低粘度植物油基介电流体制造技术

本发明专利技术提供一种低粘度的植物油基介电流体组合物，其含有植物油和烷基酯。介电流体超期使用时的物理稳定性和化学稳定性是一重要的性能需求。因此，优选具有高含量的单未饱和脂肪酸的植物油，特别是高油酸植物油。植物油和烷基酯介于４０∶６０至６０∶４０的混和提供了具有在４０℃小于２０ｃＳｔ粘度的介电流体组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种植物油基介电流体，特别是涉及一种具有低粘度的植物油 基介电流体。
技术介绍
在包括变压器、切换齿轮及电缆的配电和电力设备中使用的介电流体表现 出两种重要的功能。介电流体作为电介质和绝缘介质以及冷却介质发生作用， 它们还可以降低氧气和湿气的腐蚀性作用。介电流体的分析可以提供绝缘材料 状态的指示，因此可用作评估变压器的固体绝缘状态的诊断工具。介电流体具有几个特别的功能性质特征。例如，介电击穿或介电强度提供 了介电流体抗电击穿的能力的指示，其作为在一浸在该流体中的指定间隙的两 个电极间引起弧所需的最低电压而被测量。介电流体的脉冲介电击穿电压提供 其在瞬时电压应力(例如雷击和电源浪涌)下的抗电击穿能力的指示。介电流 体的损耗因子是在流体中的介电损耗的一种量度；低的损耗因子表明低的介电 损耗和低浓度的可溶的极性杂质。因为介电流体的一个功能是携带和消散热量，所以明显影响该流体作为介 电冷却剂功能的相关能力的因素包括粘度、比热、热传导和膨胀系数。在选择 用于专门应用的适当介电流体时必须权衡这些性能的值，特别是在设备运行温 度的范围在全定额时。理想的介电流体展示了超过20-30年长期使用寿命的化学稳定性和热稳 定性，如上所述的良好的电性能和热性能，低可燃性(即高的燃点和闪点)， 低粘度和低倾点，可与现有的变压器油互溶，和非腐蚀性的和/或与所暴露其 中的电设备材料相容。矿物油基介电流体极好地展示了上述标准和因此其在全世界被广泛地用 于这些应用中超过百年。在全世界的电力和分配变压器中使用的矿物油类介电 流体的量被估计在约300到400亿升。然而，日益关心的是理想的介电流体应该也是生物降解的和可再生的，以此对环境表现出很少的或没有有害影响。矿 物油类介电流体既不是可生物降解的，也不是从可再生资源获得的。因此，寻 找替换的介电流体并不令人惊讶。植物油是可生物降解的、可再生的产品，因此是用于取代石油基介电流体 的适宜候选者。有利地，植物油也具有比矿物油较高的闪点和燃点特性，这确保在操作、 处理、贮存和运输植物油时较好的安全性和因此确保使用植物油类介电流体的 变压器的操作安全性。植物油类介电流体的极好的火灾安全特性使得它们成为 用于高压变压器的理想候选者。尽管上述优点，与矿物油相比，植物油是易受氧化降解影响以及具有较高 的倾点、较高的损耗因子、较高的酸度值、较高的湿气含量和明显较高的粘度。 通过将植物油经历纯化过程以除去水、酸和导电的杂质，以及通过冷凝过程以 改善植物油的倾点可以克服大多这些不足之处。此外，可以向已纯化的植物油 中加入抗氧化剂以增强其氧化稳定性。植物油类介电流体的低粘度是一非常重要的参数，因为电力和分配变压器 的安全操作高度取决于该参数。从热点的热量消散、变压器的有效循环和冷却、 在高电压操作条件下的变压器的流畅运行在很大程度上受控于该介电流体的 粘度特性。美国专利No. 5,949,017公开了包含电绝缘流体的电变压器，所述电绝缘 流体包括高油酸油组分作为矿物油基介电流体的替换物，在基底油或终产品中 的粘度性质没有或很少有改进。美国专利No. 6,280,659公开了植物种子油绝缘流体，其仅在低温即倾点 改进了粘度特性，而不是改进植物油基介电流体的全部粘度特性。事实上，在 6,280,659中描述的最终介电流体具有约100 cSt的粘度(在4(TC测量)，其远 远高于典型的矿物油基介电流体。倾点(-18'C)即低温粘度特性的改进不具 有意义，因为植物油的倾点参数介于-15。C和-25i:之间。还存在对从可再生资源得到的可生物降解的介电流体的重要需求，与现有 的基于矿物油的介电流体相比，该介电流体表现出良好的电性质和热性质、低 粘度、化学稳定性和热稳定性、低可燃性、低倾点、与现有的变压器油互溶和 20-30年的长使用寿命。本专利技术通过提供--低粘度植物油基介电流体，至少部分克服了植物油基介 电流体的上述缺点。应该理解的是，尽管在此涉及了现有技术使用和公布，在澳洲或任何其它 国家，这些参考不构成承认这些中的任意部分形成本领域公知技术的一部分。
技术实现思路
