[發明專利]含有納米顆粒的介電組合物

在審

• 申請號: 201310399879.7
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103531268A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: U·卡藤博恩
• 申請（專利權）人: 施耐德電器工業公司
• 主分類號: H01B3/00
• 分類號: H01B3/00;H01B3/20;H01B3/56;H01B3/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 賈靜環

技術領域

本發明涉及一種介電組合物，所述組合物包含介電流體、其用途以及一種含有這種介電組合物作為絕緣介質的電子裝置。

背景技術

介電組合物在大量應用以及例如在尤其是在中壓、高壓或者最高電壓范圍內運行的電子裝置中被用作為絕緣介質，使得引導電壓的組件與其他組件絕緣。一種已知的以及幾十年以來被應用于該目的的介電的絕緣介質是六氟化硫，其特點在于優秀的介電性能以及出色的消弧光特性。然而，六氟化硫及其分解產物具有較高的溫室潛勢以及較高的二氧化碳當量，因此，對于其替代材料的需求日益高漲。

為了這一目的，在WO2010／142346A1中例如提出了使用氟化酮作為介電絕緣介質。盡管氟化酮(Fluorketone)明顯是比六氟化硫更加有益于環境并且尤其是也有益于氣候。然而，氟化酮在應用技術上的特性要比六氟化硫差。尤其是已經表明，氟化酮在用作為電子裝置中的絕緣介質時具有比較低的使用壽命，因為其在運行條件下傾向于分解。出于這個原因，這些物質的絕緣作用就隨著運行時間的增加而發生改變，因此，以此驅動的電子裝置的運行安全性就隨著運行時間的遞增而變得更差。

為了應對這一不足，所述絕緣介質可在電子裝置內相對較短的運行時間之后定期地被完全移除并且被新的絕緣介質取代，以便由此確保所述電子裝置更加可靠地運行。然而，這樣經常更換絕緣介質既耗費人力，又會帶來所述電子裝置相應的停機時間，因此，不僅帶來較高的投入，而且還帶來了較高的成本。出于這個原因，迄今為止，在電子裝置內并沒有實現使用氟化酮作為介電絕緣介質。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種環境友好并且尤其是氣候友好的介電絕緣介質，所述絕緣介質的優點在于良好的介電性能，另外還具有較高的穩定性以及較長的使用壽命，尤其是即便在電子裝置在中壓、高壓或者最高電壓的范圍內運行的條件下也如此。

根據本發明，上述目的通過一種根據權利要求1所述的介電組合物以及尤其是通過一種含有至少一種介電有機流體和納米顆粒的介電組合物得以實現。其中，所述納米顆粒優選分散在所述介電流體中。另外，可以向該混合物中加入傳統的流體，例如稀有氣體、氧氣、氮氣、氧化氮、二氧化碳和／或一氧化碳。

這種除了介電有機流體如氟化酮和／或氟化烯烴以外還包含納米顆粒的介電組合物令人驚奇地在電子裝置的運行條件下，例如在中壓、高壓或者最高電壓的范圍內所運行的開關裝置或者變壓器的條件下，具有與純的氟化酮和氟化烯烴相比更高的穩定性和更高的使用壽命。因此，根據本發明的介電組合物在這樣的電子裝置內就能夠比純的氟化酮和氟化烯烴明顯要使用得更久，從而避免了由于運行所帶來的介電性能的消退。這種解決方案尤其是還基于這種認識，即：在電子裝置、例如開關裝置和變壓器在中壓、高壓或者最高電壓范圍內的運行中，由于局部的放電或者說微放電而被釋放的能量至少部分地被轉化成為紫外線(UV-)輻射。出于這個原因，所述介電組合物在所述電子裝置的運行中經受了紫外線輻射的照射，這種照射會導致烴鏈斷裂，進而導致氟化酮或者氟化烯烴分解。并不是要與一種理論聯系起來，而是可以認為，由于通過納米顆粒吸收了UV輻射以及所出現的UV輻射的漫射和反射，向所述介電組合物添加納米顆粒就能夠在分解之前形成氟化酮或者說氟化烯烴的保護，并且由此提高了氟化酮或氟化烯烴的穩定性和使用壽命。因此，根據本發明的介電組合物的特點為具有介電有機化合物如氟化酮和氟化烯烴的優點，即具有較高的環境效益和氣候效益，而沒有氟化酮和氟化烯烴的缺點，即在電子裝置在中壓、高壓或者最高電壓范圍內運行的條件下穩定性和使用壽命極低。

此外，根據本發明的、除了介電流體以外還包含有分散在所述流體內的納米顆粒的介電組合物在被應用在處于中壓、高壓或者最高電壓范圍內的電子裝置、例如在開關裝置或者變壓器內的情況下就令人驚奇地構成了穩定的、均勻性足夠高的分散。其中，穩定的分散另外也源自于，納米顆粒由于吸收了UV輻射而具有更高的布朗運動，這種布朗運動有利于所述納米顆粒在所述介電流體內的分散。另外，納米顆粒在適合地選擇其顆粒表面或者說其顆粒表面適當地化學活化的條件下具有帶負電性。那么，這些帶負電的顆粒就能夠吸附由于流體內的放電或者在流體以及固體絕緣物質或者流體以及電導體或者流體、固體絕緣物質以及導體的界面上的放電而被釋放出來的電子。那么，以這樣的方式被充電的顆粒就可在電場內運動并且在高場強的區域內能夠有利于電場的均勻性。此外，可通過使用高介電常數的納米顆粒或者使用由于其表面的功能化而具有較高介電常數的納米顆粒，來同樣促進電場的減少。