'azote. Dans la pratique, selon les applications particulières envisagées, I'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle est utilisé seul ou en mélange avec d'autres liquides diélectriques de type connu, tels que les chlorobiphényles, les alkylchlorobiphényles, des chlorobenzènes comme le trichlorobenzène, les alkylats du benzène ou du diphényle. L'intérêt de réaliser de tels mélanges est de donner des compositions dont l'une ou plusieurs des propriétés, telles que permittivité,viscosité, densité, etc soit réglée à volonté.Les proportions respectives des constituants de ces mélanges ne sont pas critiques et dépendent, à l'évidence, de-la modification de propriété recherchée toutefois pour conserver les avantages inhérents à l'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle, il couvient, en général, que cet ester soit présent en une quantité minimale de 10 % du poids total de la composition. On peut aussi augmenter la permittivité de l'ester selon l'invention ou celle des mélanges qui le contiennent, par incorporation de composés compatibles, solides ou liquides, de haute constante diélectrique; à cet effet, l'emploi du para-phénoxybenzonitrile qui a fait l'objet de la demande de brevet français 74/25 788 du 16 juillet 1974, déposée par la Demanderesse, est spécialement avantageux. On obtient par exemple un liquide ayant une permittivité de 5,02 à 900C, en mélangeant l'ester selon l'invention et du para-phinoxy-benzonitrile dans les proportions respectives de 75 et 25 % en poids. D'une manière générale, la quantité ajoutée de composé de haute constante diélectrique, qui est fonction de la valeur choisie pour la permittivité globale et de la compatibilité - solubilité ou miscibilité - du produit avec le liquide de base peut représenter 5 à 50 Z du poids de la composition totale. L'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle ou les liquides contenant cet ester sont soumis, avant usage, à un traitement classique dans le domaine des diélectriques, par exemple par des terres activées. On peut aussi incorporer aux liquides diélectriques selon l'invention des stabilisants de type connu, tels que des composés époxydes. La description qui va suivre et qui fait référence aux schémas annexés illustre quelques exemples d'application des liquides qui viennent d'etre définis. La figure 1 représente un élément de condensateur du type bobiné, qui comprend des électrodes constituées par des feuilles 1 et 2 en aluminium ou autre métal convenable, séparées par les couches isolantes 3 et 4. Celles-ci sont composées de feuilles de papier mais elles peuvent aussi être constituées par des films de matière plastique ou encore par des assemblages composites connus dans la technique et comprendre par exemple deux feuilles de polyoléfine entre lesquelles est insérée une couche de papier. Les pièces 5 et 6 sont des languettes de reprise de courant. La figure 2 représente une vue en coupe d'un condensateur, qui comporte une cuve métallique 1 et un couvercle 2 assurant une fermeture étanche, un élément de condensateur 3 du type bobiné conforme à celui de la figure 1, des bandes de connexion 4 et 5 reliant les armatures de la bobine aux bornes extérieures 6 et 7. La cuve du condensateur est remplie d'un liquide 8 selon l'invention à 79 % en poids d'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle et 25 Z de para-phénoxybenzonitrile. Le liquide imprègne le matériau diélectrique et comble les vides et interstices dans l'ensemble de l'appareil. Dans la figure 3 on a représenté un transformateur qui comprend une borne de haute tension 1, une borne de basse tension 2, la cuve du transformateur 3, des flasques de calage 4, des barrières isolantes 5 et 6 qui séparent respectivement l'enroulement à basse tension 8 et le noyau magnétique 10 d'une part, l'enroulement à haute tension 9 et la cuve du transformateur d'autre part. Les pièces 7 figurent des écarteurs isolants. Les conducteurs des enroulements à basse et haute tension sont isolés par un matériau diélectrique solide, tel que du papier. La cuve du transformateur est remplie d'un liquide diélectrique selon l'invention qui est constitué en totalité par de l'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle. Le liquide comble toutes les cavités et imprègne les enroulements et autres parties de l'appareillage pouvant être imprégnées. Bien entendu l'objet de l'invention peut également s'appliquer à toute autre construction d'appareillage de type connu. REVENDICATIONS 1) Nouveaux liquides diélectriques, pour l'isolement de l'appareillage électrique, notamnent pour condensateurs et transformateurs, caractérisés en ce qu'ils sont constitués en tout ou en partie par de l'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle. 2) Nouveaux liquides diélectriques selon 1) caractérisés en ce qu'ils comprennent de l'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle et au moins un liquide diélectrique de type connu choisi dans le groupe des chlorobiphényles, des alkylchloro biphényles, du trichlorobenzène, des alkylats du benzène ou du biphényle. 3) Nouveaux liquides diélectriques selon 2) caractérisés en ce qu'ils contiennent au moins 10 Z en poids d'éthyl-2 hexanoate d'éthyl-2 hexyle. 4) Nouveaux liquides diélectriques selon 1) 2) ou 3) caractérisés en ce qu'ils contiennent en outre un composé compatible de haute constante diélectrique. 5) Nouveaux liquides diélectriques selon 4) caractérisés en ce que ledit composé est le para-phénoxybenzonitrile. 6) Nouveaux liquides diélectriques selon 4) ou 5) caractérisés en ce qu'ils contiennent 5 à 50 Z en poids dudit composé. 7) Nouveaux liquides diélectriques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisés en ce qu'ils contiennent en outre des stabilisants de type connu tels que notamment des époxydes.