一种纳米改性变压器油及其制备方法技术

本发明专利技术属于电力技术领域，具体涉及一种纳米改性变压器油及其制备方法。变压器油中含有重量百分含量分别为0.15‑0.8%和0.2‑1.0%的改性氮化铝纳米颗粒和改性α‑Al2O3纳米颗粒。本发明专利技术通过将氮化铝纳米颗粒与硅烷偶联剂置入有机溶剂中超声振荡1‑2h，接着加入甲基丙烯酸甲酯，60‑80℃水浴反应10‑12h，然后球磨，旋蒸除去有机溶剂，干燥，得到粉末，再用甲苯索氏提取，然后脱挥，得到改性氮化铝纳米颗粒，将α‑Al2O3纳米颗粒经月桂酸钠溶液改性得到改性α‑Al2O3纳米颗粒，上述改性纳米颗粒加入基础油中，再加入分子筛吸附，过滤，即得。本发明专利技术纳米改性变压器油导热性能和电气性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力
，具体涉及一种纳米改性变压器油及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的飞速发展和能源问题的日益突出，传统的换热物质已很难满足高传热强度和微系统散热等特殊条件下的传热与冷却要求，低导热率的换热工质已经成为新一代高效冷却技术的主要障碍。变压器油作为整个供电系统正常工作的一个主要因素，在变压器中有两个功能，其绝缘性能可阻止导电部件间的电流流动，而其冷却性能可将变压器线圈和磁芯中的热量传递出去，变压器油的散热性能和绝缘性能对变压器长期运行的安全性和可靠性起到决定性作用。近年来随着纳米科技的迅速发展，纳米改性变压器油由于其高散热性和独特的电气性能，正受到越来越广泛的关注。纳米改性变压器油是指在变压器油中添加纳米颗粒，并形成稳定的悬浮胶体，这些粒子的平均直径为几到几十纳米，比变压器油中常见微粒小2到3个数量级。中国专利CN105296108A公开了一种混合改性纳米粒子变压器油及其制备方法，由改性纳米氮化硼变压器油与改性纳米二氧化硅变压器油混合而成，所述改性纳米氮化硼变压器油与改性纳米二氧化硅变压器油的体积比为1:5-1:1；制备方法包括改性纳米氮化硼变压器油的制备、改性纳米二氧化硅变压器油的制备与混合三个步骤。本专利技术的变压器油具有良好的绝缘和导热性能，可以满足大容量、超高电压等级和小型化电力变压器的要求，而且所用设备简单、易操作，可实现大规模生产。中国专利CN105132079A公开了一种氮化铝（A1N）纳米粒子改性变压器油的制备方法，属于电力工业变压器油制作
AlN纳米粒子改性分为两步。第一步：将AlN纳米粒子溶解于无水乙醇中，采用超声和球磨的方法将KH550接枝到AlN纳米颗粒的表面，经过加热、干燥后得到改性颗粒（1）；第二步:采用球磨的方法将油酸接枝到改性颗粒（1）的表面，经过加热后得到最终改性好的AlN纳米粒子。将改性好的A1N纳米粒子与变压器油混合并进行超声分散，得到A1N粒子改性变压器油。但是，上述专利变压器油稳定性差，易沉淀，保质期短，而且性能较差。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种纳米改性变压器油及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种纳米改性变压器油，所述变压器油中含有重量百分含量为0.15-0.8%的改性氮化铝纳米颗粒，含有重量百分含量为0.2-1.0%的改性α-Al2O3纳米颗粒。优选地，所述改性氮化铝纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：（1）将氮化铝纳米颗粒与硅烷偶联剂置入有机溶剂中超声振荡1-2h，接着加入甲基丙烯酸甲酯，60-80℃水浴反应10-12h，得到混合溶液，所述氮化铝纳米颗粒与硅烷偶联剂、甲基丙烯酸甲酯的重量比为1:0.5-0.8:0.9-1.2；（2）将步骤（1）混合溶液进行球磨；（3）将步骤（2）球磨好的混合溶液旋蒸除去有机溶剂，干燥，得到粉末；（4）将步骤（3）粉末用甲苯索氏提取6-10h，然后脱挥20-30h，得到改性氮化铝纳米颗粒。优选地，步骤（1）所述氮化铝纳米颗粒的粒径为20-100nm，密度2.5-3.6g/cm3，热导率为150-320W/m·K。优选地，步骤（1）所述超声振荡的时间为5-15min，功率为800-1200W。优选地，步骤（1）所述的硅烷偶联剂为KH570或者KH590。优选地，步骤（1）所述的有机溶剂为无水乙醇、乙醚、丙酮和异丙醇中一种或几种。优选地，步骤（2）所述的球磨时间12-24h，转速为200-500rpm；步骤（4）所述脱挥温度为150-200℃，压力≤0.01MPa。优选地，所述改性α-Al2O3纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：将α-Al2O3纳米颗粒和月桂酸钠溶液按用量比1g：80-120mL放入反应容器中，采用盐酸或者氢氧化钠调节pH为3-13，20-70℃条件下改性30-90min，过滤，收集沉淀，去离子水洗涤，得到改性α-Al2O3纳米颗粒。优选地，所述α-Al2O3纳米颗粒粒径10-30nm，热导率20-40W/m·K。