Пропиточная электроизоляционная эмаль

Изобретение относится к электротехнике, а именно к составам электроизоляционных покрытий и пропиток обмоток электрических машин и аппаратов, работающих при высоких температурах и предназначенных преимущественно для нанесения покрытия окунанием. Электроизоляционная пропиточная эмаль включает полиметилфенилсилоксановый лак, оксиды металлов, акрилатный сополимер, бутиловый эфир уксусной кислоты, силиконовый пеногаситель, реологическую добавку с тиксотропным эффектом и ароматический растворитель. Получают покрытия, обладающие электрической прочностью пленки эмали при переменном (50 Гц) напряжении при температуре 15-35°С и относительной влажности 45-75 % не менее 60 кВ/мм и удельным объемным электрическим сопротивлением пленки эмали в исходном состоянии при температуре 15-35°С относительной влажности 45-75% не менее 1,0·10¹² Ом·см. 1 табл.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к составам электроизоляционных покрытий и пропиток обмоток электрических машин и аппаратов, работающих при высоких температурах, например, для пропитки и одновременной окраски пускорегулирующих аппаратов и других электротехнических изделий, подвергающихся длительному воздействию температур до 130°С.

Известен электроизоляционный термостойкий композиционный состав СПВ-928, содержащий, мас.ч.: кремнийорганическое полимерное связующее (лак КО-928) - 4,0; Муковит - 2,0; оксид хрома - 1,0; оксид алюминия - 0,5; оксид кремния - 0,5; толуол-остальное (Технологическая инструкция на изготовление пропиточных электроизолдяционных составов марок СПВ-928, СПВ-912, СПВ-914, СПВ-555, СПВ-812, 1983 г., с. 5).

Недостатками данного состава являются низкая термостойкость и низкая адгезия к подложке.

Известна композиция для защитного покрытия (RU №2041905, C09D 183/04, 20.08.95). Композиция включает полиметилфенилсилоксан, толуол, тетрабутоксититан, силикат, оксиды металлов и карбид кремния в качестве наполнителя при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиметилфенилсилоксан 25,0÷34,0; тетрабутоксититан 5,0÷11,0; силикат 42,0÷60,0; оксиды металлов 1,0÷5,0; карбид кремния (наполнитель) 3,0÷10, 0; толуол - остальное.

Защитные покрытия, получаемые при нанесении известной композиции на подложку, имеют невысокие электроизоляционные свойства при длительном воздействии температур более 100°С. Кроме того, для изготовления композиции требуется механическая обработка в шаровой мельнице, что усложняет технологию изготовления.

Известна композиция для защитного покрытия, включающая полиметилфенилсилоксан, толуол, оксиды металлов и силикат, наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиметилфенилсилоксан 15,0÷60,0 (в расчете на сухое вещество); оксиды металлов 3,0÷20,0; силикат 4,0÷30,0; наполнитель 20,0÷75,0; толуол - остальное. В качестве наполнителя использован тальк или асбест (RU 2226539, C09D 183/04, 27.10.2009).

Данная композиция позволяет получать термостойкие покрытия с высокими электроизоляционными свойствами. Недостатками композиции являются большая продолжительность сушки (более 3 часов) и высокая температура экспозиции (200°C).

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является кремнийорганическая композиция для электроизоляционного и антикоррозионного покрытия, содержащая в мас. %: полиметилфенилсилоксан 15,0÷60,0; в качестве которого используют промышленные электроизоляционные лаки марок КО-921, КО-922, КО-923 или их смеси, мелкодисперсные оксиды металлов 5,0÷20,0; растворитель (толуол или о-ксилол) 10,0÷30,0 и тетраметилсилан или смесь пропан-бутан в качестве азеотропного вытеснителя, 25,0÷50,0 (RU 2391364, C08L 83/04, C09D 183/04, C09D 5/25, 10.06.2010).

Промышленные электроизоляционные лаки КО-921, КО-922, КО-923 представляют собой 48-52% раствор полиметилфенилсилоксановой смолы в ароматическом растворителе, преимущественно толуоле или ксилоле.

Недостатками данной композиции являются невысокие электроизоляционные характеристики получаемого покрытия, необходимость использования азеотропного вытеснителя (тетраметилсилана или смеси пропан-бутана) для ускорения отверждения композиции и невозможность ее применения другими методами, кроме распыления, например окунанием.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание пропиточной электроизоляционной композиции с простой технологией изготовления, улучшенными электроизоляционными свойствами получаемых покрытий, удобной в эксплуатации, при нанесении любым способом, в том числе окунанием, пневмораспылением, вакуумной пропиткой.

