本發明涉及用于電機中的定子線圈的絕緣的絕緣膠帶、特別地涉及所述絕緣膠帶的膠帶粘合劑(bandkleber)中的膠帶促進劑(bandbeschleuniger)，所述絕緣膠帶用于纏繞膠帶絕緣體系。
在電機中，定子以及在某些情況下轉子也具有帶有繞組的絕緣體系。在此，圍繞導體(導線)或導體束纏繞(卷繞)絕緣膠帶。
絕緣膠帶包括施加在柔性載體例如膜(箔)或玻璃織物上的、片狀的、耐沖擊的無機材料例如云母片和/或細云母層，其借助于膠帶膠粘劑與載體接合并且相互接合以及任選地與最后的覆蓋層(頂層)和/或另外的層接合。
這種膠帶包括溶解于其中的和/或細分散于其中的膠帶促進劑。膠帶促進劑用于低粘度的浸漬樹脂的凝膠化，所述浸漬樹脂例如在真空壓力浸漬(vpi)中被施加在定子繞組上。在凝膠化之后，在升高的溫度下將經浸漬的定子繞組熱固化成定子層疊鐵芯。
這種類型的絕緣膠帶由de3824254al已知。由ep0424376b1已知相應的膠帶粘合劑和膠帶促進劑，其具有足夠的儲存穩定性。
在其中所公開的膠帶粘合劑為雙酚(特別地雙酚a)和脂環族環氧樹脂(特別地3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯)的1:4摩爾的加成產物。
除了通過加成反應同時生成的羥基基團之外，這種粘合劑在其理論分子結構中在定量反應之后可能幾乎僅包含脂環族環氧乙烷(氧雜環丙烷，oxiran)官能團。另外，在ep0424376b1中公開了，對應的膠帶促進劑優選地為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和n-乙基哌嗪的1:3摩爾的加成產物。
云母膠帶復合材料中的膠帶促進劑和/或膠帶粘合劑以化學的方式如此配備，使得在室溫下儲存時不會發生過早的和不期望的硬化。由此確保了云母膠帶的可加工性。在含膠帶粘合劑的定子線圈的浸漬完成后，非常迅速地進行基于縮水甘油醚的環氧樹脂的凝膠化，因為末端的環氧乙烷官能團與酸酐相互作用而經受非常快速的聚合。通過這種化學協調的相互作用能夠最終實現未浸漬的云母膠帶的所需的儲存穩定性和經浸漬的定子的快速凝膠化。
由于反對鄰苯二甲酸酐的無限制使用的毒性關注，在未來尋求不含鄰苯二甲酸酐或根本不含酸酐的基于環氧樹脂的vpi樹脂。
因此，本發明的目的在于提供絕緣膠帶和特別地用于絕緣膠帶的膠帶促進劑，所述膠帶促進劑被用于不含酸酐的vpi樹脂中。此外，本發明的目的在于給出帶有絕緣膠帶的絕緣體系、線圈和電機，所述絕緣膠帶浸漬有不含酸酐的樹脂。
因此，本發明的目的和主題的解決方案是如下的具有膠帶粘合劑的絕緣膠帶，至少一種膠帶促進劑以溶解的方式和/或細分散的方式包含在所述膠帶粘合劑中，其中所述至少一種膠帶促進劑為咪唑和/或吡唑和/或咪唑的衍生物和/或吡唑的衍生物。
在本文中，化學衍生物被稱為衍生物，即衍生出的物質或衍生出的化合物，其可由母體化合物即例如咪唑和/或吡唑通過一個或多個氫原子的取代來制備。
在此，所述取代可以多種化學方式來進行。
特別地，本發明的主題在于具有膠帶粘合劑的絕緣膠帶，所述膠帶粘合劑中以溶解的方式和/或細分散的方式包含膠帶促進劑，所述膠帶促進劑為至少一種咪唑和/或至少一種吡唑與至少一種丙烯酸酯的加成產物，和/或一種或多種咪唑衍生物和/或一種或多種吡唑衍生物與一種或多種丙烯酸酯衍生物的加成產物。在此，衍生物和母體化合物的任意組合可形成所述加成產物。所述加成產物本身也是通過衍生化產生的，因此其本身又是衍生物。
根據另外的實施方式，雜環為優選地在相對低的溫度下熔化和/或在室溫下為液態的、在環中具有1至4個氮原子的1h-氮-雜環。
