Brevet FR2672607A1 — publié le 19920814

Procédé de synthèse de polyester imide lactame électrodéposable et utilisation de ce polyester pour la constitution d'un bain électrophorèse L'invention concerne un procédé de synthèse de polyester imide lactame électrodéposable et l'utilisation de ce polyester pour constituer un bain d'électrophorèse. Les machines électriques tournantes comportent toutes un ensemble de conducteurs interconnectés en enroulement ou bobinage. Pour éviter les courts-circuits entre les différentes parties des enroulements, ou entre ces enroulements et la masse, il est nécessaire d'isoler les conducteurs des enroulements. L'isolation élémentaire (c'est-à-dire entre conducteurs) est généralement réalisée par enrubannage avec recouvrement d'un film isolant sur le conducteur. L'isolation par rapport à la masse est réalisée par une succession d'enrubannages avec recouvrement de rubans isolants constitués d'un tissu de verre, d'un papier de mica et d'un liant organique. Tous ces enrubannages sont réalisés mécaniquement sur le conducteur linéaire pour l'isolation élémentaire, puis mécaniquement ou manuellement sur la section constituée d'un assemblage de conducteurs élémentaires préformés pour corriger l'isolation entre conducteurs et pour l'isolation des parties cintrées par rapport à la masse. Une autre méthode consiste à réaliser l'isolation élémentaire à l'aide d'un vernis chargé d'un matériau isolant, ce qui permet de réaliser cette isolation directement sur le conducteur préformé et de supprimer les différents enrubannages avec recouvrement. Cette méthode procure un gain appréciable en coût de fabrication et garantit une meilleure isolation. Ce type d'isolation peut être réalisé par dépôt électrophorétique d'un vernis fortement chargé. Cependant, il est apparu que ces dépôts présentent les inconvénients suivants - une épaisseur dtisolant variable sur la périphérie du conducteur (profil dit en os de chien), - une tension de claquage insuffisante (de l'ordre de 4,3 kV/mm), - une adhérence cohésive médiocre. Une amélioration sensible des propriétés diélectriques etthermiques de ce type d'isolation peut être obtenue en utilisant un liant polyester imide lactame électrodéposable. Les liants du type polyester imide lactame sont connus dans l'industrie électrique pour leurs qualités remarquables, par exemple par le document FR-2 012 187. Cependant, les synthèses de ce polymère passent immanquablement par une phase stationnaire qui pose des problèmes d'agitation et qui limite de ce fait les synthèses à grande échelle. L'un des buts de la présente invention est de fournir un procédé de synthèse de polyester imide lactame ne nécessitant pas le passage par cette phase stationnaire. Ceci a été obtenu en formant dans un premier temps le polyester lactame, puis dans un deuxième temps le polyimide qui est alors soluble instantanément dans le milieu si la température est correctement ajustée. Un autre but de la présente invention est d'utiliser le polyester imide lactame ainsi élaboré pour effectuer l'isolation de conducteurs électriques par dépôt électrophorétique. En incorporant au bain d'électrophorèse une charge isolante, et notamment une poudre de mica, on peut obtenir un revêtement isolant sans limitation d'épaisseur. Celle-ci est contrôlée par la durée de l'opération d'électrophorèse. La mise au point de la présente invention a été effectuée dans l'établissement de Meyzieu de GEC ALSTHOM SA et dans le Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance du Professeur GRELLET de l'Université Claude Bernard de Lyon. L'invention a donc pour objet un procédé de synthèse de polyester imide lactame, caractérisé en ce qu'il comprend - une première étape consistant à former le polyester lactame à partir d'un mélange de composés correspondant à la fonction ester lactame désirée, - une seconde étape consistant à introduire dans le mélange les composés correspondant à la fonction imide désirée, cette introduction étant effectuée à la température d'estérification du polyimide. L'invention a aussi pour objet l'utilisation du polyester imide lactame obtenu par ce procédé de synthèse pour constituer un bain d'électrophorèse destiné à l'isolation de conducteurs électriques. