ТЕРМОСТОЙКАЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИДИМЕТИЛВИНИЛСИЛОКСАНОВОГО КАУЧУКА
HEAT-RESISTANT ELECTRICALLY INSULATING COMPOSITION BASED ON POLYDIMETHYL VINYL SILOXANE RUBBER

Изобретение относится к области разработки силоксановых электроизоляционных композиций, способных использоваться для защиты от обратных токов элементов силовой полупроводниковой техники типа Т-253-500, - 353-800 в условиях токовой нагрузки при повышенных температурах.
Известна композиция на основе силоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, оксид цинка и вулканизующий агент - пероксид о-метилбензоила при следующих соотношениях компонентов, масс.ч.:
силоксановый каучук
- 100
диоксид кремния
- 10-150
оксид цинка
- 0,01-20
пероксид о-метилбензоила
- 0,1-10.
2
Вулканизаты такой композиции сохраняют хорошие физико-механические свойства в среде воздуха при температуре до 300°С (JP 3464581 В, С08K 13/02, Н01В 3/46, опубл. 10.11.03). Однако, по данным авторов настоящей заявки, такие вулканизаты не обеспечивают защиту в изолирующем слое от обратных токов при температуре выше 25°С.
Известна композиция на основе силоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель, гидроокись алюминия, вулканизующий агент- органическую перекись и термостабилизатор - триоксид сурьмы при следующих соотношениях ингредиентов, масс.ч.:
силоксановый каучук
- 100,
диоксид кремния
- 1-100,
гидроокись алюминия
- 30-300,
триоксид сурьмы
- 0,1-50
вулканизующий агент
- 0,1-10.
(JP 3385801, С08K 3/22, Н01В 3/46, опубл. 10.03.03 г.).
Композиция применима для изготовления высоковольтных электрических изоляторов, характеризующихся повышенной стойкостью к эрозии, дуговому разряду. Вулканизаты сохраняют хорошие физико-механические показатели до 320°С, однако, они обеспечивают защиту от обратных токов при температуре не выше 40°С.
2
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому положительному результату является композиция на основе 100 масс.ч. полисилоксана, содержащего в одной молекуле по крайней мере две винильные группы, связанные с атомом кремния, полиорганогидридсилоксан, содержащий в одной молекуле по меньшей мере 3 атома водорода, каждый из которых связан с атомом кремния, в таком количестве, чтобы 0,5-5 атомов водорода приходилось на одну алкенильную группу в полисилоксане; 10-150 ч. диоксида кремния, 1-20 ч. диоксида титана и каталитическое количество катализатора отверждения на основе платины. Композицию используют в качестве электроизолирующего материала (JP 3299669 В, С08K 3/22, C08L 83/07, опубл. 08.07.02 г.). Она обладает высокой термостойкостью, однако не обеспечивает защиту от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при температуре более 45°С.
Задачей данного изобретения является разработка отверждаемой термостойкой электроизоляционной композиции на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука, обеспечивающей защиту в изолирующем слое от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при более высокой температуре.
Поставленная задача достигается тем, что в композиции на основе полидиметилвинилсилоксанового каучука, включающей полиорганогидридсилоксан, кремнеземный наполнитель, катализатор отверждения на основе платины и термостабилизатор, в качестве термостабилизатора она содержит 1,2-дигидроксиантрахинон (ализарин) при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:
полидиметилвинилсилоксановый каучук
- 100,
полиорганогидридсилоксан
- 8-15,
кремнеземный наполнитель
- 2-10,
1,2-дигидроксиантрахинон
- 10-20,
катализатор отверждения
- (2-8)·10<sup>-4</sup>
-3
Композиция может дополнительно содержать пигмент - свинцовый сурик в количестве 1-5 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, инертный наполнитель - сульфат бария в количестве 5-15 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, а также стабилизатор катализатора отверждения в количестве (0,2-2)·10 масс.ч.
