一种耐热性和超导性强的氮化铝-氮化硼纳米粒子变压器油及其制备方法

摘要

本发明公开了一种耐热性和超导性强的氮化铝-氮化硼纳米粒子变压器油，其特征在于，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1200、氮化铝2-3、2-乙基己基硝酸酯0.2-0.5、亚硝酸钠0.2-0.5、硅酸铝0.2-0.5、硼砂0.3-0.5、钛酸钡0.3-0.5、氮化硼2-3、硬脂酸锌0.3-0.6、助剂0.5-0.8；变压器油中添加的氮化铝-氮化硼纳米粒子增强了它的导热性、稳定性和绝缘性；添加的硬脂酸锌能增强变压器油的热稳定性；添加的助剂增强了变压器油的抗氧化性、防潮性和防水性；使用无水乙醇球磨法制纳米粒子，所用方法简单、设备易操作；本发明的变压器油具有优良的导热性、耐热性、防潮抗氧化性和稳定性，使得变压器油能够延长使用寿命，减少安全隐患。

说明书

技术领域

本发明涉及化学领域，尤其涉及一种耐热性和超导性强的氮化铝-氮化硼纳米粒子变压器油及其制备方法。

背景技术

变压器油俗称方棚油，浅黄色透明液体，是石油的一种分馏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物，相对密度0.895。凝固点<-45 ℃。变压器油是指用于变压器、电抗器、互感器、套管、油开关等充油设备中，起绝缘、灭弧和冷却作用的一类绝缘油品。在电气设备中，变压器油可将不同电势的带电部分隔离开来，增加了绝缘强度，使其不至于形成短路，就不会被击穿。这就是变压器油的绝缘功能。变压器在带电运行过程中，由于线圈有电流通过，因电阻引起功率损耗，电流通过铁芯时，由于铁芯磁通发生作用，引起功率损耗，这两部分的损耗均已发热的形式表现出去。如果不将线圈内的这种热量散发出去，它必然会使线圈和铁芯内积聚的热量越积越多而使铁芯内部温度升高，从而会损坏线圈外部包覆的固体绝缘。这时候的变压器油就将线圈内产生的这部分热量吸收，然后通过油的循环而使热量散发出来，保证了设备的安全运行。变压器油由于填充在绝缘材料的空隙中，所以可以起到保护铁芯和线圈组件的作用，同时可以将易于氧化的纤维素和其他材料所吸收的氧含量减少到最低限度。在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油良好导热性能，且在电弧的高温作用下能分触大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。

现如今随着纳米材料的广泛应用性，人们尝试将纳米材料添加到变压器油中，不同的纳米材料变压器油在导热、击穿、老化以及抗水分影响都有不同的促进作用。氮化铝导热性好，热膨胀系数小，电绝缘体，介电性能良好，是良好的耐热冲击材料，氮化硼具有热稳定性、耐磨性好和化学稳定性强等特点，所以本发明选用氮化铝和氮化硼作为纳米材料添加到变压器油中。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐热性和超导性强的氮化铝-氮化硼纳米粒子变压器油及其制备方法。

为了实现本发明目的，本发明是通过以下技术方案实施：

一种耐热性和超导性强的氮化铝-氮化硼纳米粒子变压器油，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1200、氮化铝2-3、2-乙基己基硝酸酯0.2-0.5、亚硝酸钠0.2-0.5、硅酸铝0.2-0.5、硼砂0.3-0.5、钛酸钡0.3-0.5、氮化硼2-3、硬脂酸锌0.3-0.6、助剂0.5-0.8；

所述助剂由下列重量份的原料制成：N,N'-二仲丁基对苯二胺0.5-1.0、丁基羟基茴香醚0.5-1.0、N,N'-二亚水杨基丙二胺1-2、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷1-2、活性白土2-3、方石英粉4-6、钼酸钠1-2、山梨坦单月桂酸酯1-2、环烷基基础油80-100；制备方法是：将钼酸钠、丁基羟基茴香醚、方石英粉和活性白土共混研磨得纳米粉体，将N,N'-二仲丁基对苯二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷和环烷基基础油混合搅拌均匀，再将上述研磨的粉末加入混合油中，最后加入山梨坦单月桂酸酯在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可。

