SE425502B - Vattenhaltiga elektroisoleringslacker pa polyimidbasis erhallna genom omsettning av aromatiska diaminer med cyklopentantetrakarbonsyra - Google Patents

Description

7800679- 8 De till grund liggande polyimidhartserna framställes företrädes- vis av aromatiska tetrakarbonsyradianhydrider, exempelvis pyromellit- syradianhydrid eller bensofenontetrakarbonsyradianhydrid och aromatiska företrädesvis tvåkärniga diaminer, exempelvis H,U'-diaminodifenyloxid.

Omsättningen sker därvid i utspädd lösning i aprotiskt lösningsmedel, företrädesvis i N-metylpyrrolidon.

Den resulterande polyamidokarbonsyra-lösningen är antingen direkt bruksfärdig eller inställes med ytterligare lösningsmedel på den allt efter användningsområdet önskade lackeringsviskositeten.

Viskositeterna ligger inom flertalet av användningsområdena mellan.ungefär 500 mPa s och 5.000 mPa S¿motsvarande lösningsmedels- halter av SU-90 ß.

En tungt vägande olägenhet vid användning av polyimid-trådlacker med sådana höga lösningsmedelshalter är problemet med luftförorening genom de nämnda, i övrigt mycket aggressiva lösningsmedlen.

Lagstiftaren kräver att luftförorening genom avgaser reduceras till ett mininum för vilket dyrbara installationer är nödvändiga vid lackeringsmaskinerna, exempelvis av katalysatorelement.

Slutligen får man icke glömma att nämna de nämnda lösnings- medlens farlighet vid beröring med huden. Just det senare låter sig inom praktiken vanligtvis icke undvikas.

Sätt nn* ekonomisk synpunkt är slutligen utrotningen av sådana högvärdiga och dyra lösningsmedel, som den företrädesvis använda N-metylpyrrolidonen, icke utbytbar. p En ytterligare olägenhet hos dessa lösningsmedelshaltiga polyimid-trådlacker är deras genom cwflisenügstamkmsen hos polyamid- karbonsyrorna framkallade ringa lagringsstabiliteten.

Av vad som ovan sagts framgår att införande av ett förfarande för isolering av elektriska ledare med trådlacker,som - under bevaran- de av den kända höga egenskapsnivån - som icke inbegriper sådant lösningsmedel utgör en entydig och dessutom tvingande nödvändig berikning av teknikens ståndpunkt.

Den exempelvis vid termiskt mindre högvärda polyesterhartser redan föreslagna beläggningen av elektriska ledare med lösnings- medelsfria hartser ur smältan är vid sådana extremt högsmältande polyimidhartser icke praktiskt användbar.

Användning av vatten som lösnings- och utspädningsmedel för polyimidhartser skulle så tillvida vara idealisk eftersom de vid de vanliga lacktrådmaskinerna föreliggande lackpåföringsanordningarna kunde komma till användning utan dyrbara ombyggnader. 7800679-8 De angivna nroblemen beträffande luftdörorening genom lösnings- medel samt deras farlighet skulle dessutom bli överflödiga.

Vattenlösliga trådlacker på basis av renade polyestrar, poly- esterimider och liknande är redan tidigare kända.

Eeenskaperna för de därav framställda lacktrådarna, i synnerhet deras termiska stabilitet, är dock icke tillräckliga för att uppfylla toppfordrinnarna enligt elektroisoleringstekniken.

Uppgiften enligt föreliggande uppfinnínq är att framställa polyimidtrâdlacker i vattenlöslig form under vittgående bevarande av den kända höpa polyimid-egenskapsnivân.

Vid användning av de för polyimidfraxetällning vanligtvis i form av deras dianhydrider använda aromatiska tetrakarbonsyrorna, exempelvis pyromellitsyradianhydrid eller bensorenontetrakarbonsyra- dianhydrid, är föreliggande uppgiftsställniggekonomiskt icke möjlig att lösa.

Genom ett dyrbart fällningsförfarande av de erhållna polyamidokarbonsyrorna exempelvis med metylenklorid eller med eter och efterföljande neutralisation av fällningsprodukterna med aminer erhålles visserligen vattenhaltiga lösningar, men dessa visar vid nätt och jämnt bearbetninpsbara viskositeter av cirka 5.000 mPas bearbetningstekniskt odisputabek låga fastsubstanshalter av under 10 %. Fast-substanshalterna för neutraliserade vattenhaltiga poly- amidokarbonsyralösningar enligt den franska patentskriften l.U60.l57 som mellanprodukt ligger t.o.m. företrädesvis bara mellan 2.6 och 6,0 %. Vid fastsubstane halter av 10 ¶ erhålles redan en för trådlackanvändningar alldeles för hög viskositet av cirka 60.000 cP (mPa s).

Den tyska offentliggörandeskriften 2fiï9586 beskriver vatten- haltiga brännlacker på polyesterimidbasis vilkas polyimidkomponent baseras på butantetrakarbonsyra.