一种上述的纳米改性变压器油的制备方法，包括以下步骤：将改性氮化铝纳米颗粒和改性α-Al2O3纳米颗粒加入环烷基基础油中，再加入分子筛吸附，吸附温度为130-150℃，时间1-3h，过滤，即得。本专利技术的积极有益效果：1.本专利技术氮化铝AlN纳米颗粒和具有高热导率、高电绝缘性、高强度、高硬度、与硅相近的低膨胀系数、无毒以及良好的化学稳定性和耐腐蚀性；但是纳米颗粒具有高的表面活性，容易团聚，且极易吸收空气中的水分发生水解，本专利技术AlN纳米颗粒表面存在大量的-OH、-NH等基团，硅烷偶联剂的烷氧基与AlN颗粒表面的-OH、-NH等基团发生化学键合，降低纳米AlN颗粒的表面自由能，减少团聚，同时也提高了AlN颗粒的亲油性，进一步加入甲基丙烯酸甲酯，与AlN纳米颗粒表面的硅烷偶联剂分子中的C=C键发生共聚，并含有酯类基团，进一步提高了AlN纳米颗粒与基础油的相容性；本专利技术α-Al2O3纳米颗粒具有优异的化学稳定性，介电常数较低，并具有较高的击穿场强，是非铁电材料，α-Al2O3纳米颗粒经过月桂酸钠溶液改性，与基础油互溶性好，与AlN纳米颗粒共同作用，提高了基础油的导热性能和电气性能。上述纳米颗粒经改性与基础油互溶好，进一步提高了基础油的电气性能和导热性能。本专利技术变压器油为淡黄色透明液体，运动粘度≤9.7mm2•s-1，闪点≥227℃，介质损耗因数≤0.5%，击穿电压≥60kV，40℃，0.1kPa条件下保存期可达6个月以上，在变压器油底部仍然没有出现沉淀现象，电气性能和导热性能优异。2.本专利技术硅烷偶联剂在超声条件下改性氮化铝纳米颗粒，颗粒不易团聚，60-80℃水浴条件下与甲基丙烯酸甲酯共聚效率高，球磨进一步增强各原料的充分分散，旋蒸、索氏提取与脱挥步骤保证了有机溶剂和未反应的硅烷偶联剂和甲基丙烯酸甲酯的挥发，分子筛吸附有利于除水。3.本专利技术氮化铝纳米颗粒的粒径为20-100nm，密度2.5-3.6g/cm3，热导率为150-320W/m·K，导热和电气性能优异。改性纳米氮化铝制备过程中超声振荡的时间为5-15min，功率为800-1200W，超声分散好。所述的硅烷偶联剂为KH570或者KH590，含有C=C双键和硅氧基，与AlN纳米颗粒、甲基丙烯酸甲酯化学键合好。所述的有机溶剂为无水乙醇、乙醚、丙酮和异丙醇中一种或几种，后续步骤易除去。所述的球磨时间12-24h，转速为200-500rpm，球磨强度高，便于各原料充分分散。所述脱挥温度为150-200℃，压力≤0.01MPa，有利于小分子化合物除去，提高改性氮化铝纳米颗粒的纯度。4.本专利技术α-Al2O3纳米颗粒粒径10-30nm，热导率20-40W/m·K，导热和电气性能优异，改性温度20-70℃，改性pH为3-13，所得改性α-Al2O3纳米颗粒亲油化度高。5.本专利技术基础油为环烷基基础油，具有高溶解性、优异的低温性能及与特定树脂和聚合物有高相容性等特性，适合于变压油，分子筛吸附操作简单，对变压器油无污染，所述吸附温度为130-150℃，时间1-3h，脱水彻底。本专利技术纳米改性变压器油制备方法简单，成本低廉。具体实施方式下面结合一些具体实施方式，对本专利技术进一步说明。实施例1一种纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米改性变压器油，其特征在于，所述变压器油中含有重量百分含量为0.15‑0.8%的改性氮化铝纳米颗粒，含有重量百分含量为0.2‑1.0%的改性α‑Al2O3纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种纳米改性变压器油，其特征在于，所述变压器油中含有重量百分含量为0.15-0.8%的改性氮化铝纳米颗粒，含有重量百分含量为0.2-1.0%的改性α-Al2O3纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的纳米改性变压器油，其特征在于，所述改性氮化铝纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：（1）将氮化铝纳米颗粒与硅烷偶联剂置入有机溶剂中超声振荡1-2h，接着加入甲基丙烯酸甲酯，60-80℃水浴反应10-12h，得到混合溶液，所述氮化铝纳米颗粒与硅烷偶联剂、甲基丙烯酸甲酯的重量比为1:0.5-0.8:0.9-1.2；（2）将步骤（1）混合溶液进行球磨；（3）将步骤（2）球磨好的混合溶液旋蒸除去有机溶剂，干燥，得到粉末；（4）将步骤（3）粉末用甲苯索氏提取6-10h，然后脱挥20-30h，得到改性氮化铝纳米颗粒。3.根据权利要求2所述的纳米改性变压器油，其特征在于，步骤（1）所述氮化铝纳米颗粒的粒径为20-100nm，密度2.5-3.6g/cm3，热导率为150-320W/m·K。4.权利要求2所述的纳米改性变压器油，其特征在于，步骤（1）所述超声振荡的时间为5-15min，功率为800-1200W。5.权利要求2所述的纳米改性变压器油，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘守明，刘益初，魏韬，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司周口供电公司，
类型：发明
国别省市：河南;41