Brevet FR2369660A1 — publié le 19780526

La présente invention a pour objet de nouvelles compositions diélec- triques qui comprennent des liquides isolants électriques de type connu et, à titre caractéristique, au moins un compose choisi parmi la coumarine, ses dérivés alkylés et la dihydrocoumarine et ses dérivés alkylés. Ces compositions peuvent être utilisées dans les condensateurs, les transformateurs et tout autre appareillage électrique. On sait que les liquides qui sont employas comme isolants dans l'appareillage électrique doivent réunir un certain nombre de propriétés qui sont, outre une permittivitê adaptée à chaque usage, une faiblc conductivite initiale et après vieillissement, une bonne résistance a la décomposition thermique, une faible tension de vapeur, un bas point de congélation, etc. De nombreux produits sont déjà utilisés, seuls ou en mélange, comme liquides diélectriques ; l'huile minérale, les diphényles chlorés, certains esters d'acides organiques en sont quelques exemples. Ils présentent certes l'ensemble des caractéristiques nécessaires a leur emploi dans l'appareillage electrique. Mais rares sont ceux dont toutes les propriétés exiges se situent simultanément à un niveau optimal. C'est ainsi par exemple que des liquides dielectriques de faible conductivité et/ou résistants à la décomposition thermique ont une permittivite jugée un peu faible, au moins pour certaines applications. Il a maintenant été trouve des composts qui conviennent particuliere- ment bien pour augmenter la permittivité des liquides diélectriques sans altdrer sensiblement leur stabilité. L'invention a en effet, pour objet l'utilisation de coumarine, de dihydrocoumarine et de leurs dérivés alkylés en.position 3 ou-4 comme constituants de compositions dielectriques; Pour la commodité de l'expose, on emploiera ci-après l'expression "coumarine ou dérivé" pour désigner tous les produits précités pris en général. La coumarine, la 3-4 dihydrocoumarine et leurs dérivés alkylés en position 3 et/ou 4 sont des composés connus en eux-mêmes dont la préparation est décrite dans la littérature. La coumarine et la 3,4 dihydrocoumarine employées seules ou en mélange sont spécialement intéressantes. Toutefois, leurs derivés alkylés en position 3 et/ou 4 , notamment ceux dans lesquels le ou les radicaux alkyles contiennent au plus 6 carbones peuvent être utilisés. La coumarine est un solide cristallin blanc fondant à 680C dont la constante diélectrique, mesurée sous 50 Hz, est de 33,5 â 90 C. La dihydrocoumarine est un liquide incolore qui se prend en masse à 230C et dont la constante diélectrique est de i8,1 à 900C. Le mélange à environ 80 Z de dihydrocoumarine et 20 % de coumarine est prochede l'eutectique. Son point de fusion est de 7,50C ; sa constante diélectrique est de 20,4 9 900C. On a évalué la stabilité thermique et chimique de ces composés en examinant l'évalution de la conductivité de compositions en contenant, en fonction du vieillissement. A cet effet on a préparé des liquides en dissolvar.t diverses proportions de coumarine ou dihydrocoumarine dans du phtalate de di(éthyl-hexyle) (liquide diélectrique connu), on a soumis ces liquides 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 leurs pertes diélectriques (tg#) sous 50 Hertz. Les résultats obtenus apparaissent dans les tableaux 1 et 2 ci-après. Tableau 1 Vieillissement sous azote à 150 C Composition des Phtalate seul 96 % phtalate 92,5 % phtalate 94 % phtalate liquides (% en poids) (témoin) 4 % coumarine 7,5 % coumarine 6 % dihydrocoumarine # à 90 C sous 4,4 5,0 5,49 4,96 50 Hertz. E s s a i s d e v i e i l l i s s e m e n t Durée tg # (%) Durée tg # (%) Durée tg # (%) Durée tg # (%) (heures) à 150 C (heures) à 150 C (heues) à 150 C (heures) à 150 C 0 1,7 0 7,2 0 8 0 5,8 24 0,4 17 4,3 2 4,8 16 4,7 64 0,5 41 4,4 66 6 88 5,9 136 0,6 89 4,9 114 6,4 138 7,2 184 0,65 161 5,3 162 7,2 184 9,2 232 0,85 209 5,6 234 8,4 256 11,5 304 1,04 257 6 282 9,4 285 13 352 1,16 329 6,6 330 11 304 13,5 400 1,24 379 11 402 12,5 352 15,2 472 1,50 425 11 452 13,2 424 16 500 1,65 497 10,6 498 14 472 17 545 12 570 16 520 18 Tableau 2 Vieillissement à l'air à 125 C Composition des Phtalate seul 96 % phtalate 92,5 % phtalate 93 % phtalate liquides (% en poids) (témoin) 4 % coumarine 7,5 % coumarine 7 % dihydrocoumarine # à 90 C sous 50Hz 4,4 5,0 5,04 5,49 E s s a i s d e v i e i l l i s s e m e n t Duree tg # (%) Durée tg # (%) Durée tg # (%) Durée tg # (%) (heures) à 125 C (heures) à 125 C (heures) à 125 C (heures) à 125 C 0 1,3 0 8,8 0 16 0 5,7 18 1,9 17 11,4 16 20 2 1,9 42 2,3 41 10,4 88 21,5 20 3,8 114 3,9 113 13,5 136 24 44 5,9 210 4,9 161 15,4 184 29 90 7,2 282 