Man varnar uttryckligen från att använda de rena polyimiderna i vattenhaltig läsning eftersom vid deras inbränning på elektriska trådar beläggninqsfilmer erhålles som besitter en sådan ringa plasticitet att de avskalas vid en självdianeterlimfinng. För elasti- fisering av lacktrådbeläggninfarna sker en modifiering av polyimiderna med karboxylgrupphaltiga polyesterhartser.

Det har nu överraskande framkommit att vid användning av cyklopentantetrakarbonsyra resp. dess anhyiríd i kombination med diaminer erhålles vattenlösliga hartser med relativt höga fastsubstans- halter vid bearbetningstekniskt gynnsamma fiskositeter vilka efter inbränningen ger beläggningar med den kända höna egenskapsnivån för 7800679-8 I: konventionella polyimider.

Föreliggande uppfinning avser vattenhaltiga elektroisolerings- lacker, i synnerhet trådlacker, som innehåller med flyktiga basiska föreningar neutraliserade omsättningsprodukter av tetrakarbonsyror eller deras anhydrider med diprimära dicykliska aromatiska diaminer och förutom vatten eventuellt vattenblandbara organiska lösningsmedel och som utmärkes av att för omsättningen med dfimfiflëflfi. användes cyklopentantetrakarbonsyra eller dess anhydrid.

De vattenhaltiga elektroisoleringslackerna utmärkas vidare av att för deras framställning upphettas en uppslamning av cyklopentantetra- karbonsyra resp. -dianhydrid och diprimära dicykliska aromatiska diaminer i molförhållandet 0,9-l,l=lflf0,9i vatten under medanvändning hav vattenblandbara lösningsmedel med kokpunkter av företrädesvis 200-300°C i en mängd av upp till 20 viktprocent, räknat på mängden av de ovan angivna utgångssubstanserna, till kokning och kondenseras under avdestillation av vatten till ett syratal av 100-150 och att omsättninasprodukten neutraliseras med ammoniak resp. aminer.

Lämpliga diprimära dicykliska aromatiska diamíner är exempelvis Ä,4'-diamodifenylmetan.Ä,H'-diaminodifenyloxid, ü,U'-diaminodisulfid, H,ü'-diaminodifenylsulfon, 3,3'-dimetyl-U,H'-diaminodifenylmetan, 3,3'-dietyl-Ä,U'-diaminodifenylmetan, 3,3'-dimetyl-4,H-diaminodifenyl- oxid, 5,3'-dietyl-Ä,4'-diaminodifenyleter, 3,3'-dietoxi-H,U'-diamino- difenyleter, 3,3'-diklor-Ä,H'-diaminodifenyleter, 3,3'-dimetoxi-Ä,U'~ -diaminodifenylsulfid med flera.

Kokpunkterna för lösningsmedlen som skall tillsättas lämpligen i en mängd av upp till 20 víktprocent för lösningsmedelsförmedling och utflytningsförbättring ligger med hänsyn till de i lacktrådbränn- ugnarna rådande höga temperaturerna lämpligen inom intervallet 200-300°C. Som särskilt lämpliga har polyetylenglykoler, exempelvis dietylenglykol och trietylenglykol visat sig. Dock ifrågakommer även andra vattenblandbara lösningsmedel med de ovan nämnda kok- gränserna, exempelvis etyl- och butyldiglykol, N-metylpyrrolidon med flera.

För neutralisation av de bildade syragrupphaltiga hartserna ifrågakommer förutom ammoniak ett stort antal i handeln vanliga aminer, vars kokpunkter lämpligen icke skall ligga över 20000, exempelvis trietylamin, di-n-propylamin, tri-n-propylamin, diíso- propylamin, N-etylbutylamin, N-metylisobutylamin, l,l-dimetylpropyl- amin, morfolin, monoisopropanolamin, dimetylisopropanolamin, 3-di- metylaminopropanol, metyldiisopropanolamin, 2-amíno-2-metylpropanol, 7800679-8 ?~dimety1aminoetano1, 2-dietylaminoetanol, 2-dimetylamino-2-metyl- propanol med Flera.

Uppfinningen åskådliggöres närmare medelst följande exempel.

Exempel l. 2U6 g cyklopentantetrakarbonsyra (1 mol) och 199 g diaminodí- Pcnylmetan (1 mol) blandades med 90 g trietylenglykol och H00 g destillerat vatten och uppvärmdes under omröring. Vid 10300 var bland- ningen klar och vatten började avdestilleras. Eftersom efter 3-H timmar en destillatmängd av cirka N00 5 hade uppnåtts och syratalet låg mellan 120 och lU0 avbröts uppvärmningen och en blandning av 100 g 25 Y-ig ammoniaklösning och 270 destillerat vatten tillfördes löngsamt under återflödesbetingelser. För avlägsnande av överskottet av ammoniak hölls satsen ytterligare 1 timma vid återflöde. Man erhöll en cirka 50 ï-ig klar lösning som var obegränsat utspëdningsbar med vatten.

