《用于开关装置中的绝缘材料的浸渍树脂系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于开关装置中的绝缘材料的浸渍树脂系统.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102300900 A (43)申请公布日 2011.12.28 CN 102300900 A *CN102300900A* (21)申请号 201080005668.5 (22)申请日 2010.01.14 102009007392.2 2009.01.29 DE C08G 59/42(2006.01) C08K 5/09(2006.01) C08K 5/3445(2006.01) H01B 3/40(2006.01) (71)申请人 西门子公司 地址 德国慕尼黑 (72)发明人 格诺特斯威亚特科斯基 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 112。
2、40 代理人 吴孟秋 李慧 (54) 发明名称 用于开关装置中的绝缘材料的浸渍树脂系统 (57) 摘要 本发明涉及一种用于基于缩水甘油酯的开关 装置的绝缘树脂， 包含甲基纳迪克酸酐 / 氢化甲 基纳迪克酸酐作为固化剂， 并且包含氮取代的咪 唑作为催化剂。该树脂在具有较高的机械性能水 平的同时还具有明显升高的玻璃转变温度， 并且 具有优异的耐电痕性。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.07.27 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2010/050372 2010.01.14 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/086228 DE 2010.08.05。
3、 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 6 页 CN 102300911 A1/2 页 2 1. 一种用于基于缩水甘油酯的开关装置中的绝缘组合物的绝缘树脂， 所述绝缘树脂由包含以下组份的初始组份形成 ： a) 包含甲基纳迪克酸酐和 / 或氢化甲基纳迪克酸酐的材料， b) 包含具有以下结构的咪唑的材料 ： 其中， R1选自包含烷基、 长链烷基、 烯基、 环烷基、 卤代烷基、 芳基的组 ； R2、 R3、 R4各自独立地选自包含氢、 烷基、 长链烷基、 烯基、 环烷基、 卤代烷基、 芳基的组 ； 其中， 在适合的基团中， 一。
4、个或多个不相邻的 CH2 基团可以各自独立地被 -O-、 -S-、 -NH-、 -NRo-、 -SiRoRoo-、 -CO-、 -COO-、 -OCO-、 -OCO-O-、 -SO2-、 -S-CO-、 -CO-S-、 -CY1 CY2 或 -C C- 代替， 尤其是以氧原子和 / 或硫原子不是彼此直接连接的方式， 并且同样可选地被芳基或杂芳基代替， 所述芳基或杂芳基优选含有 1 至 30 个碳原子 ( 末端 CH3 基团的含义与 CH2 基团一样被理解成 CH2-H， Ro和 Roo烷基 )。 2. 根据权利要求 1 所述的绝缘树脂， 其中， 所述材料 a) 与所述材料 b) 之比 ( 重量。
5、比 ) 为 50 1 至 300 1。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的绝缘树脂， 其中， 所述树脂中的所述材料 a) 的比例 ( 基 于缩水甘油酯的重量比 ) 为 0.8 1 至 1 1。 4. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的绝缘树脂， 其中， 所述树脂中的所述材料 b) 的 比例 ( 基于缩水甘油酯的重量比 ) 为 0.01 1 至 0.1 1。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘树脂， 其中， 所述组份b)选自包含1-甲基 咪唑、 1- 乙基咪唑、 1- 丙基咪唑、 1- 异丙基咪唑、 咪唑、 2- 甲基咪唑、 1， 2- 二甲基咪唑、 2- 乙 基 -4- 乙基咪。