特別地，使用易于取代的烷基/酰基咪唑。例如，在此可使用如下的咪唑：1h-2-甲基咪唑(cas號：693-98-1)或1h-咪唑(cas號：288-32-4)、1h-2-乙基咪唑(cas號：1072-62-4)、1h-2-丙基咪唑(cas號：50995-95-4)、1h-2-異丙基咪唑(cas號：36947-68-9)、1h-2-丁基咪唑(cas號：50790-93-7)、1h-2-異丁基咪唑(cas號：61491-92-7)、1h-2-叔丁基咪唑(cas號：36947-69-0)、1h-4-叔丁基咪唑(cas號：21149-98-4)、1h-4(5)-甲基咪唑(cas號：822-36-6)、1h-2-乙基-4-甲基咪唑(cas號：931-36-2)、1h-4-甲基-2-苯基咪唑(cas號：827-43-0)、1h-4-苯基咪唑(cas號：670-95-1)、1h-5-甲基-2-苯基咪唑-4-甲醇(cas-號：13682-32-1)、1h-2-苯基咪唑(cas號：670-96-2)、1h-3-苯基吡唑(cas號：2458-26-6)、1h-5-甲基吡唑(無cas號)、1h-3,4-二甲基吡唑(cas號：2820-37-3)、1h-3-叔丁基吡唑(cas號：15802-80-9)、1h-4-乙基吡唑(cas號：17072-38-7)、以及1h-吡唑(cas號：288-3-1)和/或1h-3,5-二甲基吡唑(cas號：67-51-6)。
根據現有技術、特別地如從ep0424376b1已知的那些含鄰苯二甲酸酐的浸漬樹脂，公開了雙酚(特別地雙酚a)和脂環族環氧樹脂(特別地3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯)的1:4摩爾的加成產物作為膠帶粘合劑。其中所描述的膠帶粘合劑除了通過加成反應同時生成的羥基基團之外還在其理論分子結構中在定量反應后僅包含脂環族環氧乙烷。另外，從上述專利讀取到，對應的膠帶促進劑優選地為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和n-乙基哌嗪的1:3摩爾的加成產物。由于所基于的氮雜邁克爾反應，所述加成產物理論上包含三個末端的、被三級取代的(
因此，例如不含鄰苯二甲酸酐和此外不含粘合劑的雙酚f-二縮水甘油醚(其以3重量％的哌嗪-膠帶促進劑被凝膠化并且在145℃下以陰離子聚合的方式固化10小時)僅產生約90℃的玻璃化轉變，而迄今為止作為標準
相對地，使用例如2重量％的1,2-二甲基咪唑作為針對不含鄰苯二甲酸酐的、基于環氧樹脂的浸漬樹脂(例如蒸餾的雙酚f-二縮水甘油醚)的凝膠化和固化促進劑，由此在含粘合劑的情況下形成134℃的玻璃化轉變，在不含粘合劑的情況下形成甚至150℃的玻璃化轉變。相對于三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的n-烷基取代的哌嗪衍生物，這顯示出咪唑作為針對不含鄰苯二甲酸酐的環氧樹脂的優越性。
相比于ep0424376b1，即相比于三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(“tmpta”)和n-乙基哌嗪的1:3摩爾的加成產物，在此首次在本領域中作為膠帶促進劑提供的如下加成產物是作為膠帶促進劑的特別令人感興趣的化合物：其為三丙烯酸酯、特別地四、五/六丙烯酸酯與1h-2-甲基咪唑、1h-2-乙基咪唑、1h-2-丙基咪唑、1h-2-異丙基咪唑、1h-2-丁基咪唑、1h-2-異丁基咪唑、1h-2苯基咪唑和1h-2-乙基-4-甲基咪唑的加成產物，因為
a)用不含鄰苯二甲酸酐的、基于二縮水甘油醚的浸漬樹脂通過陰離子聚合可實現的玻璃化轉變溫度比在使用tmpta的n-甲基哌嗪和n-乙基哌嗪加成產物的情況下的玻璃化轉變溫度要高得多，
b)非酸性的烷基/酰基咪唑以比n-烷基哌嗪-tmpta-加成產物(烷基＝甲基、乙基)更低的含量使不含鄰苯二甲酸酐的浸漬樹脂凝膠化和固化，
