ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЗАЛИВОЧНО-ПРОПИТОЧНЫЙ КОМПАУНД
ELECTRICAL INSULATING PILLING AND IMPREGNATION COMPOUND

Изобретение относится к области электротехники, в частности к эпоксидным низковязким заливочно-пропиточным компаундам, используемым для электроизолирования и упрочнения путем заливки высоковольтных блоков питания, трансформаторов, для герметизации и защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры от механических воздействий.
Известны эпоксидные заливочные компаунды на основе эпоксидной диановой смолы, активного разбавителя - смолы ДЭГ-1 (диглицидилового эфира диэтиленгликоля), полиамидной смолы Л-20 и минеральных наполнителей, применяемые для заливки электрических разъемов, гермовводов (ОСТ 92-1006-77). Однако эти компаунды являются высоковязкими системами, при заливке которых требуется подогрев и вакуумирование, обеспечивающие получение герметичной электроизоляции с минимальной пористостью.
Известен электроизоляционный заливочный компаунд, содержащий эпоксидную диановую смолу, низкомолекулярную полиамидную смолу, два активных разбавителя: триглицидиловый эфир полиоксипропилентриола и моноглицидиловый эфир н-бутанола, алифатический амин. Патент РФ №2343577, МПК Н01В 3/18, C08L 63/04, 10.01.2009. Данный состав обеспечивает получение компаунда с низкой вязкостью и высокой термостойкостью. Однако использование в качестве отвердителя алифатического амина не позволяет существенно увеличить его жизнеспособность, а применение менее активного отвердителя (ароматического амина) ограничено, т.к. данный класс веществ находится, как правило, в твердом состоянии и его растворение в активных разбавителях крайне затруднительно.
Известен заливочный компаунд ЭК-29, предназначенный для пропитки и заливки высоковольтных блоков электрофизических приборов, содержащий эпоксидиановую смолу (100 мас.ч.), пластификатор-разбавитель олигоэфиракрилат МГФ-9 (50 мас.ч.), отвердитель мета-фенилендиамин (20 мас.ч.). Авторское свидетельство СССР №1558239, МПК H01G 4/32, 15.10.1994. При переработке данного компаунда обеспечивается возможность растворения твердого мета-фенилендиамина в инертном олигоэфиракрилате МГФ-9. Недостатком данного компаунда является высокая собственная вязкость олигоэфиракрилата МГФ-9, которая существенно превышает значение вязкости активных разбавителей, что уменьшает эффект общего снижения вязкости компаунда при его разбавлении (особенно при низких температурах). Относительно короткая жизнеспособность компаунда прототипа не позволяет проводить длительные режимы пропитки электротехнических изделий. Отсутствие химической связи между инертным олигоэфиракрилатом МГФ-9 и эпоксидной матрицей может приводить к десорбции пластификатора из объема компаунда в окружающую среду, что может снизить стабильность свойств отвержденного компаунда (особенно при высокой температуре). Это может снижать технологические свойства компаунда при его переработке и стабильность эксплуатационных свойств.
Наиболее близким техническим решением является электроизоляционный заливочно-пропиточный компаунд, предназначенный для пропитки и заливки высоковольтных блоков питания, трансформаторов, содержащий эпоксидиановую смолу (100 мас.ч.), пластификатор-разбавитель олигоэфиракрилат МГФ-9 (25 мас.ч.), активный разбавитель моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва Лапроксид 301Б (25 мас.ч.), отвердитель мета-фенилендиамин (25 мас.ч.). Патент РФ №2672094, МПК Н01В 3/40, C08L 63/00, 12.11.2018. При переработке данного компаунда так же обеспечивается возможность растворения твердого мета-фенилендиамина в инертном олигоэфиракрилате МГФ-9. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком данного компаунда является необходимость обеспечения возможности растворения твердого мета-фенилендиамина в инертном олигоэфиракрилате МГФ-9. Высокая собственная вязкость олигоэфиракрилата МГФ-9 существенно превышает значение вязкости активных разбавителей, что уменьшает эффект общего снижения вязкости компаунда при его разбавлении (особенно при низких температурах). Для обеспечения возможности растворения твердого мета-фенилендиамина в инертном олигоэфиракрилате МГФ-9 необходимо поддержание высокой температуры (не менее 60°С) в течение длительного времени (не менее 4-х часов) при интенсивном перемешивании. Поскольку активность мета-фенилендиамина существенно повышается при высоких температурах, то для обеспечения приемлемого уровня жизнеспособности жидкого компаунда необходимо охладить полученный раствор мета-фенилендиамина в инертном олигоэфиракрилате МГФ-9 до температуры не более 35°С. Процесс растворения и дальнейшего охлаждения мета-фенилендиамина приводит к существенным энерго- и трудозатратам, а также к существенному увеличению длительности технологического процесса. При этом отсутствие химической связи между инертным олигоэфиракрилатом МГФ-9 и эпоксидной матрицей может приводить к десорбции пластификатора из объема компаунда в окружающую среду, что может снизить стабильность свойств отвержденного компаунда (особенно при высокой температуре). Это так же может снижать технологические свойства компаунда при его переработке и стабильность эксплуатационных свойств. Существенным недостатком применения мета-фенилендиамина является тот факт, что он ядовитое вещество (п. 6.1 ГОСТ 5826-78 «Реактивы. м-фенилендиамин. Технические условия») и требует выполнения специальных требований для работы, что так же усложняет процесс его использования в составе компаунда.
