Компаунд пропиточный марки КП-200

В настоящее время возникла большая потребность в электроизоляционных компаундах для пропитки обмоток высоконагруженных электрических машин с изоляцией класса нагревостойкости 200-230° С. За рубежом [1] наиболее широко известен компаунд А-3551, выпускаемый фирмой “Изола” (Швейцария), в России подобный компаунды не производятся.

В связи с этим, нами разработан электроизоляционный нагревостойкий пропиточный компаунд марки КП-200, представляющий собой полиорганосилоксановую смолу с целевыми добавками, не содержащий растворителей.

Полиорганосилоксановая смола представляет собой смесь алкил-, арил-, алкенил- и гидридсилоксановых звеньев взятых в определенном мольном соотношении

{(PhSiO1,5)m × (Me2SiO)n × (VinSiO1,5)k × (HSi MeO)l} × (Me3SiO0,5)p, где
Ph - фенил,
Vin - винил,
Me - метил,
m, n, k, l и p - мольные отношения звеньев в олигомере.

Компаунды электроизоляционные.

Процесс производства полиорганосилоксановой смолы с активными атомами водорода и винильными группами у атома кремния [2] состоит из следующих стадий: гидролитическая соконденсация смеси органохлорсиланов, взятых в определенном мольном соотношении; нейтрализация раствора продуктов гидролитической соконденсации с последующей отгонкой растворителя (в ходе отгонки протекает поликонденсация продуктов гидролитической соконденсации).

Для выбора оптимального варианта рецептуры кремнийорганической смолы, нами были синтезированы более десяти вариантов смолы, содержащей различные мольные соотношения алкил-, арил-, алкенил- и гидридсилоксановых звеньев. Основным критерием отбора рецептуры служили физико-механические показатели, приведенные в таблице 1, а именно цементирующая способность и разрушающее напряжение при статическом изгибе, массовая доля нелетучих веществ, визуальный контроль пластин и брусков, полученных после полимеризации компаунда. Лучшая из рецептур, отвечающая оптимальному сочетанию вышеперечисленных показателей, является рецептура кремний органической смолы, содержащая до 30% арилсилоксановых, 20% алкенилсилоксановых звеньев, а арил – и гидридсилоксановых звеньев до 25 %.

При получении полимера для компаунда КП-200 использует реакция гидросилирования, протекающая при повышенных температурах. (150-200° С)

≡ Si – H + CH2 = CH – Si ≡ ≡ Si – CH2 – СН2 – Si ≡

Существенным фактором, определяющим скорость этого процесса при прочих равных условиях (рецептура реагентов, температура реакции), является природа металла и лигандов в каталитическом комплексе.

Для полимеризации компаунда КП-200 нами был проведен поиск более эффективного катализатора, чем Н2РtCl6, инертного при температурах до 80° С и реакционноспособного при температурах выше 140° С. Основными критериями отбора катализатора являются физико-механические показатели компаунда, а именно: изменение вязкости во времени при выдержке компаунда при температуре 50° С, внешний осмотр пластин, полученных после полимеризации.

Для этой цели были опробованы комплексные соединения платины, никеля и меди с различными лигандами и координационными числами, синтезированные в ИОНХ АН России. Использование никелевых и медных каталитических комплексов могло бы позволить заменить дорогостоящие платиновые катализаторы, а также понизить их реакционноспособность при температурах до 80° С. Однако, как показали проведенные исследования, медные и никелевые катализаторы начинают проявлять заметную активность выше 250° С, кроме того, необходимо использовать их в существенно больших (в 10-100 раз) количествах, чем платиновые, что неизбежно приводит к ухудшению диэлектрических свойств отвержденных полимеров.

Проведены исследования каталитических свойств платиновых, никелевых и медных комплексных соединений на оптимизированной рецептуре кремнийорганической смолы, описанной выше. Хорошие результаты дает применение комплексного соединения платины с лигандами, содержащего атомы азота и фосфора. Образцы, полученные ступенчатой полимеризацией при температуре 160° С за 30 мин. (в течение 20 мин. происходит гелеобразование) и при температуре 200° С за 5 часов, представляют собой прозрачный однородный полимер без пузырей и трещин и не имеют поверхностного отлипа.

Литература:

1. А.И. Лебедев, В.А. Минасбекова. Системы изоляции двигателей постоянного тока на рабочие температуры 180-220 ° С. М., 1989. с.341.

2. Л.М. Хананашвили. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимеров. М., Химия, 1998, с.528.