c)1h-2-甲基咪唑、1h-2乙基咪唑、1h-2-異丙基咪唑、1h-2-丙基咪唑和1h-2-乙基-4-甲基咪唑與tmpta的加成產物在原料價格方面比tmpta與n-乙基哌嗪的加成產物更為有利。
1-甲基-2-烷基咪唑本身不是真空穩定的并且甚至在室溫下已是低粘度的液體；因此，它們在真空中在較高的溫度下于待浸漬的定子的抽真空和預干燥階段易于從絕緣膠帶中遷移出來。由此，與丙烯酸酯衍生化的咪唑是本發明的優選的實施方式。
由于在1h位置上的1h-2-烷基咪唑、特別地1h-2-乙基咪唑、1h-2-丙基咪唑、1h-異丙基咪唑、1h-2-乙基-4-甲基咪唑、1h-2-丁基咪唑、1h-2-異丁基咪唑和1h-2-叔丁基咪唑在至今使用的tmpta上的共價鍵合(例如通過氮雜邁克爾偶合)，如下是可能的，不適用于不含鄰苯二甲酸酐的環氧樹脂的、tmpta的n-乙基哌嗪衍生物現在被適用于這類浸漬樹脂的烷基咪唑-tmpta-變體取代。在眾多實驗中已證明，例如2重量％的1,2-二甲基咪唑(基于不含鄰苯二甲酸酐的環氧樹脂)在否則相同的固化情形下產生高達150℃的高的玻璃化轉變。
相反，含n-乙基哌嗪的膠帶促進劑在不含鄰苯二甲酸酐的縮水甘油醚環氧樹脂中只產生約90℃作為玻璃化轉變。然而，由于2-烷基咪唑的高的蒸氣壓和高的流動性，小的咪唑分子和/或咪唑衍生物在膠帶粘合劑中的分散與后續的風險相關，抽真空階段(70℃、0.1毫巴直至72小時)導致揮發性的烷基咪唑的蒸發或遷移并且該烷基咪唑積累在較冷的位置處。
這通過與丙烯酸酯的衍生化，即通過1h-烷基咪唑與丙烯酸酯例如tmpta分子的共價鍵合來抵消。在此，通過構成膠帶促進劑分子實現了粘度的急劇提高。由此，從膠帶粘合劑的遷移被有效地延遲。
特別地，在使用較高的丙烯酸酯例如peta和dpha時，由于取決于結構的聚合引發劑的數目，1h-2-甲基咪唑、1h-2乙基咪唑、1h-2-丙基咪唑、1h-2-異丙基咪唑以及1h-2-丁基咪唑或支化的1h-2-異丁基咪唑和1h-2-叔丁基咪唑與丙烯酸酯的加成產物導致最終結構的成本節省以及還導致網絡密度的提高。
與從現有技術已知的含哌嗪的促進劑的比較在此再次以表格形式顯示。
第一行包含具有根據ep0424376b1的促進劑的參考樣品。
表1
*可用于聚合引發的中心
關于典型的vpi浸漬方法，烷基-咪唑的蒸氣壓在升高的溫度下多少是不利的，特別地，有利的1-烷基-2-甲基咪唑的蒸氣壓相對地高，使得在升高的溫度下的持久的抽真空階段，如在制造電機時在定子的vpi浸漬之前例如為進行預干燥而正在局部地應用的那樣，存在任意使用的咪唑從膠帶粘合劑部分排出的風險。
然而，對于另外的浸漬方法，烷基咪唑，即一般較小的并因此通常在較高的溫度下易揮發的咪唑衍生物，被證明是非常有效的膠帶促進劑。
利用本發明的實施例，作為1h-咪唑衍生物和/或1h-吡唑衍生物與丙烯酸酯的加成產物的膠帶促進劑能夠成功地創建含粘合劑的云母紙中的膠帶促進劑，其可以這樣的方式被改性，使得它在50-80℃的溫度下是真空穩定的。例如，這種類型的膠帶粘合劑在70℃下呈現出低于10-4毫巴的蒸氣壓，以及高的動態粘度。
為此，使1h-烷基-咪唑和/或1h-烷基-吡唑例如與丙烯酸酯衍生化。根據一項實施方式，丙烯酸酯為在室溫下呈液態的丙烯酸酯，例如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta、cas號：15625-89-5)、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(無異名,cas號：3553879-54-2)、季戊四醇四丙烯酸酯(peta,cas號：4986-89-4)和/或二季戊四醇五丙烯酸酯/二季戊四醇六丙烯酸酯(技術dpha-混合物，cas號：60506-81-2)。