6、唑、 咪唑、 1- 苄基 -2- 苯基咪唑、 1- 乙烯基咪唑、 2- 甲基咪唑、 2- 十七烷基咪 唑、 2- 苯基咪唑以及它们的混合物的组。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的绝缘树脂， 其中， 所述绝缘树脂在固化过程中生 成， 所述固化过程包括在温度 140和固化时间 12h 的情况下的固化步骤。 7. 一种绝缘部件， 包含根据权利要求 1 至 6 中任一项所述的绝缘树脂。 8. 根据权利要求 7 所述的绝缘部件， 其中， 所述绝缘树脂被埋入在聚酯无纺布中。 9. 基于缩水甘油酯的树脂系统用作电开关装置的绝缘组合物的用途， 所述树脂系统由包含以下组份的初始组份形成 ： a) 包含甲基纳。
7、迪克酸酐和 / 或氢化甲基纳迪克酸酐的材料， b) 包含具有以下结构的咪唑的材料 ： 权 利 要 求 书 CN 102300900 A CN 102300911 A2/2 页 3 其中， R1选自包含烷基、 长链烷基、 烯基、 环烷基、 卤代烷基、 芳基的组 ； R2、 R3、 R4各自独立地选自包含氢、 烷基、 长链烷基、 烯基、 环烷基、 卤代烷基、 芳基的组 ； 其中， 在适合的基团中， 一个或多个不相邻的 CH2 基团可以各自独立地被 -O-、 -S-、 -N H-、 -NRo-、 -SiRoRoo-、 -CO-、 -COO-、 -OCO-、 -OCO-O-、 CN、 -SO2-、 -。
8、S-CO-、 -CO-S-、 -CY1 CY2 或 -C C- 代替， 尤其是以氧原子和 / 或硫原子不是彼此直接连接的方式， 并且同样可选地被芳基或杂芳基代替， 所述芳基或杂芳基优选地含有1至30个碳原子 ( 末端 CH3 基团的含义与 CH2 基团一样被理解成 CH2-H， Ro和 Roo烷基 )。 权 利 要 求 书 CN 102300900 A CN 102300911 A1/6 页 4 用于开关装置中的绝缘材料的浸渍树脂系统 技术领域 0001 本发明涉及用于开关装置的绝缘树脂领域。 背景技术 0002 绝缘组合物在电开关装置中， 尤其是在紧凑型设计的电开关装置中起到重要的作 用。 。
9、0003 在此尤其使用了这样的树脂， 该树脂例如被用作用于适合的半成品的浸渍树脂， 例如基于环氧树脂浸渍的无纺布。 0004 在这些树脂中， 高的玻璃转变温度是有利的， 但是同时也对有利的机械属性、 高场 强和良好的电痕特性经常存在高要求。 发明内容 0005 因此， 作为现有解决方案的一种替代方案， 本发明的目的是提供一种用于开关装 置的绝缘树脂， 其中发现其具有升高的玻璃转变温度， 并同时具有良好的或者甚至是改进 的其他特性， 尤其是在耐电痕性 (tracking resistance) 方面。 0006 该目的通过本申请的权利要求 1 所述的绝缘树脂来实现。因此， 提出了一种用于 开关装。
10、置中的绝缘组合物的基于缩水甘油酯的绝缘树脂， 其由包括以下组份的初始组份形 成 ： 0007 a) 包含甲基纳迪克酸酐和 / 或氢化甲基纳迪克酸酐的材料， 0008 b) 包含具有以下结构的咪唑的材料 ： 0009 0010 其中， R1选自包含烷基、 长链烷基、 烯基、 环烷基、 卤代烷基、 芳基的组 ； 0011 R2、 R3、 R4各自独立地选自包含氢、 烷基、 长链烷基、 烯基、 环烷基、 卤代烷基、 芳基的 组， 0012 其中， 在适合的基团中， 一个或多个不相邻的 CH2 基团可以各自独立地被 -O-、 -S -、 -NH-、 -NRo-、 -SiRoRoo-、 -CO-、 -C。
11、OO-、 -OCO-、 -OCO-O-、 -SO2-、 -CN、 -S-CO-、 -CO-S-、 -CY1 CY2 或 -C C- 代替， 尤其是以氧原子和 / 或硫原子不是彼此直接连接的方式， 并且同样可 选地被芳基或杂芳基代替， 芳基或杂芳基优选含有 1 至 30 个碳原子 ( 末端 CH3 基团的含义 说 明 书 CN 102300900 A CN 102300911 A2/6 页 5 与 CH2 基团一样被理解成 CH2-H， Ro和 Roo烷基 )。 0013 一般基团定义 ： 在说明书和权利要求中提及和描述了一般基团， 例如烷基、 烷氧 基、 芳基等。 除非有另外说明， 则在本发明。
