高電壓絕緣物塗料的合成物及其配製方法和應用的製作方法
2023-12-06 16:46:46 3
專利名稱：高電壓絕緣物塗料的合成物及其配製方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種高電壓絕緣物塗料的合成物及其配製方法和應用，其是應用一室溫硬化型有機聚矽氧橡膠合成物，在一般室溫下會進行交聯反應，於高電壓絕緣物表面形成一保護層，可以改良其電器性質。
此種類型電力中斷所造成的損失是十分嚴重的，舉例而言，持續四分之一秒的電力中斷，可以使得一個半導體晶圓製造廠停工，造成數小時機械停止生產，並可能造成設備損壞，在晶圓生產上造成數以百萬元計的損失。
目前已經有多數種改良電子絕緣體的電氣特性的塗層的有機聚矽氧烷橡膠合成物被公開，在所有的公開專利中，三水礬土被指出具有改良電子絕緣體的電氣特性。
如Niemi於美國專利第4,476,155號中，描述了一種由混合了含氫氧末端基的聚二甲基矽氧烷與三水礬土的合成物，其合成物的平均顆粒大小為5μm，其漏電現象較小，如圖2所示，其主要缺陷在於研磨成5μm以下的細度，製造成本較高，不適合廣泛地應用；Adkins於美國專利第4,822,830號中公開了於有機聚矽氧橡膠中加入顆粒大小範圍為為2-10μm，而最佳顆粒大小範圍為2-5μm的三水礬土後，具有改善粘著性、接觸角、加速熟化速度、改善電弧抗性、使用壽命長、抗弧及改善漏電的抵抗性。其主要缺陷在於研磨成5μm以下的細度，製造成本較高，不適合廣泛地應用；Mistry在美國專利第5,326,804號中提供一有機聚矽氧橡膠中加入平均顆粒大小為13m的三水礬土具有改良電氣特性，其主要缺陷在於其使用效果較差，漏電程度偏高，如圖3所示。
一般評估塗層效能和關於塗裝絕緣體效能最佳與最差排名，有效的方法是施以固定高電壓的能量，觀察其在測試腔連續性鹽霧現象，測試腔中噴嘴，以高壓空氣氣化固定鹽分的鹽水而產生鹽霧，絕緣體以高壓變電器施以能量，絕緣體塗層表面受到連續鹽霧影響，而產生漏電流的情形，以資料收集系統來監視，參閱
圖1所示，其是絕緣體的陶瓷塗層表面漏電性與鹽霧時間的變化圖，如圖1-圖3所示，其顯示了典型的結果。
因此，如何針對上述問題而提出一種新穎的高電壓絕緣物塗料的合成物，不僅可改良在汙染時的電氣性質，又可改良於潮溼時電氣性質，長久以來一直是使用者殷切盼望及本發明人致力於要解決的問題，本發明人基於多年從事於絕緣體塗料相關產品的研究、開發、及銷售實務經驗，經多方研究設計、專題探討，終於創造出本發明的技術方案。
本發明的第二目的是提供一種高電壓絕緣物塗料的合成物，其形成的有機聚矽氧橡膠的高電壓絕緣體塗層，達到抑制漏電及跳火發生的目的。
本發明的第三目的是提供一種高電壓絕緣物塗料的合成物，其形成的有機聚矽氧橡膠的高電壓絕緣體塗層，達到改善汙染及潮溼時的電氣性質的目的。
本發明的第四目的是提供一種高電壓絕緣物塗料的合成物的應用，其形成的有機聚矽氧橡膠的高電壓絕緣體塗層，達到具有較大的抗漏電性的目的。
本發明的目的是這樣實現的一種高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是它含有如下重量份數的成分28-32的聚二甲基矽氧烷；31-35的乾燥三水礬土；2-3.6的染料膏狀物；1.5-2.5的填充物；1-3的有機矽交聯劑；0.5-1.5的粘著促進劑；0.08-0.15縮合催化劑；5-35的乾燥碳氫化合物溶劑。
該聚二甲基矽氧烷的結構式為HO[(CH3)2SiO]nOH，其中n為其聚合度，在500以下。該聚二甲基矽氧烷的含量為29-31重量份數。該聚二甲基矽氧烷於25℃的粘度為18-22Pa。該乾燥三水礬土的含量為32-34重量份數。該乾燥三水礬土是含有34.5％的結合水的的三氧化二鋁。該乾燥三水礬土其顆粒為8-10μm。該乾燥三水礬土的比重為2.42。該染料膏狀物選自二氧化鈦或乙炔黑的其中之一與聚二甲基矽氧烷混合。該染料膏狀物於25℃的粘度為1Pa。該填充物是加強型填充物SiO2，比重為2.2，顆粒為0.5-10μm。該填充物的含量為1.5-2.0重量份數。該有機矽交聯劑的含量為1.6-2.0重量份數。該有機矽交聯劑的分子式為R1Si(CH＝CR2)3，其中R1與R2為烷基。該粘著促進劑的含量為0.6-1.0重量份數。該粘著促進劑的分子式為H2(CH2)2NH(CH2)3Si(OMe)3，其中Me為甲基。該縮合催化劑的含量為0.08-0.10重量份數。該縮合催化劑是有機錫鹽。該有機錫鹽的分子式為(C4H9)2Sn(OOCC10H20CH3)2。該乾燥碳氫化合物溶劑為石油腦。該乾燥碳氫化合物溶劑主要作為合成物的分散媒介。
一種高電壓絕緣物塗料的合成物的配製方法，其特徵是它包括如下步驟將有機聚矽氧烷、乾燥三水礬土、充填物、染料與溶劑各成分在無水狀態下裝進反應鍋反應進行反應15分鐘；交聯劑與粘著促進劑隨後加入攪拌15分鐘；加強型充填物再緩緩加入攪拌15分鐘；最後，催化劑再加入攪拌10分鐘；所得的合成物以氣密金屬罐包裝儲存。