本发明所述耐热性和超导性强的氮化铝-氮化硼纳米粒子变压器油，由以下具体步骤制成：

（1）将氮化铝、亚硝酸钠、硅酸铝、氮化硼、硬脂酸锌和钛酸钡加入到球磨机中，再加入10~15倍的无水乙醇，在500-700转/分钟下球磨60-90小时，结束后，将该液体溶剂转移到旋蒸仪中，旋蒸除去无水乙醇即可得到干燥的纳米粉体；

（2）将环烷基基础油加热至260~280°C，分别依次加入（1）中干燥的纳米粉体、2-乙基己基硝酸酯、硼砂和助剂，在1200-1400转/分钟高速分散机下搅拌0.5-1.0小时后，保温2~3小时；

（3）将（2）中的变压器油冷却至室温后，过滤，除去杂质后即得含有氮化铝-氮化硼纳米粒子的变压器油。

本发明的变压器油中添加的氮化铝-氮化硼纳米粒子增强了它的导热性、稳定性和绝缘性；添加的硬脂酸锌能增强变压器油的热稳定性；添加的助剂增强了变压器油的抗氧化性、防潮性和防水性；使用无水乙醇球磨法制纳米粒子，所用方法简单、设备易操作；本发明的有益成果在于它提高了变压器油的导热性、耐热性、防潮抗氧化性和稳定性，使得变压器油能够延长使用寿命，减少安全隐患。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种耐热性和超导性强的氮化铝-氮化硼纳米粒子变压器油，由下列重量份（公斤）的原料制成：环烷基基础油1200、氮化铝3、2-乙基己基硝酸酯0.2、亚硝酸钠0.2、硅酸铝0.3、硼砂0.3、钛酸钡0.3、氮化硼2、硬脂酸锌0.4、助剂0.8；

所述助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：N,N'-二仲丁基对苯二胺1.0、丁基羟基茴香醚0.5、N,N'-二亚水杨基丙二胺1、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷1、活性白土3、方石英粉4、钼酸钠1、山梨坦单月桂酸酯1、环烷基基础油80；制备方法是：将钼酸钠、丁基羟基茴香醚、方石英粉和活性白土共混研磨得纳米粉体，将N,N'-二仲丁基对苯二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷和环烷基基础油混合搅拌均匀，再将上述研磨的粉末加入混合油中，最后加入山梨坦单月桂酸酯在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可。

本发明所述耐热性和超导性强的氮化铝-氮化硼纳米粒子变压器油，由以下具体步骤制成：

（1）将氮化铝、亚硝酸钠、硅酸铝、氮化硼、硬脂酸锌和钛酸钡加入到球磨机中，再加入10~15倍的无水乙醇，在500-700转/分钟下球磨60-90小时，结束后，将该液体溶剂转移到旋蒸仪中，旋蒸除去无水乙醇即可得到干燥的纳米粉体；

（2）将环烷基基础油加热至260~280°C，分别依次加入（1）中干燥的纳米粉体、2-乙基己基硝酸酯、硼砂和助剂，在1200-1400转/分钟高速分散机下搅拌0.5-1.0小时后，保温2~3小时；

（3）将（2）中的变压器油冷却至室温后，过滤，除去杂质后即得含有氮化铝-氮化硼纳米粒子的变压器油。

本发明变压器油工作击穿电压为超过80KV，介电常数为2.19，90°C介电损失角正切值为0.0001，体积电阻率为9× 10¹²Ω·m，其他性能指标也符合变压器油GB2536-90质量标准，使用本发明的变压器油能有很好的耐热性、导热性、防潮绝缘等功能，能大大的提高变压器油的使用寿命。