本专利技术是基于实现一种具有可与矿物油基介电流体相比较的绝缘性能和 冷却性能的低粘度的植物油基介电流体，其为通过将植物油基介电流体和烷基 酯的混和而获得的。在此使用的术语介电流体是指用于配电和电力设备的非可燃性流体， 例如用于变压器、电容器、切换齿轮和电缆，这种流体表现出电绝缘性能和冷 却性能。因此，本专利技术的第一方面是提供一种介电流体组合物，其含有植物油和烷 基酯。在本专利技术的一个实施方式中，植物油选自天然植物油、合成植物油、基因 修饰的植物油、及其混合物。在另一个实施方式中，植物油选自蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、亚 麻子油、橄榄油、棕榈油、花生油、葡萄籽油、菜籽油、红花油、向日葵油、 以及大豆油、其高油酸变体、和其混合物。在此使用的术语高油酸是指约80%或更高的油酸含量。任何植物油的物理稳定性和化学稳定性是由其脂肪酸含量决定的。在此使 用的术语脂肪酸是指长链(超过8-10碳原子)的直链或支链、饱和的、 单未饱和的、或多未饱和的烃链，其连接有末端羧基。应该理解术语脂肪酸 还包括单-、二-、三-甘油酯的脂肪酸部分，其为植物油的主要组分。在轻微氧化条件下，饱和脂肪酸是稳定的，然而单未饱和的，甚至更多的 这种多未饱和的脂肪酸是容易被氧化的。饱和脂肪酸的熔点随着链的长度增 加，以至于癸酸和更长链的饱和脂肪酸在室温时是固体。单未饱和的和多未饱 和的脂肪酸的熔点随着链的长度增加也是事实，随着在遍及脂肪酸的链长或遍 及脂肪酸链长的支链延伸上的未饱和度的增加，熔点的增加趋于缓和。在超期使用时介电流体的物理稳定性和化学稳定性是一个重要的性能需求。因此，在本专利技术的一个实施方式中，植物油包括高含量的单-未饱和脂肪 酸。通常，该单-未饱和脂肪酸含量是〉60%。在本专利技术的一个特别实施方式中，该植物油包括约80%的单-未饱和脂肪酸含量。在植物油中被发现的最为常见的单-未饱和脂肪酸是油酸。其在很多天然 存在的植物油中被发现，例如在向日葵油、橄榄油和红花油中有相当高的比例。基因修饰的某些种籽油(oil seed stocks),例如菜籽油和向日葵油，可以产生 油酸含量超过80%的植物油。因此，在本专利技术的一个优选的实施方式中，植 物油包括高油酸含量。在本专利技术的实施方式之一中，植物油是具有80%油酸和<3。亚油酸的高 油酸的向日葵油(HOSO)。在本专利技术的 一个实施方式中，烷基酯包括一种或多种脂肪酸烷基酯。通常， 烷基部分具有1到4个碳原子。在本专利技术的一个实施方式中，烷基酯包括一种 或多种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。脂肪酸垸基酯是通过1到4个碳原子的醇与脂肪酸间的酯化反应或酯交换 反应形成的有机化合物。在本专利技术的一个实施方式中，脂肪酸选自饱和脂肪酸、 单-未饱和脂肪酸、多-未饱和脂肪酸、和其混合物。饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于r酸、戊酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、木质素酸、蜡酸、二十七酸、褐 煤酸、三十酸、虫漆蜡酸、三十三酸。单-未饱和脂肪酸的适宜的实例包括但 不局限于癸烯-4-酸(obtusilic)、癸烯酸(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介电流体组合物，含有植物油和烷基酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AU 2005-10-11 20059055931. 一种介电流体组合物，含有植物油和烷基酯。2、 根据权利要求1所述的介电流体组合物，其中所述植物油选自天然植物油、合成植物油、基因修饰的植物油、及其混合物。3、 根据权利要求1或2所述的介电流体组合物，其中所述植物油选自蓖 麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、亚麻子油、橄榄油、棕榈油、花生油、葡萄 籽油、菜籽油、红花油、向日葵油以及大豆油、其高油酸变体、和其混合物。4、 根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述植物油包括 高含量的单-未饱和脂肪酸。5、 根据权利要求4所述的介电流体组合物，其中所述单-未饱和脂肪酸含 量是>60%。6、 根据权利要求4或5所述的介电流体组合物，其中所述植物油含有约 80%的单-未饱和脂肪酸。7、 根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述植物油包括 高含量的油酸。8、 根据权利要求7所述的介电流体组合物，其中所述植物油是具有80% 油酸和<3%亚油酸的高油酸的向日葵油(HOSO)。