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails et avantages de celle-ci apparatront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et grâce aux dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 représente un polymère obtenu par le procédé selon l'invention, - la figure 2 représente une réaction chimique effectuée sur le polymère de la figure 1 en vue de le rendre hydrosoluble. Conformément à la présente invention, on forme d'abord le polyester lactame en mélangeant les composés correspondant au produit désiré. Cette estérification se fait selon un cycle de température bien défini correspondant au polyester lactame désiré. Une fois cette estérification réalisée, on porte le milieu à une température donnée et on introduit dans le milieu les composés nécessaires pour obtenir la fonction imide désirée. La température d'introduction de ces composés est choisie de façon que le polyimide qui se forme se solubilise instantanément dans le milieu. On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans un ballon de 3 litres avec un montage pour estérification, on introduit à une température de 1000C : - 8,89% de N-méthylpyrrolidone - 5,94% de méthylènedianiline - 7,86% d'acide itaconique - 2,26% d'éthylèneglycol - 3,8% de néopentylglycol - 23,46% de trihydroxyéthylisocyanurate - 0,17% de tétrabutyltitanate - 2,14% de xylène. les pourcentages sont exprimés en poids. En 2h30, on fait monter progressivement la température pour atteindre 2000C. Lorsque la température atteint au moins 1830C, et que 80% de la quantité d'eau théorique est distillée, on introduit dans le ballon 11,92% de méthylènedianiline, puis 23,69% d'anhydride trimellitique. On élève la température de 200 à 21O0C en 4 heures et on la maintient à 21O0C pour le reste de l'opération de distillation. Quand la distillation est terminée et que l'indice d'acide est situé entre 17 et 27, le polymère est du type représenté à la figure 1. Le produit obtenu et représenté à la figure 1 est insoluble dans l'eau. On peut le rendre hydrosoluble de la manière suivante. On ajoute 9,87% d'acide isophtalique au milieu précédent. L'acide isophtalique réagit avec le polymère représenté à la figure 1, les alcools restant dans le milieu conférant une meilleure souplesse au liant. On laisse la condensation se poursuivre jusqu'à ce que l'indice d'acide soit compris entre 37 et 47. Le polymère obtenu est alors du type représenté à la figure 2. Sa masse moléculaire est de 3000. I1 est alors facile de rendre hydrosoluble cette résine, sur laquelle on a greffé des groupements acides, par neutralisation de ceux-ci à l'aide d'une amine. Pour cela, on doit au préalable solubiliser la résine dans un mélange cosolvant composé de diméthylformamide, de N-méthylpyrrolidone et d'alcool benzylique dans les proportions respectives 1/2/3 à 1000 C. En aucun cas la température ne doit excéder 1200C. Après refroidissement à 800C, la neutralisation peut être réalisée. L'amine de neutralisation peut être par exemple la triéthanolamine, le diméthylaminométhylpropanol ou l'aminométhylpropanol. Les meilleurs résultats ont été obtenus pour un taux de neutralisation de 120% avec la triéthanolamine. L'addition d'eau peut avoir lieu sans inconvénient jusqu'à un extrait sec ES de 5%. On peut se servir de la résine pour procéder à l'électrodé- position d'un revêtement sur des conducteurs préformés en utilisant les méthodes d'électrodéposition connues. Le bain d'électrophorèse utilisé comprendra avantageusement une charge isolante, par exemple une poudre de mica. REVENDICATIONS 1/ Procédé de synthèse de polyester imide lactame, caractérisé en ce qu il comprend - une première étape consistant à former le polyester lactame à partir d'un mélange de composés correspondant à la fonction ester lactame désirée, - une seconde étape consistant à introduire dans le mélange les composés correspondant à la fonction imide désirée, cette introduction étant effectuée à la température d'estérification du polyimide. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des groupements acides sont greffés au polyester imide lactame obtenu. 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les groupements acides sont neutralisés par une amine pour rendre hydrosoluble le polymère imide lactame. 4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - lors de la première étape, les composés du mélange sont le N-méthylpyrrolidone, la méthylènedianiline, l'acide itaconique, l'éthylèneglycol, le néopentylglycol, le trihydroxyéthylisocyanurate, le tétrabutyltitanate et le xylène, - lors de la seconde étape, les composés introduits dans le mélange sont la méthylènedianiline et l'anhydride trimellitique. 5/ Procédé selon la revendication 2 et la revendication 4 prises ensemble, caractérisé en ce que lton fait réagir sur le polyester imide lactame sur l'acide isophtalique. 6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les groupements acides sont neutralisés par la triéthanolamine, le diméthylaminométhylpropanol ou l'aminométhylpropanol. 7/ Utilisation du polyester imide lactame obtenu par le procédé selon l'une des revendications 3 ou 6 pour constituer un bain d'électrophorèse destiné à l'isolation de conducteurs électriques. 8/ Utilisation du polyester imide lactame selon la revendication 7, caractérisée en ce que le bain comprend également une charge isolante. 9/ Utilisation du polyester imide lactame selon la revendication 8, caractérisée en ce que la charge isolante et une poudre de mica.