Получение и свойства электроизоляционных лаков для эмалирования проводов, страница 4

В ИК спектре аддукта ТБТ и ТГЭИЦ присутствуют интенсивные полосы поглощения при ~1700и ~1580 см-1. О включении ТГЭИЦ в состав аддукта свидетельствует существенное уменьшение интенсивности полос поглощения гидроксильных групппри ~3400 см-1. Термодеструкция аддукта протекает в узком интервале температур и характеризуется только одним пиком. Соответствующий пик термодеструкции ТГЭИЦ находится при температуре 288 °С. Таким образом, температура термодеструкции аддукта (319 °С) более чем на 30 °С выше, чем ТГЭИЦ.Наличие единичного узкого пика на дифференциальной кривой ТГА позволяет предположить, что аддукт представляет собой индивидуальное соединение, практически не содержащее примеБолее термостойкий аддукт образует пентаэритрит, хотя третьему пику потери массы (344 °С) предшествуют два пика при 125 и 276 °С.Наиболее термостойким является аддукт ТБТ с синтезированным намиимидом на основе изометилтетрагидрофталевого ангидрида и моноэтаноламина.

Температура деструкции наиболее термостойкого аддукта составляет 528°С.19В ИК-спектре исходного аддукта идентифицированы три полосы поглощениякарбонильных групп имидного цикла при 1640 см-1 и 1590 см-1 и слабая полосапри 1720 см-1.Таким образом, соединения ТБТ с диэтиленгликолем, трис-(2гидроксиэтил)-изоциануратом и имидом на основе тримеллитового ангидрида имоноэтаноламина могут заменить ТБТ в катализе процессов переэтерификациии полипереэтерификации для снижения эффекта отравления катализатора дожига отходящих газов в эмальагрегатах.Помимо каталитической функции ТБТ в эмальлаках выполняет роль агентасмачивания.

С целью снижения содержания ТБТ в рецептуре лака нами исследован ряд веществ, которые могли бы выступать в качестве эффективных агентов смачивания в том числе и при повышенных температурах. Выявлено, чтонаилучшие результаты при смачивании меди полиэфирным эмальлаком достигаются при введении в рецептуру добавки Аддитив-Ф на основе низкомолекулярной п-третбутилфенолоформальдегидной смолы (рис. 8).Рис.

8. Зависимость межфазного натяжения на границе раздела полиэфирный лак/медь от добавки: 1 – ТБТ, 2 - ТБТ+этиленгликоль; 3 ТБТ+диэтиленгликоль; 4 - ТБТ+триэтиленгликоль; 5 – Аддитив-Ф.Аддукт ТБТ и триэтиленгликоля обладает большей активностью при малых концентрациях, но в силу худшей растворимости в эмальлаке, при большихконцентрациях уступает аддукту ТБТ и диэтиленгликоля. Аддукт с этиленгликолем характеризуется практически такой же поверхностной активностью, каки ТБТ. Это, видимо, связано с образованием циклов в молекуле аддукта, чтосущественно снижает его поверхностную активность.Однако, по своей поверхностной активности титансодержащие ПАВ уступают добавке Аддитив-Ф (введение около 0,5 масс.

% добавки позволяет снизить межфазное натяжение более чем на 5 мН/м). Оптимальная концентрацияАддитива-Ф лежит в области 0,5-1,0 масс. %. Введение большего количества20добавки не дает существенного выигрыша в снижении межфазного натяжения,но вызывает снижение физико-механических свойств эмалированного провода.Полимерное покрытие становится более хрупким, снижается эластичность исопротивление истиранию.Существенную проблему составляет улучшение смачивания поверхностиалюминиевой проволоки эмальлаками в виду низкого значения её свободнойповерхностной энергии.

При смачивании алюминия добавка Аддитив-Ф малоэффективна (перепад межфазного натяжения не превышает 0,4 мН/м). В тожевремя оксиэтилированные нонилфенолы марки АФ с различной молекулярноймассой дали больший эффект (рис. 9).123Рис. 9. Зависимость межфазного натяжения эмальлака на алюминии отконцентрации добавок марки АФ: 1 – АФ-9-12, 2 – АФ-9-10; 3 – АФ-9-6Молекулярная масса нонилфенола возрастает от АФ-9-6 к АФ-9-12. В таком же порядке ухудшается смачивание. Однако при отверждении лаковойплёнки с введённой добавкой АФ-9-6 наблюдается её интенсивная миграция вверхние слои и испарение, что приводит к существенному ухудшению смачивания и образованию областей дефектов покрытия.

В то же время более высокомолекулярные добавки, характеризующиеся большим значением температуры кипения, испаряются менее интенсивно, что положительно сказывается навнешнем виде провода. Лучшими показателями обладали провода, эмалированные лаком с введённой добавкой АФ-9-12, что свидетельствует о факте повышения поверхностной активности нонилфенола с ростом температуры и облегчении микрации молекул ПАВ к границе раздела.Ключевыми характеристиками эмалированных проводов являются температурный индекс и стойкость к воздействию теплового удара.