12、的范围内优选使用以一般术语描述的基团来给出 以下基团。 0014 烷基 ： 直链和支链 C1-C8- 烷基， 0015 长链烷基 ： 直链和支链 C5-C20- 烷基， 0016 烯基 ： C2-C6- 烯基 ； 环烷基 ： C3-C8- 环烷基 ； 0017 亚烷基 ： 选自包含亚甲基 ； 1， 1- 亚乙基 ； 1， 2- 亚乙基 ； 1， 1- 丙叉基 ； 1， 2- 亚丙基 ； 1， 3- 亚丙基 ； 2， 2- 丙叉基 ； 丁烷 -2- 醇 -1， 4- 二基 ； 丙烷 -2- 醇 -1， 3- 二基 ； 1， 4- 亚丁基 ； 环己烷-1， 1-二基 ； 环己烷-1， 2-二基 ；。
13、 环己烷-1， 3-二基 ； 环己烷-1， 4-二基 ； 环戊烷-1， 1-二基 ； 环戊烷-1， 2-二基 ； 和环戊烷-1， 3-二基、 乙烯基、 氰乙基、 十一烷基、 羟甲基的组， 0018 芳基 ： 选自分子量低于 300Da 的芳香基， 0019 卤代烷基 ： 选自包含单卤代 -、 二卤代 -、 三卤代 -、 多卤代 - 和全卤代的直链和支 链 C1-C8- 烷基的组， 0020 除非有不同的定义， 则以下的基团是一般基团定义中的更加优选的基团 ： 0021 烷基 ： 直链和支链 C1-C6- 烷基， 尤其是甲基、 乙基、 丙基、 异丙基 ； 0022 芳基 ： 选自包含苯基 ； 二。
14、苯基 ( 联苯 ) ； 萘基 ； 蒽基 ； 菲基 ； 苄基的组。 0023 出人意料的是， 已经发现当存在这两种组份时， 通过在本发明的许多应用中的一 种协同效应使得能够获得具有与现有方案相比显著提高的玻璃转变温度并且同时还具有 非常高的机械特性的绝缘树脂。 0024 根据本发明的上下文的含义， 术语 “绝缘树脂” 尤其包含和 / 或包括基于环氧树脂 和具有受控反应性的酸酐组份的 ( 优选低粘度的 ) 浸渍树脂系统。 0025 根据本发明的上下文的含义， 术语 “开关装置” 尤其包含和 / 或包括用于低压、 中 压和高压的组件。 0026 根据本发明的上下文的含义， 术语 “基于缩水甘油酯” 。
15、尤其包含和 / 或包括使用缩 水甘油酯树脂作为一种初始组份 - 尤其是主要组份。可以使用现有技术中已知的所有树 脂。 0027 根据本发明的上下文的含义， 术语 “由 ( 一种或多种 ) 初始组份形成” 尤其意指和 / 或包含， 即该绝缘树脂由这种 / 这些组份制成。 0028 根据本发明的上下文的含义， 术语 “甲基纳迪克酸酐” 尤其意指和 / 或包含以下化 合物 ： 0029 0030 在本发明的一种优选实施方式中， 材料 a) 与材料 b) 之比 ( 重量比 ) 为 50 1 说 明 书 CN 102300900 A CN 102300911 A3/6 页 6 至 300 1。这在实践中。
16、被证明是有利的， 因为这样经常能够再次提高玻璃转变温度。 0031 优选地， 材料 a) 与材料 b) 之比 ( 重量比 ) 为 100 1 至 250 1， 更优选为 150 1 至 220 1。 0032 在本发明的一种优选实施方式中， 树脂中的材料a)的比例(基于缩水甘油酯的重 量比 ) 为 0.8 1 至 1 1。这也经常被发现对于提高玻璃转变温度是有利的。 0033 优选地， 树脂中的材料 a) 与材料 b) 之比 ( 基于缩水甘油酯的重量比 ) 为 0.85 1 至 0.98 1， 更优选为 0.92 至 0.97 1。 0034 在本发明的一种优选实施方式中， 树脂中的材料b)的。
17、比例(基于缩水甘油酯的重 量比 ) 为 0.01 1 至 0.1 1， 更优选为 0.02 1 至 0.09 1， 并且最优选为 0.04 1 至 0.07 1。 0035 在本发明的一种优选实施方式中， 组份 b) 选自包含 1- 甲基咪唑、 1- 乙基咪唑、 1- 丙基咪唑、 1- 异丙基咪唑、 1， 2- 二甲基咪唑、 2- 乙基 -4- 乙基咪唑、 咪唑、 1- 苄基 -2- 苯 基咪唑、 1- 乙烯基咪唑、 2- 甲基咪唑、 2- 十七烷基咪唑、 以及它们的混合物的组。 0036 在本发明的一种优选实施方式中， 该绝缘树脂在固化过程中生成， 该固化过程包 括在温度 140， 优选 1。