Для лучшего распределения 1,2-дигидроксиантрахинона в смеси его целесообразно вводить предварительно смешанным с циклогексанолом, который используют в количестве 8-15 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука. Композицию получают смешением компонентов в смесительном оборудовании, например в краскотерке, шаровой мельнице или валиковом смесителе при температуре окружающей среды до получения однородной массы.
Полученную смесь подвергают вулканизации при 170°С в течение 3-5 часов.
В качестве полидиметилвинилсилоксанового каучука могут быть использованы, например, каучук марки СКТНВ-04 (СТП 38.71-512-85), каучук марки СКТНВ-2 (ТУ 38.103634-87), каучук марки СКТНФТ-ЮВ (ТУ 38.103697-89).
В качестве полиорганогидридсилоксана могут быть использованы, например, полимеры таких марок, как ГКЖ 136-41 (ГОСТ 10834-76), ГЮК-136-157 М (ТУ 6-02-694-7), ГКЖ 161-74 (ТУ 6-02-910-74).
В качестве кремнеземного наполнителя используют, например, аэросил А-175, А-200, А-300, А-380 (ГОСТ 14922-77).
В качестве стабилизатора катализатора отверждения могут быть использованы производные ацетилена, например диметилэтинилкарбинол, а также производные алифатических изоцианидов.
В качестве катализатора отверждения может быть использована, например, платинохлористоводородная кислота, платино-винилсилоксановый комплекс.
Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое техническое решение.
Пример 1
-4
2
В шаровой мельнице при температуре окружающей среды проводят смешение 100 г каучука марки СКТНВ-2 с вязкостью 20 пуаз, 5 г аэросила А-300, 20 г ализарина, 10 г полиорганогидридсилоксана марки ГКЖ-136-41 и 4·10 г хлористоводородной платины в течение 1 часа. После выдержки композиции при 170°С в течение 5 часов вулканизаты имеют прочность при разрыве 10 кг/см и относительное удлинение 125%. При испытаниях вулканизатов композиции на защиту в изолирующем слое от обратных токов получены положительные результаты при 100°С, 125°С и 190°С.
Состав и свойства данной композиции и композиций по другим примерам сведены в табличную форму (см. таблицы 1, 2).
Таким образом, как видно из данных, приведенных в таблицах, предлагаемая композиция является термостойкой электроизоляционной композицией, обеспечитающей защиту в изолирующем слое от обратных токов элементов силовых полупроводниковых приборов при температуре до 190°С включительно.
Таблица 1
Состав полученных композиций
Состав
№ примера, количество масс.ч.
1
2
3
4
5
6
СКТНВ - 04
100
100
CKТHB - 2
100
100
СКТНФТ-10В
100
100
ГКЖ - 136-41
10
12
8
ГКЖ - 161-74
10
15
10
ГКЖ - 136-157 М
3
Аэросил А - 300
5
2
6
6
Аэросил А - 175
10
Платинохлористоводородная кислота
4·10<sup>-4</sup>
3·10<sup>-4</sup>
2·10<sup>-4</sup>
6·10<sup>-4</sup>
Платино-винилсилоксановый комплекс
5·10<sup>-4</sup>
8·10<sup>-4</sup>
Свинцовый сурик
1
3
5
Сульфат бария
8
10
5
15
Диметилэтинилкарбинол
1·10<sup>-3</sup>
2·10<sup>-5</sup>
1,5·10<sup>-3</sup>
Фенилизоцианид
2·10<sup>-3</sup>
Циклогексанол
10
15
8
12
9
1,2-дигидроксиантрахинон
20
10
20
15
20
10
Таблица 2
Свойства полученных вулканизатов
№ примера
Исходные физико-механические показатели
Физико-механические показатели после термообработки 350°С/сутки
Эффективность защиты в изолирующем слое от обратных силовых токов при
Р, кг/см<sup>2</sup>
L,%
Р, кг/см<sup>2</sup>
L, %
100°С
125°С
190°С
1
10
125
13
110
+
+
+
2
12
110
14
105
+
+
-
3
10
100
12
90
+
+
+
4
11
120
13
105
+
+
-
5
12
120
14
95
+
+
-
6
12
150
14
110
+
-
-