Для их повышения в эмальлаки вводили термостабилизаторы: пара-третбутилфенольные смолы с молекулярной массой ∼ 730 (Ф1) и ∼ 880 (Ф2), и алкилфенольную смолу наоснове уротропина с молекулярной массой ∼ 1200 (Ф3).21OHOHOH-CH -OCH 22-CH-OCH 22HOH C2-CH OH2nC(CH 3)3C(CH )33C(CH )3 3Ф1 и Ф2OHHNCH2 2OH-CH - NHCH 22OH--CH 2-CH - NH22mnRRгде R=H,Alk,ArRФ3В растворы полиэфиров добавки вводили в количестве 0.25, 0.5, 1.0,1.5 масс.

%. Добавки Ф1 и Ф2 в данных количествах растворяются полностью.Добавка Ф3 в полиэфирах растворяется ограниченно. Эффективность термостабилизаторов оценивали методом ТГА (рис. 10,11).Рис. 10. Зависимость ТГИ полиэфираП1 от концентрации термостабилизаторовРис. 11. Зависимость ТГИ полиэфизоцианурата П2 от концентрации термостабилизаторовТермостабилизирующий эффект пара-третбутилфенольных смол для немодифицированных полиэфиров снижается с ростом их молекулярной массы.

Сдругой стороны, эффект термостабилизации добавками снижается по мере увеличения степени модифицирования полиэфира гетероциклами, которые такжеоказывают стабилизирующее действие на термостойкость полимера. Определяющим фактором стабилизации является кислотность фенольной гидроксильной группы, а повышение стехиометрического коэффициента ингибирования,пропорционального величине молекулярной массы стабилизатора, не дает никакого эффекта. Максимум на кривых последовательно сдвигается в сторонубольших концентраций стабилизатора с увеличением степени модифицирования полиэфира гетероциклами.22Снижение эффекта ингибирования в области малых концентраций на кривых ТГА для олигоэфиризоциануратимида П3 свидетельствует о несимбатномстабилизирующем эффекте добавок и азотных гетероциклов, однако при повышении концентрации добавок стабилизирующий эффект несколько повышается, хотя результирующий эффект в этом случае несущественен.Таким образом, ощутимый термостабилизирующий эффект (12-15 °С) отвведения пара-третбутилфенольных смол наблюдается для немодифицированных полиэфиров.

Модифицирование полиэфиров азотными гетероцикламиприводит к снижению стабилизирующего эффекта этих добавок, и в некоторыхслучаях к снижению термостойкости полимерной системы.Глава 4. Испытания эмальпроводовВ главе описаны основные требования к эмалированным проводам и методы их испытаний.На основании приведённых результатов исследования разработана общаяконцепция получения лаков для эмалирования проводов классов нагревостойкости 130, 155, 180 °С для переработки на современных высокоскоростныхэмальагрегатах. Результаты испытания эмалированных проводов представленыв табл. 4Таблица 3.

Результаты испытаний эмальпроводовМаркаПоказатель лакаЭлизван 130Элизван 155Элизван 180Норма поПоНорма поПоНорма поПоТУфактуТУфактуТУфакту1,0501,0701,0501,0701,0621,0701,0931,0931,124гладкий гладкий гладкий гладкий гладкий гладкий49009900490010100270010400Диаметр провода,ммВнешний видПробивноенапряжение, ВОтносительное уд303430343033линение, %, не болееИстирание, ход, не 40×580гр.8815010040×580гр.40×580гр.менееТепловой удар, °С155×6d 160×4d 200×5d 210×3d 200×6d 210×1dТермопластичность,200210240250300310°СПровода, эмалированные лаками нового поколения, имеют высокие физиико-механические, электрические и термические характеристики.23Выводы1.

Синтезированы и изучены олигоэфиры и их модификации на основе терефталевой кислоты и многоосновных спиртов. По результатам определениямежфазного натяжения на границе медь – эмальлак установлены оптимальныезначения молекулярной массы олигомеров, которые позволяют обеспечить эффективное смачивание поверхности меди эмальлаком в сочетании с высокимифизико-механическими и электрическими характеристиками отверждённогопокрытия.2. На основании результатов масспектрометрического анализа и измерениямежфазного натяжения на границе медь – система растворителей в зависимостиот состава определён оптимальный состав системы растворителей эмальлаков,который обеспечивает наилучшее смачивание поверхности меди эмальлаком иравномерное испарение растворителей из лаковой плёнки при отверждении.Использование ксиленола в рецептуре позволило снизить себестоимость эмальлаков на 15-25 %.3.

Изучена термостойкость ряда аддуктов тетрабутоксититана с гидроксили азотсодержащими соединениями. Установлено, что аддукты тетрабутоксититана с диэтиленгликолем, трис-(2-гидроксиэтил)-изоциануратом и имидом наоснове изометилтетрагидрофталевого ангидрида и моноэтаноламина могутбыть использованы в катализе переэтерификации при синтезе олигоэфиров сцелью снижения отравления катализатора дожига отходящих газов эмальагрегатов.4.

Изучено влияние ряда агентов смачивания на межфазное натяжение награнице металл – раствор олигоэфира. Установлено, что при смачивании мединаиболее эффективным агентом смачивания является добавка Аддитив-Ф, присмачивании алюминия – оксиэтилированный нонилфенол марки АФ-9-12.5. Найдены высокоэффективные термостабилизаторы, позволяющие повысить термостойкость эмалевого покрытия на 12-15 °С. Показано, что эти добавки наиболее эффективны при использовании на немодифицированных полиэфирах.6.