一種高電壓絕緣物塗料的合成物的應用，其特徵是該合成物應用於絕緣體上時，經由噴霧、塗布及浸染的其中之一，在室溫下及大氣壓下進行交聯反應，形成一種鍵結到絕緣體表面的彈性體塗層。
本發明是提供一在受汙染及潮溼情況下，具有改良電氣特性的高電壓電子絕緣體塗層材料的有機聚矽氧橡膠合成物及其製造方法和應用。
下面結合較佳實施例和附圖詳細說明。
圖4是陶瓷表面漏電性與三水礬土充填物顆粒大小的變化示意圖；圖5是本發明的合成物的配製流程示意；圖6是本發明的有機聚矽氧烷彈性體塗層表面漏電性與鹽霧時間的變化示意圖。
參閱圖5所示，其是陶瓷表面漏電性與三水礬土充填物顆粒大小的變化圖，絕緣體以不同平均大小變化從1-13μm的充填物經由上述400V/cm之下，懸掛陶瓷絕緣體塗層表面上漏電流發生所需時間與三水礬土充填物的平均顆粒大小的關係；SU-101的顆粒大小為4.5μm，其漏電時間為100小時之內即會發生漏電；SU-103顆粒大小為9μm，其漏電時間為200-250小時之內即會發生漏電；SU-104的顆粒大13μm，其漏電時間為100-150小時之內即會發生漏電；SU-105的顆粒大小為1μm，其漏電時間為50-100小時之內即會發生漏電；從上述實驗表明充填物不管大於或小於最佳大小，都會在短時間內導致漏電流的發生，所以其理想的顆粒大小範圍8-11μm，以9μm為最佳。故本發明的技術方案中，選擇較理想的顆粒大小範圍8-11μm，以9μm為最佳。
本發明的有機聚矽氧烷合成物是在乾燥空氣下混合各成分而成，在潮溼的空氣下，對水氣敏感的矽氧烷會發生交聯反應，所以合成時必須保持無水氣狀態，直到熟化反應之前。
參閱圖4所示，其是本發明的較佳實施例的流程示意圖，如圖4所示，其較佳的方法是本發明的高電壓絕緣物塗料的合成物的具體配製程序步驟如下步驟一以30重量份數的氫氧末端基的聚二甲基矽氧烷，其25℃時粘度為20Pa，將其加入33重量份數及顆粒為9μm及比重為2.42的乾燥三水礬土填充物中，而該三水礬土為含有34.5％結合水的三氧化二鋁；然後加入2.4重量份數的含二氧化鈦、甲基末端基的聚二甲基矽氧烷的白色染料膏狀物，其25℃時粘度為1Pa，並加入30重量份數的乾燥石油腦溶劑，緩慢混合15分鐘以形成基礎合成物；步驟二然後加入1.8重量份數的有機矽交聯劑[methyl trik-(methylethyl ketoxime)silane]，與0.8重量份數的粘著促進劑[N(2-aminoethyl-3-aminopropyl)trimethoxysilane]，加入該基礎合成物攪拌15分鐘；步驟三慢慢加入1.9重量份數比重為2.2的加強型填充物SiO2，其顆粒大小為0.5至1.5μm，高速攪拌約15分鐘；步驟四最後加入0.1重量份數的縮合催化劑[disbutyltindi laurate]，攪拌約10分鐘。
所得的合成物即為有機聚矽氧烷橡膠合成物，在25℃時粘度範圍為1至1.5Pa，25℃相對溼度50％下的指觸時間(Tack Free Time)為30分鐘，及25℃相對溼度50％下的結皮時間(Skin over Time)為15分鐘。
本發明的有機聚矽氧烷橡膠合成物，以氣密金屬罐包裝儲存，該合成物在乾燥空氣的儲存為安定的物質，當其應用在絕緣體時，經由噴霧、塗布或浸染，在一般室溫下會進行交聯反應，形成一種鍵結在絕緣體表面的彈性體塗層，其提供一具有較大的抵抗漏電流特性的高電壓絕緣體塗料，並在汙染或潮溼時，其電性性質並不會遭受影響。
當然，本發明的有機聚矽氧烷橡膠合成物的各成分可以任意變換配比，例如重量份數的成分配比如下29-31的聚二甲基矽氧烷；
31、2-34的乾燥三水礬土；2.5-3.0的染料膏狀物；1.5-2.0的填充物；1.6-2.0的有機矽交聯劑；0.6-1.0的粘著促進劑；0.08-0.10縮合催化劑；10-30的乾燥碳氫化合物溶劑。
實驗證明；還可以根據需要，任意變化其中的成分配比，或使用與上述成分相類似的替代物，都得到較好的應用效果，由於相類似，故不重述。
參閱圖6，其是本發明的有機聚矽氧烷彈性體塗層表面漏電性與鹽霧時間的變化圖，證明了本發明的塗料應用到絕緣體上時，漏電流程度較現有技術配方塗料較低。
綜上所述，本發明是有關於一種高電壓絕緣物塗料的合成物，其是應用一室溫硬化型有機聚矽氧烷橡膠合成物，在一般室溫下會進行交聯反應於高電壓絕緣物表面形成一保護層，可以改良其電器性質。故本發明實為一具有新穎性、創造性及產業利用價值的創新技術。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，凡依本發明範圍所述的特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是它含有如下重量份數的成分28-32的聚二甲基矽氧烷；31-35的乾燥三水礬土；2-3.6的染料膏狀物；1.5-2.5的填充物；1-3的有機矽交聯劑；0.5-1.5的粘著促進劑；0.08-0.15縮合催化劑；5-35的乾燥碳氫化合物溶劑。
2.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該聚二甲基矽氧烷的結構式為HO[(CH3)2SiO]nOH，其中n為其聚合度，在500以下。