5,9 209 18,4 256 38 162 7,2 331 7,2 281 23 304 46 190 7,2 378 10,2 329 28 352 53,8 210 7,5 450 13,8 377 33 424 62 258 7,5 500 17,4 449 37,5 474 74 330 6,3 500 42 520 84 354 7 378 7,4 426 9 500 15 Ces chiffres font apparaitre une stabilité satisfaisante des composés étudiés d'autant plus que les pertes diélectriques du liquide support ont une influence sur les résultats globaux obtenus pour les compositions et que, par ailleurs, ces pertes croissent normalement avec la constante diélectrique du milieu.En outre les températures d'essais sont supérieures aux tempzratu- res d'application pratique. Suivant l'invention on utilise la coumarine ou dérivé dans les liquides diélectriques de type connu, tels que les chlorodiphényles, les alkylats du benzène ou du diphényle, les esters d'acides organiques pourvu que ces adjuvants soient solubles dans lesdits liquides dans les proportions désirées. Leur emploi est avantageux notamment dans les esters d'acides aromatiques, en paxticulLer les phtalates comme le phtalate de di(éthyl-hexyle) ou de diisobutyle. L'adjonction des composés entrant dans le cadre de l'invention permet d'augmenter la permittivité globale des compositions finales jusqu'au niveau désiré. La quantité de coumarine ou dérivé à mettre en jeu est fonction de la valeur choisie pour cette permittivité.On tient également compte de la limite de solubilité de l'adjuvant à la température la plus basse prévue pour l'application pratique. D'une manière générale on peut introduire une quantité de ces produits comprise entre 1 et 40 Z du poids des compositions finales sans que ces limites aient d'ailleurs un caractere critique et restrictif ; on obtient ainsi une gamme d'imprégnants diélectriques répondant à de nombreux exigences d'application. Les compositions selon l'invention, qui s' obtiennent par simple mélange des constituants, à une température à laquelle la coumarine ou dérivé est à l'état liquide, sont soumise avant usage, à un traitement classique dans le domaine des diélectriques, par exemple par des terres activées. On peut par ailleurs incorporer éventuellement dans lesdites compositions des adjuvants usuels, tels que des produits susceptibles d'abaisser la tension superficielle du liquide comme les huiles de silicone, des anti-oxydants ou encore des substances épurantes telles que des époxydes. On décrit ci-après, en se référant aux schémas annexés, quelques exemples d'application des compositions selon l'invention. 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 matières plastiques 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 éliment 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'une composition contenant 92,5 Z de phtalate de di(éthyl-hexyle) et 7,5 Z de coumarine. 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 a basse et haute tension sont isolées par un matériau diélectri- que solide, tel que du papier. La cuve du transformateur est rempli d'une composition contenant 94 % de phtalate de dioctyle et 6 7. de dihydrocoumarine. Le liquide comble toutes les cavités et imprègne les enroulements et autres parties de l'appareillage pouvant autre imprégnées. Bien entendu objet de l'invention peut également s'appliquer à toute autre construction d'appareillage de type connu. REVENDICATIONS 1) Des compositions diélectriques liquides, utilisables notamment dans les con densateurs et transformateurs, caractérisées en ce qu'elles comprennent au moins un liquide diélectrique de type connu et au moins un composé choisi parmi la coumarine, la 3,4 dihydrocoumarine et leurs dérivés alkylés en position 3 etc ou 4. 2) Des compositions selon 1) caractérisées en ce que le ou les radicaux alkyles contiennent au plus 6 carbones 3) Des compositions selon 2) caractérisées en ce que l'ester d'acide organique est un phtalate. 4) Des compositions selon 3 > caractérisées en ce que le phtalate est le phtala te de di(éthal-hexyle) ou de diisobutyle. 5) Des compositions selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisées en ce qu'elles contiennent 1 ji 40 Z en poids d'au moins un com posé choisi parmi la coumarine, ses dérivés alkylés et la dihydrocoumarine. 6) Des compositions selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisées en ce qu'elles contiennent 1 à 40 % en poids d'au moins un com posé choisi parmi la coumarine, la 3,4 dihydrocoumarine et leurs dérivés alkylés en position 3 et ou 4. 7) Des compositions selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisées en ce qu'elles contiennent en outre des adjuvants usuels tels que des produits susceptibles d'abaisser la tension superficielle des liqui des, des anti-oxydants ou des substances epurantes,