Поставленная задача решается за счет того, что композиция для электроизоляционного защитного покрытия, включающая полиметилфенилсилоксановый лак, мелкодисперсные оксиды металлов, ароматический растворитель, согласно изобретению дополнительно содержит акрилатный сополимер, бутиловый эфир уксусной кислоты, силиконовый пеногаситель и реологическую добавку с тиксотропным эффектом при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полиметилфенилсилоксановый лак	20,0÷65,0
оксиды металлов	10,0÷22,0
акрилатный сополимер	4,0÷9,5
бутиловый эфир уксусной кислоты	3,0÷10,0
пеногаситель	0,3÷1,0
реологическая добавка	0,5÷1,5
ароматический растворитель	остальное

Полиметилфенилсилоксановый лак, входящий в состав композиции, является основой, пленкообразующим компонентом. При использовании данного компонента в меньшем количестве, чем заявлено, наблюдается значительное снижение адгезии покрытия к подложке, покрытие становится хрупким, ухудшаются защитные его свойства; а при использовании повышенных количеств свыше 65% ухудшается термостойкость получаемых покрытий, возможно появление трещин при изменении температуры от -60 до +500°C. В качестве полиметилфенилсилоксанового лака используют промышленные электроизоляционные лаки марок КО-921 или КО-922, КО-923 или их смеси, представляющие собой 48÷52% раствор полиметифенилсилоксановой смолы в ароматическом растворителе.

Оксиды металлов, входящие в состав композиции в заявленном количестве, способствуют образованию на поверхности покрытия прочной пленки. Могут быть использованы оксиды цинка, титана, хрома, кобальта и меди. При введении данного компонента в меньшем количестве ухудшаются защитные свойства покрытия, снижается прочность; а при введении его в повышенных количествах ухудшается адгезия покрытия к подложке.

В качестве акрилатного сополимера может быть использован сополимер БМК-5, представляющий собой сополимер бутилметакрилата и метакриловой кислоты, бисерные полимеры на основе бутилметакрилата и метилметакрилата серии DEGALAN LP (DEGALAN LP 64/12, DEGALAN LP65/12).

Акрилатный сополимер, входящий в состав композиции в заявленном количестве, повышает эластичность покрытия, адгезию и прочность пленки эмали, улучшает внешний вид покрытия. Использование акрилатного сополимера в количестве, меньшем 4%, значительно снижает эластичность и прочность покрытия. Введение данного компонента в повышенном количестве - более 9,5% приводит к резкому увеличению вязкости эмали, что затрудняет получение однородной структуры, к увеличению времени высыхания, снижению эластичности пленки при изгибе и прочности пленки при ударе.

Присутствие в композиции бутилового эфира уксусной кислоты совместно с акрилатным сополимером в заявленных соотношениях позволяет предотвратить желатинизацию (гелирование) эмали при хранении, тем самым увеличить срок хранения, т.е. жизнеспособность.

Примерами подходящей реологической добавки с тиксотропным эффектом являются бентонит или другие глины, представляющие собой модифицированные неорганические вещества, содержащие монтмориллонит - бентоновые глины, Бентон-34, Органобентонит или Claytone AF.

Реологическая добавка, введенная в заявленном количестве, предотвращает капание, скапливание, провисание и стекание пропиточной эмали при нанесении на металлические предметы методом окунания.

Силиконовые пеногасители отличаются экономичностью, малой токсичностью, пожаро- и взрывобезопасны, нелетучи. Рекомендуемые для использования марки пеногасителей: универсальный пеногаситель Пента^®-465, Пента^®-463 (марки А, Б, В), Пеногаситель 139-282. Все они эффективны при производстве различных защитных покрытий на основе кремнийорганического пленкообразующего.

Использование пеногасителей в заявленном количестве позволяет получать равномерные покрытия без включений воздушных пузырьков, а также увеличить полезную емкость и производительность аппаратов, предупредить переливы ценных продуктов.

Из ароматических растворителей используют преимущественно ксилол, толуол, сольвент и др.

Реализация признаков по изобретению, в частности использование в композиции акрилатного сополимера в совокупности с другими ингредиентами в заявленных соотношениях, позволяет получать покрытия, обладающие высокими электроизоляционными свойствами при воздействии высоких температур (до 500°C).

Настоящее изобретение поясняется следующими примерами, которые приведены лишь в качестве иллюстраций.

Электроизоляционная пропиточная эмаль изготавливается следующим образом.

В емкостной аппарат, снабженный мешалкой, загружают расчетное количество орто-ксилола, бутилового эфира уксусной кислоты, акрилатного полимера и 80% от загрузки на операцию лака кремнийорганического КО-921. Перемешивание ведут при комнатной температуре до полного растворения акрилатного полимера (30÷60 мин). Далее загружают Бентон-34 и перемешивают до полного его растворения при комнатной температуре еще 30÷60 мин; затем загружают диоксид титана, лак кремнийорганический КО-921 (оставшиеся 20%) и пеногаситель Пента^®-465. Массу перемешивают в течение 2,5÷3,0 часов, отбирают пробу для определения условной вязкости.

Полученную эмаль проверяют на соответствие требуемым показателям качества. Технические характеристики получаемого покрытия определяют на пластинах из стали марки 08 кп (ГОСТ 16523) размером 35×150 мм и толщиной 0,8-1,0 мм. Окрашивание подготовленных пластин проводят методом окунания в красильную ванну на 1 мин. Пластины сушат на воздухе при комнатной температуре (20°С) в течение 7÷10 мин и далее в сушильном шкафу при температуре 110÷120°С в течение 30 мин.

Для подтверждения заявляемых количественных соотношений ингредиентов, входящих в состав композиции, проведены испытания эмали, результаты представлены в таблице.

Приведенные в таблице данные подтверждают оптимальные соотношения компонентов заявленной композиции, которая позволяет получать защитные покрытия, обладающие высокими электроизоляционными свойствами при воздействии высоких температур до 500°С. Предлагаемая композиция проста в изготовлении, не расслаивается и не гелируется при хранении не менее 6 месяцев и удобна в эксплуатации. Производство композиции для защитного покрытия может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием стандартных технических средств. Эмаль используется для покрытия деталей электротехнических машин и аппаратов методом окунания. Сушку проводят в специальных камерах при температуре 110÷120°С в течение 30 мин.

Выводы по приведенным примерам:

- снижение содержания пленкообразующего приводит к ухудшению таких показателей качества, как условная вязкость, прочность пленки при ударе, электрическая прочность при переменном напряжении и удельное объемное сопротивление (пример 2), повышенное содержание пленкообразующего приводит к повышению продолжительности сушки и снижению эластичности пленки при изгибе (пример 3);

- снижение содержания акрилатного сополимера приводит к уменьшению условной вязкости эмали (пример 4), а повышенное его содержание приводит к резкому увеличению вязкости эмали, что затрудняет получение однородной структуры, к увеличению времени высыхания, снижению эластичности пленки при изгибе и прочности пленки при ударе (пример 5);

- при пониженном содержании оксида металла ухудшается внешний вид покрытия (пример 6), повышенное содержание оксида металла приводит к утолщению получаемой пленки, к увеличению времени высыхания, снижению эластичности пленки при изгибе и прочности при ударе (пример 7);

- снижение содержания пеногасителя приводит к ухудшению внешнего вида получаемого покрытия (пример 8);

- снижение содержания бутилового эфира уксусной кислоты приводит к увеличению времени высыхания (пример 9), а увеличение снижает эластичность пленки при изгибе, прочность пленки при ударе (пример 10).

Приведенное выше описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения представлено лишь в качестве иллюстрации и для пояснения. Оно не является исчерпывающим и не ограничивает настоящее изобретение указанными жесткими рамками. Различные модификации и вариации рецептур могут быть осуществлены на основании сведений, которые приведены в описании, либо они возможны в процессе применения данного изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения были выбраны и описаны с целью разъяснения принципов создания настоящего изобретения и его практического применения. Следует понимать, что объем настоящего изобретения определяется приведенной далее формулой изобретения и ее эквивалентом.

Пропиточная электроизоляционная эмаль, включающая полиметилфенилсилоксановый лак, оксиды металлов и ароматический растворитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит акрилатный сополимер, бутиловый эфир уксусной кислоты, силиконовый пеногаситель и реологическую добавку с тиксотропным эффектом при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полиметилфенилсилоксановый лак	20,0÷65,0
оксиды металлов	10,0÷22,0
акрилатный сополимер	4,0÷9,5
бутиловый эфир уксусной кислоты	3,0÷10,0
силиконовый пеногаситель	0,3÷1,0
реологическая добавка	0,5÷1,5
ароматический растворитель	остальное