3.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該聚二甲基矽氧烷的含量為29-31重量份數。
4.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該聚二甲基矽氧烷於25℃的粘度為18-22Pa。
5.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該乾燥三水礬土的含量為32-34重量份數。
6.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該乾燥三水礬土是含有34.5％的結合水的的三氧化二鋁。
7.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該乾燥三水礬土其顆粒為8-10μm。
8.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該乾燥三水礬土的比重為2.42。
9.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該染料膏狀物選自二氧化鈦或乙炔黑的其中之一與聚二甲基矽氧烷混合。
10.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該染料膏狀物於25℃的粘度為1Pa。
11.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該填充物是加強型填充物SiO2，比重為2.2，顆粒為0.5-10μm。
12.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該填充物的含量為1.5-2.0重量份數。
13.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該有機矽交聯劑的含量為1.6-2.0重量份數。
14.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該有機矽交聯劑的分子式為R1Si(CH＝CR2)3，其中R1與R2為烷基。
15.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該粘著促進劑的含量為0.6-1.0重量份數。
16.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該粘著促進劑的分子式為H2(CH2)2NH(CH2)3Si(OMe)3，其中Me為甲基。
17.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該縮合催化劑的含量為0.08-0.10重量份數。
18.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該縮合催化劑是有機錫鹽。
19.根據權利要求18所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該有機錫鹽的分子式為(C4H9)2Sn(OOCC10H20CH3)2。
20.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該乾燥碳氫化合物溶劑為石油腦。
21.根據權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物，其特徵是該乾燥碳氫化合物溶劑主要作為合成物的分散媒介。
22.一種權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物的配製方法，其特徵是它包括如下步驟將有機聚矽氧烷、乾燥三水礬土、充填物、染料與溶劑各成分在無水狀態下裝進反應鍋反應進行反應15分鐘；交聯劑與粘著促進劑隨後加入攪拌15分鐘；加強型充填物再緩緩加入攪拌15分鐘；最後，催化劑再加入攪拌10分鐘；所得的合成物以氣密金屬罐包裝儲存。
23.一種權利要求1所述的高電壓絕緣物塗料的合成物的應用，其特徵是該合成物應用於絕緣體上時，經由噴霧、塗布及浸染的其中之一，在室溫下及大氣壓下進行交聯反應，形成一種鍵結到絕緣體表面的彈性體塗層。
全文摘要
一種高電壓絕緣物塗料的合成物及其配製方法和應用，其主要成分的重量分數配比是28－32的聚二甲基矽氧烷、31－35的乾燥三水礬土、2－3.6的染料膏狀物、1.5－2.5的填充物、1－3的有機矽交聯劑、0.5－1.5的粘著促進劑、0.08－0.15的縮合催化劑及5－35的乾燥碳氫化合物溶劑。該合成物應用於69KV以上高電壓礙子絕緣塗布，可抑制漏電及跳火的發生，並改善汙染及潮溼時的電氣性質，其更具有較大的抗漏電性。
文檔編號C09D5/25GK1407041SQ0112428
公開日2003年4月2日 申請日期2001年8月23日 優先權日2001年8月23日
發明者趙澄龍 申請人:聚新科技股份有限公司