Задачей изобретения является создание компаунда, отличающегося от прототипа возможностью проведения технологического процесса приготовления компаунда при температуре не требующей, как правило, подвода дополнительного тепла, т.е. от 25 до 35°С, при сохранении требуемого для проведения длительного процесса пропитки электротехнических изделий уровня жизнеспособностью, низкой исходной вязкостью, высокой электропрочностью и отсутствием в составе ядовитых веществ.
Техническим результатом изобретения является улучшение технологических свойств компаунда при его переработке, т.е. снижение температуры и длительности его приготовления, и снижении его начальной вязкости и увеличение его жизнеспособности, повышение электрической прочности отвержденного компаунда.
Технический результат достигается за счет того, что электроизоляционный заливочно-пропиточный компаунд, включающий эпоксидиановую смолу, активный разбавитель моноглицидилового эфира бутилцеллозольва Лапроксид 301Б, содержит отвердитель полиоксипропиленамин Джеффамин D-230, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
эпоксидная смола ЭД-22: 100;
отвердитель полиоксипропиленамин Джеффамин D-230: 38,7;
моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва Лапроксид 301Б: 20.
Электроизоляционный заливочно-пропиточный компаунд готовили следующим образом. В качестве эпоксидной основы применяли смесь эпоксидной диановой смолы ЭД-22 в количестве 100 мас.ч., активного разбавителя моноглицидилового эфири бутилцеллозольва Лапроксид 301Б, в количестве 20 мас.ч. В качестве отвердителя аминного типа использовался полиоксипропиленамин Джеффамин D-230 в количестве 38,7 мас.ч.
Для экспериментального определения характеристик предлагаемого компаунда готовили состав следующим образом. Смешивали навеску эпоксидной диановой смолы ЭД-22 с навеской Лапроксида 301Б при температуре 25°С для получения эпоксидной основы. Соединяли эпоксидную основу и отвердитель полиоксипропиленамин Джеффамин D-230 и тщательно перемешивали. Жизнеспособность определялась при температуре 25 и 35°С как время, за которое вязкость компаунда достигала значения не позволяющего провести качественную пропитку электротехнического изделия с плотной упаковкой компонентов. Приготовленный компаунд заливался в формы с антиадгезивной смазкой для получения дисков диаметров 100 мм и толщиной 2 мм для измерения диэлектрических характеристик.
За счет применения жидкого отвердителя полиоксипропиленамина Джеффамина D-230 реализуется возможность исключения из процесса приготовления компаунда стадии растворения ароматического амина при высокой температуре (не менее 60°С) и дальнейшее охлаждение полученного раствора до температуры не менее 35°С, что обеспечивает сокращение общей длительности процесса приготовления компаунда (не менее 6 часов), увеличение жизнеспособности при более низкой температуре переработки (от 25 до 35°С) до 4 часов (у прототипа 2 часа при 43°С) и снижение начальной вязкости компаунда относительно прототипа в 5 раз (при 35°С с уровня в 444 сП до 84 сП). При нижней температурной границе (25°С) переработки компаунда вязкость составила 150 сП, что ниже вязкости прототипа (измеренной при более высокой температуре 35°С), в 3 раза. Поскольку в составе активного разбавителя присутствуют эпоксидные группы необходимо увеличить количество отвердителя, относительно эпоксидной смолы, пропорционально количеству этих групп. Для отвержденного компаунда с добавкой активного разбавителя наблюдается увеличение электрической прочности на 25% относительно прототипа (с 21 до 27 кВ/мм). Таким образом, улучшаются технологические свойства компаунда при его переработке, т.е. начальная вязкость и жизнеспособность, а также повышается электрическая прочность отвержденного компаунда. При этом существенно сокращается общее время приготовления компаунда и исключается из состава компаунда ядовитое вещество.
Благодаря повышенной электропрочности, низкой вязкости и большой жизнеспособности, сокращенной длительности процесса приготовления компаунда и отсутствию в составе компаунда ядовитых веществ, компаунд по предлагаемому изобретению целесообразно применять для пропитки и заливки плотноупакованных высоковольтных элементов, требующих пропитку в течение длительного времени и низкотемпературного отверждения (при этом возможно использование более простого технологического оборудования без применения специальных устройств и процедур, необходимых при работе с ядовитыми веществами).