9、 根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述垸基酯包括 一种或多种脂肪酸烷基酯。10、 根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述烷基部分具 有l到4个碳原子。11、 根据权利要求9或IO所述的介电流体组合物，其中所述垸基酯包括 一种或多种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。12、 根据权利要求9-11中的任一权利要求所述的介电流体组合物，其中 所述脂肪酸选自饱和脂肪酸、单-未饱和脂肪酸、多-未饱和脂肪酸、和其混合 物。13、 根据权利要求12所述的介电流体组合物，其中所述饱和脂肪酸选自 丁酸、戊酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、 硬脂酸、花生酸、山俞酸、木质素酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、虫漆蜡酸、三十三酸；所述单-未饱和脂肪酸选自癸烯-4-酸、癸烯酸、月桂烯酸、 天台乌药酸、十四碳烯酸、抹香鲸酸、粗租酸、棕榈油酸、芹岩酸、油酸、十 八碳烯酸、鳕烯酸、巨头鲸鱼酸、鲸蜡烯酸、芥酸、和神经酸；和所述多-未 饱和脂肪酸选自亚油酸、Y 亚麻酸、二高-Y-亚麻酸、花生四烯酸、a-亚油酸、 十八碳四烯酸、7,10,13,16-二十二碳四烯酸、4，7,10，13,16-二十二碳五烯酸、 8,1U4，17-二十碳四烯酸,5,8,11,14,17-二十碳五烯酸(EPA)， 7，10,13,16,19陽二十 二碳五烯酸(DPA)、 4，7,10，13,16，19-二十二碳六烯酸(DHA)、和5，8，11-二十碳三 烯酸(蜂蜜酸)。14、 根据权利要求9-13中的任一权利要求所述的介电流体组合物，其中 所述脂肪酸烷基酯的脂肪酸与介电流体组合物的植物油的脂肪酸含量大体上 一致。15、 根据权利要求9-14中的任一权利要求所述的介电流体组合物，其中 所述烷基酯包括高含量的单-未饱和脂肪酸。16、 根据权利要求15所述的介电流体组合物，其中所述烷基酯含有超过 60%的单-未饱和脂肪酸。17、 根据权利要求16所述的介电流体组合物，其中所述垸基酯含有约80 %的单-未饱和脂肪酸。18、 根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述烷基酯包括 得自介电流体组合物的植物油的脂肪酸垸基酯。19、 根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述介电流体组 合物包括占40-60% v/v的植物油和占60-40% v/v的烷基酯。20、 根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述介电流体组 合物还包括至少一种添加剂，该添加剂或每一种添加剂是选自抗氧化剂、倾点 抑制剂、缓蚀剂、抗菌剂、粘度改性剂。21、 根据权利要求20所述的介电流体组合物，其中所述抗氧化添加剂包 括金属失活剂。22、 一种变压器，其具有一容纳变压器芯/线圈装配的外壳和一包围着所 述芯/线圈装配的介电流体组合物，其中所述的介电流体组合物如前述任一权 利要求所定义。23、 一种降低植物油基介电流体的粘度的方法，其包括混和植物油基介电流体和烷基酯。24、 根据权利要求24所述的方法，其中与植物油基介电流体混和的烷基 酯的量是足以得到于4(TC 〈0cSt的粘度。25、 根据权利要求23或24所述的方法，其中植物油基介电流体与烷基酯 的混和比例介于40:60-60:40。26、 一种用于植物油基介电流体的粘度改性剂，其含有垸基酯。27、 根据权利要求26所述的粘度改性剂，其中所述粘度改性剂含有一种 或多种脂肪酸烷基酯。28、 根据权利要求26或27所述的粘度改性剂，其中所述烷基部分具有l 到4个碳原子。29、 根据权利要求27或28所述的粘度改性剂，其中所述粘度改性剂含有 一种或多种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。30、 根据权利要求27-29中任一权利要求所述的粘度改性剂，其中所述脂 肪酸选自饱和脂肪酸、单-未饱和脂肪酸、多-未饱和脂肪酸、及其...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫哈米迪阿玛努拉哈，赛耶德莫菲朱尔艾莎拉姆，萨姆尔夏米，加里叶恩科，
申请(专利权)人：百奥立克特赖斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]