下面以結構式示出了衍生物的示例性實施例。
以下加成產物是根據本發明的膠帶促進劑的示例性實施方式：
在此示出的結構式i表示根據本發明的膠帶促進劑的一個實施例，并且其可為tmpta和一種或多種1h-咪唑衍生物的加成產物；例如，其中r為相同或不同，并且r可為h、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、苯基和/或單-、二-、三-、四-、五取代苯基，其中在苯基基團(部分)上的取代基又可為相同或不同，并且選自以下群組：r苯基＝烷基(直鏈和支化)、烷氧基、-f、-cl、-br、-i、醛、酮、酸酯、酸酰胺、膦酸衍生物和/或磺酸衍生物。
在此示出的結構式ii表示根據本發明的膠帶促進劑的另一實施例，并且其可為丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和1h-咪唑衍生物的加成產物；例如，其中r為相同或不同，并且r可為h、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、苯基和/或單-、二-、三-、四-、五取代苯基，其中在苯基基團(部分)上的取代基又可為相同或不同，并且選自以下群組：r苯基＝烷基(直鏈和支化)、烷氧基、-f、-cl、-br、-i、醛、酮、酸酯、酸酰胺、膦酸衍生物和/或磺酸衍生物。
在此示出的結構式iii表示根據本發明的膠帶促進劑的又一實施例，并且其可為季戊四醇四丙烯酸酯(peta)和1h-咪唑衍生物的加成產物；例如，其中r為相同或不同，并且r可為h、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、苯基和/或單-、二-、三-、四-、五取代苯基，其中在苯基基團(部分)上的取代基又可為相同或不同，并且選自以下群組：r苯基＝烷基(直鏈和支化)、烷氧基、-f、-cl、-br、-i、醛、酮、酸酯、酸酰胺、膦酸衍生物和/或磺酸衍生物。
r2＝h或
在此示出的結構式iv表示根據本發明的膠帶促進劑的另一實施例，并且其可為二季戊四醇五/六丙烯酸酯(dpha)和1h-咪唑衍生物的加成產物；例如，其中r為相同或不同，并且r可為h、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、苯基和/或單-、二-、三-、四-、五取代苯基，其中在苯基基團(部分)上的取代基又可為相同或不同，并且選自以下群組：r苯基＝烷基(直鏈和支化)、烷氧基、-f、-cl、-br、-i、醛、酮、酸酯、酸酰胺、膦酸衍生物和/或磺酸衍生物，并且r2如上所指。
在此可示出，咪唑和/或吡唑是對基于雙酚a-和/或雙酚f-二縮水甘油醚的不含鄰苯二甲酸的環氧樹脂非常有效的凝膠化和固化物質(凝膠化和固化劑)。
合適的膠帶粘合劑是市售可獲得的并且例如基于硅酮彈性體的那些。
本發明涉及用于電機中的定子線圈的絕緣的絕緣膠帶，特別地涉及所述絕緣膠帶的膠帶粘合劑中的膠帶促進劑。至今已知的基于n-乙基哌嗪的膠帶促進劑在此被新的并且更好的化合物取代。本發明進一步涉及咪唑和/或吡唑、和/或咪唑-和/或吡唑-衍生物作為用于基于雙酚a-和/或雙酚f-二縮水甘油醚的不含鄰苯二甲酸的環氧樹脂的凝膠化和固化物質。
本發明涉及用于電機中的定子線圈的絕緣的絕緣膠帶、特別地涉及所述絕緣膠帶的膠帶粘合劑中的膠帶促進劑，所述絕緣膠帶用于纏繞膠帶絕緣體系。至今已知的基于n-乙基哌嗪的膠帶促進劑在此被咪唑和/或吡唑類化合物取代。此外，通過本發明的進一步的實施例，還進行所述本領域新發現的咪唑和/或吡唑類化合物一般地作為在基于雙酚a-和/或雙酚f-二縮水甘油醚的環氧樹脂(特別地其不含鄰苯二甲酸酐的物質)中的凝膠化劑和/和固化劑的擴展應用。