18、50和固化时间 12h， 优选 14h， 且最优选 16h 的情况下 的固化步骤。 0037 本发明还涉及一种包含根据本发明的绝缘树脂的绝缘部件。 0038 根据本发明的上下文的含义， 术语 “绝缘部件” 尤其包含和 / 或包括一种复合材 料， 该复合材料包含绝缘树脂和 / 或基于聚酯、 玻璃或芳族聚酰胺的无纺布 / 织物。 0039 优选地， 绝缘树脂被埋入 ( 包埋 ) 在聚酯无纺布中。 0040 根据本发明的上下文的含义， 术语 “聚酯无纺布” 尤其包含和/或包括基于PETP或 PBT 的材料。优选为 PETP。 0041 根据本发明的上下文的含义， 术语 “埋入 ( 包埋 )” 尤其包。
19、含和 / 或包括利用树脂 浸渍无纺布。出于绝缘的原因， 优选采用真空浸渍。 0042 本发明还涉及一种基于缩水甘油酯的树脂系统作为用于开关装置的绝缘系统的 应用， 该树脂系统由包含以下组份的初始组份形成 ： 0043 a) 包含甲基纳迪克酸酐和 / 或氢化甲基纳迪克酸酐的材料， 0044 b) 包含具有以下结构的咪唑的材料 ： 0045 说 明 书 CN 102300900 A CN 102300911 A4/6 页 7 0046 其中， R1选自包含烷基、 长链烷基、 烯基、 环烷基、 卤代烷基、 芳基的组 ； 0047 R2、 R3、 R4各自独立地选自包含氢、 烷基、 长链烷基、 烯基、。
20、 环烷基、 卤代烷基、 芳基的 组， 0048 其中， 在适合的基团中， 一个或多个不相邻的 CH2 基团可以各自独立地被 -O-、 -S -、 -NH-、 -NRo-、 -SiRoRoo-、 -CO-、 -COO-、 -OCO-、 -OCO-O-、 -SO2-、 -S-CO-、 -CO-S-、 -CY1 CY2 或 -C C- 代替， 尤其是以氧原子和 / 或硫原子不是彼此直接连接的方式， 并且同样可选地 被芳基或杂芳基代替， 该芳基或杂芳基优选地含有 1 至 30 个碳原子 ( 末端 CH3 基团的含义 与 CH2 基团一样被理解成 CH2-H， Ro和 Roo烷基 )。 0049 前文所。
21、述的组份、 以及权利要求中所述的组份和在实施例中描述的根据本发明所 使用的组份在它们的大小、 形状构造、 材料选择和技术设计上都没有特别的例外情况， 从而 能够不受限制地使用本领域中已知的选择标准。 具体实施方式 0050 从属权利要求中以及以下的所附实施例的描述中示出了本发明的发明主题的其 他具体描述、 特征和优点。 0051 实施例 I 0052 借助于根据本发明的实施例 I 以纯粹解释说明的且非限制性的方式验证了本发 明。该实施例涉及制备一种由以下组份形成的树脂 ： 0053 0054 于 80固化该树脂 2h， 然后于 100固化 2h， 接着于 130固化 1h， 最后于 150 固。
22、化 16h。 0055 此外， 制备了两种比较树脂 ( 不是根据本发明的 )。 0056 比较例 I ： 0057 在比较例 I 中， 利用甲基六 ( 氢 ) 邻苯二甲酸酐 (Methylhexaphtalsaeureanhydrid) 代替甲基纳迪克酸酐。其他的制备条件相同。 0058 比较例 II ： 0059 在比较例 II 中， 用二甲基苄胺代替 1- 甲基咪唑。其他的制备条件相同。 0060 随后， 确定这三种树脂的玻璃转变温度。结果如下所示 ： 0061 0062 说 明 书 CN 102300900 A CN 102300911 A5/6 页 8 0063 由此可以看出根据本发明。
23、的实施例中的玻璃转变温度明显提高。 0064 另外， 用根据实施例 I 的树脂来浸渍聚酯无纺布。使用一种基于 PETP 的市场上常 见的无规网状无纺布， 其单位面积重量为 150g/m2。 0065 该片材具有以下特性值 ： 0066 0067 可以看出， 该片材非常良好地满足作为用于开关装置的绝缘材料的要求 ( 尤其是 在拉伸强度、 分裂力和弯曲强度方面 )。 0068 该片材还具有以下电性能 ： 0069 0070 说 明 书 CN 102300900 A CN 102300911 A6/6 页 9 0071 此外， 该材料的特征在于非常高的抗压强度。在高温下的蠕变试验仅表现出很小 的蠕变趋势。这尤其关系到承压部件。此外， 该材料具有优异的电痕特性。 0072 在热老化试验中 ( 在 155时进行 20000h)， 该片材被列为 F 热等 5 级。 0073 由此看出根据本发明的绝缘树脂的有利特性。 说 明 书 CN 102300900 A 。