一种防锈和绝缘性能高的复合纳米粒子变压器油及其制备方法

摘要

本发明公开了一种防锈和绝缘性能高的复合纳米粒子变压器油，其特征在于，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1500、氮化铝2-4、油酸三乙醇胺0.2-0.8、聚四氟乙烯0.3-0.5、硫脲0.2-0.4、氢氧化镁0.4-0.6、气相白炭黑0.2-0.5、二氧化硅1-2、二氧化锗1-2、助剂0.5-1.0；添加的纳米氮化铝、二氧化硅和二氧化锗粒子增强了它的导热性、稳定性和绝缘性；添加的助剂增强了变压器油的抗氧化性、防潮性和防水性；添加油酸三乙醇胺增加了变压器油的防锈性；使用无水乙醇球磨法制纳米粒子，所用设备简单、易操作；本发明有效地解决了变压器油易氧化、易腐蚀生锈的问题，增强了导热性、稳定性、绝缘性和防潮性。

说明书

技术领域

本发明涉及化学领域，尤其涉及一种防锈和绝缘性高的复合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。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。变压器油起绝缘功能是因为在电气设备中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。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。这时候的变压器油因为它的比热大，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容易被氧化的作用，保护绝缘材料不被老化。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。

添加防锈剂能防止电压互感器铁芯端面生锈，保证变压器油的质量，而且高绝缘性能的变压器油能延缓与水分接触时间，保证延长了使用寿命，而且一旦被水分侵蚀氧化，防锈剂的添加可以最用于金属表面，使氧化腐蚀的速度减缓，所以说高绝缘防锈型的变压器油是变压器油中必不可少的。

目前随着纳米技术的越发成熟性，人们开始将纳米技术运用到变压器油中，目前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。纳米改性变压器油在导热、击穿、老化以及抗水分影响都有很大的促进作用。目前的研究热点是纳米材料的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种防锈和绝缘性高的复合纳米粒子变压器油及其制备方法。

为了实现本发明目的，通过以下技术方案实施：

一种防锈和绝缘性高的复合纳米粒子变压器油，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1500、氮化铝2-4、油酸三乙醇胺0.2-0.8、聚四氟乙烯0.3-0.5、硫脲0.2-0.4、氢氧化镁0.4-0.6、气相白炭黑0.2-0.5、二氧化硅1-2、二氧化锗1-2、助剂0.5-1.0；

所述助剂由下列重量份的原料制成：对羟基苯甲酸丙酯1-2、乙氧基喹啉2-3、N,N'-二亚水杨基丙二胺0.5-1.0、钨酸钠0.5-1.0、膨胀蛭石粉2-4、硅胶粉2-3、硅烷偶联剂KH-5501-2、山梨坦三油酸酯1-2、二甲基硅油10-15、环烷基基础油80-90；制备方法是：将钨酸钠、膨胀蛭石粉、硅胶粉和对羟基苯甲酸丙酯共混研磨制得纳米粉体，将该纳米粉体与剩余的组分混合，在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可。

本发明所述防锈和绝缘性能高的复合纳米粒子变压器油，由以下具体步骤制成：

（1）将氮化铝、氢氧化镁、二氧化硅和二氧化锗加入到球磨机中，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，将该液体转移至旋蒸仪，旋蒸除去乙醇，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 ，再依次加入（1）中干燥的纳米粉体、油酸三乙醇胺、聚四氟乙烯、硫脲、气相白炭黑和助剂混合，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纳米粒子的变压器油。

本发明的变压器油中添加的纳米氮化铝、二氧化硅和二氧化锗粒子增强了它的导热性、稳定性和绝缘性；添加的助剂增强了变压器油的抗氧化性、防潮性和防水性；添加油酸三乙醇胺增加了变压器油的防锈性；使用无水乙醇球磨法制纳米粒子，所用设备简单、易操作；本发明有效地解决了变压器油易氧化、易腐蚀生锈的问题，增强了导热性、稳定性、绝缘性和防潮性。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种防锈和绝缘性高的复合纳米粒子变压器油，由下列重量份（公斤）的原料制成：环烷基基础油1000、氮化铝2、油酸三乙醇胺0.4、聚四氟乙烯0.3、硫脲0.2、氢氧化镁0.4、气相白炭黑0.3、二氧化硅1、二氧化锗2、助剂0.9；

所述助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：对羟基苯甲酸丙酯1、乙氧基喹啉2、N,N'-二亚水杨基丙二胺0.5、钨酸钠0.5、膨胀蛭石粉4、硅胶粉3、硅烷偶联剂KH-5501、山梨坦三油酸酯2、二甲基硅油12、环烷基基础油90；制备方法是：将钨酸钠、膨胀蛭石粉、硅胶粉和对羟基苯甲酸丙酯共混研磨制得纳米粉体，将该纳米粉体与剩余的组分混合，在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可。

本发明所述防锈和绝缘性能高的复合纳米粒子变压器油，由以下具体步骤制成：

（1）将氮化铝、氢氧化镁、二氧化硅和二氧化锗加入到球磨机中，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，将该液体转移至旋蒸仪，旋蒸除去乙醇，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 ，再依次加入（1）中干燥的纳米粉体、油酸三乙醇胺、聚四氟乙烯、硫脲、气相白炭黑和助剂混合，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纳米粒子的变压器油。

本发明变压器油的工作击穿电压为超过80KV，介电常数为2.23，90°C介电损失角正切值为0.0001，体积电阻率为11× 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绝缘散热、抗氧化、抗腐蚀防锈的功能，延长变压器油的使用寿命。