Efter utspädning av satsen med destillerat vatten till en viskositet av 200 mPa s låg fastsubstanshalten vid cirka 39 7. Denna lack påfördes därefter med en horisontell trådlackeringsmaskin _(pâföringssystem vals och filt) på en koppartråd med en diameter av 0,5 mm i 6 genomdragningar och inbrändes på vanligt sätt vid 50000; avdragshastighet 6,5-7,5 m/min.

Följande egenskaper för den isolerade tråden fastställdes: Färgton: ljusbrun Yta: glatt Ythårdhet 5-5 h Iindnhm§1ock_ över en dorn med 0,5 mm diameter efter 15 ¥ förtöjning utan sprickor efter förtöjning efter 1 timmas lagring vid 30000 utan sprickor Mjukningstemperatur enligt DIN U6H53 HEOOC Exempel 2.

EH6 g cyklopentantetrakarbonsyra (1 mol) och 200 g diamino- difenyloxid (1 mol) blandades med 80 g trietylenglykol och UO0 g destillerat vatten och uppvärmdes under omröring. Vid l02°C började vatten avdestilleras. Destillationen fortsattes tills cirka N00 g vatten avdestillerats och ett syratal av 1U6 uppnåtts. Upphettningen avbröts därefter och lU0 5 25 å-íg ammoniaklösning blandat med 2U0 g destillerat vatten tillfördes långsamt under återflödesbetíngelser.

Därefter hölls satsen 1 timma vid återflöde. Den cirka 50 T-iga lösningen var klar och obegränsat utspädningsbar med vatten. 7800679-8 Efter utspädning med destillerat vatten till en viskositet av 210 mPa s låg fastsubstanshalten vid cirka 39 %. På samma sätt som beskrevs i exempel l inbrändes denna lack på koppartråd med 0,5 mm diameter. Följande egenskaper för den isolerade ledaren fast- ställdes: Färgton. mörkbrun Yta: glatt Ythårdhet: 6 H Iindningslock över en dorn med 0,5 mm diameter efter 20 % förtöjning utan sprickor utan förtöjning efter 1 tim- mas lagring vid 30000 utan sprickor Mjukningstemperatur (DIN n6u53) uoo°c Exempel 3.

QM6 5 cyklopentantetrakarbonsyra (l mol) och 198 g diaminodifenyl metan (l mol) blandades med 90 g trietylenglykol och H00 g destillerat vatten och uppvärmdes under omröring. Vid l05°C började destillationen.

Efter att cirka N00 5 vatten hade avdestillerats låg syratalet vid 130. Efter avbrytande av upphettningen tillfördes nu långsamt IHO g dietyletanolamin blandat med ZHO g destillerat vatten. Därefter höll man massan ytterligare 1 timma vid återflöde. Den cirka 50 %-iga lösningen var klar och obegränsat utspädningsbar med vatten.

Satsen utspäddes nu med destillerat vatten till en viskositet av 225 mPa s och hade därefter en fastsubstanshalt av cirka 36 %, På samma sätt som beskrevs i exempel l framställdes därmed en isolerad koppartråd med en diameter av 0,5 mm och provades.

Följande egenskaper erhölls: Färgton: ljusbrun Yta; glatt Vthårdhet: 5 H Lindninqslock över en dorn med 0,5 mm diameter efter 10 Å förtöjning utan sprickor utan förtöjning efter 1 timmas lagring vid 300°C utan sprickor Mjukníngstemperatur (DIN Meflssä 385°c

Claims (2)

7800679-8 PATENTKRAV.

1. Vattenhaltiga elektroisoleringslacker, i synnerhet trådlacker, som innehåller med flyktiga basiska föreningar neutraliserade U omsättningsprodukter av tetrakarbonsyror eller deras anhydrider med diprimära dicykliska aromatiska diaminer och förutom vatten eventuellt vattenblandbara organiska lösningsmedel, k ä n n e t e c k n a d e därav, att för omsättningen med diaminerna användes cyklopentan- tetrakarbonsyra eller dess anhydrid.

2. Vattenhaltiga elektroisoleringslacker enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d e därav, att för deras framställning upp- hettar MGN till kokning en uppslamning av cyklopentantetrakarbonsyra resp. -dianhydrid och diprimära dicykliska aromatiska diaminer i molförhållande 0,9-1,1 : 1,1 - 0,9 i vatten under medanvändning av vattenblandbara lösningsmedel med kokpunkter av företrädesvis 200-300°C i en mängd av upp till 20 viktprocent, räknat på mängden av ovannämnda utfångssubstanser,och kondenserar under avdestillation av vatten till ett syratal av 100-150 och att man neutraliserar omsättningsprodukten med ammoniak resp. aminer. ANFURDÅ PUBLIKATIONER: