Стеклопластик электроизоляционного назначения

Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и эпоксидных связующих, которые могут быть использованы для герметизации электрорадиотехнических изделий, в том числе катушек индуктивности, высоковольтных катушек разрядников, низковольтных тороидальных трансформаторов, дросселей, переключателей и др. Композиционный материал включает в себя полимерное связующее следующего состава: эпоксидиановая смола, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон и термопластичный модификатор, в качестве которого используют смесь термопластов, состоящую из полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, а также армирующий наполнитель, содержащий 99,9% диоксида кремния, представляющий собой кварцевую ткань, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.: эпоксидиановая смола - 100, полиэфирсульфон - 2,5-10, кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой - 2,5-10, 4,4'-диаминодифенилсульфон - 29-30, кварцевая ткань - 200-210. Результатом является повышение электрической прочности и удельного поверхностного электрического сопротивления композита. 2 табл., 8 пр.

 

Изобретение относится к области создания высокопрочных композиционных материалов, которые могут быть использованы для герметизации электрорадиотехнических изделий, в том числе катушек индуктивности, высоковольтных катушек разрядников, низковольтных тороидальных трансформаторов, дросселей, переключателей и др.

Известен стеклотекстолит электротехнический листовой (ГОСТ 12652-74), в котором используют стеклотекстолит марки СТЭФ первого сорта толщиной 12,0 мм.

К недостаткам данного технического решения относится пониженная прочность при изгибе, относительно низкое удельное объемное электрическое сопротивление и невысокая электрическая прочность.

Известен стеклопластик СПФС, в котором в качестве полимерной матрицы используется полифениленсульфид (ПФС), а в качестве армирующего материала стеклянная ткань Т-10 (Саргсян А.С. Высокопрочные стеклопластики на основе теплостойких и термостойких полимерных связующих для изделий судовой электротехники. [Текст]: дис. …канд. техн. наук: 05.16.09 - СПб., 2016.)

К недостаткам этого стеклопластика относится его невысокая прочность при изгибе, низкая температура стеклования, относительно низкое удельное объемное электрическое сопротивление и низкая электрическая прочность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является стеклопластик профильный электроизоляционный (ГОСТ 27380-87), в котором в качестве связующего используют эпоксиднодиановую смолу, а в качестве наполнителя ровинг из стеклянных нитей Существенным недостатком этого стеклопластика является его относительно низкое удельное поверхностное электрическое сопротивление и пониженная электрическая прочность.

Техническим результатом предлагаемого авторами изобретения является увеличение электрической прочности и удельного поверхностного электрического сопротивления стеклопластика.

Этот технический результат достигают использованием в качестве полимерной матрицы эпоксидиановую смолу, армирующий наполнитель, содержащий 99,9% диоксида кремния, представляющий собой кварцевую ткань, смесь термопластичных модификаторов, состоящую из полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон, при следующем соотношении компонентов, масс, ч.:

Эпоксидиановая смола	100
Полиэфирсульфон	2,5-10
Кардовый полиариленэфиркетон
с фталидной группой	2,5-10
4,4'-диаминодифенилсульфон	29-30
Кварцевая ткань	200-210

Стеклопластик в качестве связующего содержит эпоксидиановую смолу марки ЭД-20 или ЭД-22 ГОСТ 10587-84, в качестве термопластичных модификаторов - полиэфирсульфон марки Ultrason Е 2010 или марки Ultrason Е 2020 Р SR, и кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой, синтезированный в лаборатории Полиариленов №318 ИНЭОС РАН им. А.Н. Несмеянова, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон (ДАДФС) ТУ 6-14-17-95. В качестве армирующего наполнителя используют кварцевую ткань ТС 8/3-К ТУ 6-48-112-94.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый стеклопластик отличается от известного композита использованием в составе эпоксидного связующего ранее неприменяемого термопластичного модификатора, состоящего из полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона и армирующего наполнителя, содержащего 99,9% диоксида кремния, представляющего собой кварцевую ткань. Это позволяет сделать вывод о новизне состава предлагаемого стеклопластика.

Использование в составе предлагаемого стеклопластика полимерной матрицы, состоящей из эпоксидной смолы, модифицированной смесью полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона, армирующего наполнителя, содержащего 99,9% диоксида кремния, представляющего кварцевую ткань, привело к одновременному увеличению его электрической прочности и возрастанию удельного поверхностного электрического сопротивления. В этом авторы усматривают изобретательский уровень предлагаемого ими технического решения.

Пример 1.

В реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают последовательно эпоксидиановую смолу марки ЭД-20. При непрерывном перемешивании поднимают температуру до 80-90°С и перемешивают 10-20 мин. Затем в реактор при работающей мешалке загружают термопластичный модификатор полиэфирсульфон (ПЭС) марки Ultrason Е 2010 и перемешивают в течение 200-240 минут при 80-90°С. Затем температуру поднимают до 165-180°С и добавляют кардовый полиариленэфиркетон с фталидной группой (ПАЭК). Соотношение ЭД-20 и полиэфирсульфона, и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой составляет 100:2,5:2,5. Перемешивание при 165-180°С длится 150-180 минут, после чего температуру понижают до 80-90°С и вводят 4,4'-диаминодифенилсульфон, смешение ведут в течение 20-30 минут (соотношение ЭД-20 и 4,4'-диаминодифенилсульфона 100:30). Температуру снижают до 50-60°С и перемешивают еще 30-40 минут. Готовым связующим пропитывают кварцевую ткань ТС 8/3-К ТУ 6-48-112-94 и полученные препреги формуют методом компрессионного прессования в пресс-форме полузакрытого типа при температуре 170-180°С до достижения необходимой степени отверждения.

Примеры 2-8 осуществляют аналогично примеру 1 с использованием соотношений, представленных в таблице 1.

Свойства стеклопластика по примерам 1-8 в сравнении с прототипом приведены в таблице 2. Условия получения связующего аналогичны примеру 1.

При содержании 4,4'-диаминодифенилсульфона, полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой ниже предельных значений в значительной степени понижается трещиностойкость и температура стеклования стеклопластика, а при содержании выше предельных значений получение стеклопластика затруднено. При содержании кварцевой ниже предельных значений в значительной степени понижается электрическая прочность, удельное поверхностное электрическое сопротивление и удельное объемное электрическое сопротивление, а при содержании выше предельных значений получение стеклопластика затруднено.

Стеклопластик электроизоляционного назначения, включающий в качестве полимерной матрицы эпоксидиановую смолу, армирующий наполнитель, содержащий диоксид кремния, отличающийся тем, что в составе полимерной матрицы применяют смесь термопластичных модификаторов, состоящую из полиэфирсульфона и кардового полиариленэфиркетона с фталидной группой, отвердитель 4,4'-диаминодифенилсульфон, армирующий наполнитель, содержащий 99,9% диоксида кремния, представляющий собой кварцевую ткань, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

Эпоксидиановая смола	100
Полиэфирсульфон	2,5-10
Кардовый полиариленэфиркетон
с фталидной группой	2,5-10
4,4'-диаминодифенилсульфон	29-30
Кварцевая ткань	200-210