[發明專利]一種絕緣和導熱性能好的SiO2納米粒子改性植物絕緣油及制備方法

在審

• 申請號: 201710287330.7
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107123493A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 盧小武
• 申請（專利權）人: 廣東粵特變壓器有限公司
• 主分類號: H01B19/00
• 分類號: H01B19/00;H01B17/60;H01F27/12;H01F27/32;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司44228
• 代理人: 何海帆

技術領域

本發明涉及化學及電氣領域，尤其涉及一種絕緣和導熱性能好的納米SiO₂粒子改性植物絕緣油及制備方法。

背景技術

礦物絕緣油作為電力變壓器的絕緣和冷卻介質，是由多種碳氫化合物組成的液體混合物。普通的礦物絕緣油中存在多環芳烴，其燃點為160℃左右，在變壓器過熱或內部短路故障情況下，礦物絕緣油電力變壓器可能發生火災或爆炸事故，無法滿足礦山、軍事設施以及高層建筑等場所對消防、安全的要求。同時，礦物絕緣油的生物降解率低于30%，是一種非環保型液體絕緣材料，廣泛分布在農村、水源附近、城市街道等地方的充油電力變壓器，如果發生泄漏或火災將會嚴重污染環境。此外，隨著城市化進程的發展，城市電網存在負荷密度高、供電半徑小、土地昂貴、設計緊湊等特點。

為解決日益重要的環保問題和滿足可持續發展的要求，開發綠色環保的可再生絕緣液電介質體已成為新的研究課題。植物絕緣油是一種高燃點、環保型液體電介質，燃點高達 300℃，28天的自然降解率達到95%， 工頻擊穿電壓可超過70kV。通過合理精煉及添加降凝劑和抗氧化劑后，各項理化、電氣性能指標都能達到電力用油的要求。而由于植物絕緣油來源于食用油，具有可再生和自然降解的優點，不會對土壤和水源等造成環境污染，特別適合在大型水力發電廠應用。相對于礦物絕緣油，植物絕緣油的介電常數與絕緣紙的介電常數更接近，植物油紙絕緣系統中絕緣油與絕緣紙在交流電場中的電場分布更加均勻。植物油紙絕緣中油紙組合可有效延緩絕緣的老化壽命，延長油紙絕緣的壽命。通過良好的變壓器設計與運行維護，植物絕緣油能大大提高變壓器的過負荷能力，可在過負荷條件下長期運行而不影響變壓器的壽命和性能，從而降低變壓器全壽命周期成本。

目前在植物絕緣油研制方面已有相關研究成果。公開號為CN101438356A的中國發明專利公開了一種植物系絕緣油及其制備的方法，它是將豆油、菜籽油的混合物與乙醇在硅鋁酸鹽催化劑的作用下進行酯化而生成，酯化時間比較長，酸值高于0.03mgKOH/g，不滿足變壓器油GB/T264有關酸值的要求。公開號為CN101230304A的中國發明專利公開了一種環保變壓器油及其制備方法，它以植物油為原料，經堿煉、脫色，酯化醇解、終止中和、洗滌精制、減壓蒸餾、脫色過濾，添加抗氧化劑，降凝劑而制得。這種環保變壓器油閃點只在在215℃左右，要用到大量醇進行酯化醇解反應，且反應時間長。公開號為CN101538505A的中國發明專利公開了一種以植物油為原料的環保絕緣油。它將植物油進行堿中和、減壓蒸餾、氫化、深精煉、減壓蒸餾、加入添加劑而制得。該方法所制備植物絕緣油90℃介損值tgδ高于0.5%，不滿足變壓器油GB/T5654有關介損的要求。在目前有關報道中，針對植物絕緣油運動粘度高，沖擊電壓低等不足并沒有提供有效解決方案。

對納米改性絕緣油的研究國外起步較早。目前針對納米流體的研究主要還集中在納米流體熱導強化機理及其建模，針對其電學性能的研究開展的還比較少。納米技術在絕緣材料領域的應用研究是當今國內外一個研究熱點，是絕緣材料性能取得突破的發展方向之一。公開號為CN 102732359 B的中國專利公開了一種利用四氧化三鐵納米粒子改性變壓器油的制備方法，通過往礦物油中添加四氧化三鐵納米粒子可以提高變壓器油在運行過程中穩定性和可靠性。但是對植物絕緣油進行納米改性改善其運動粘度的研究還沒有相關報道。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種絕緣和導熱性能好的SiO₂納米粒子改性植物絕緣油及制備方法。

為了解決上述技術問題，通過以下技術方案實施：一種絕緣和導熱性能好的SiO2納米粒子改性植物絕緣油制備方法，其特征在于其包括以下步驟：

步驟一，用六甲基二硅氮烷改性納米SiO₂粒子，按照SiO₂/植物絕緣油質量比為1/200稱取相應質量SiO₂，然后使用均質機進行強力機械攪拌，攪拌器轉速8000r/min，時間10min；

步驟二，將機械攪拌后的SiO₂納米粒子改性植物絕緣油置于燒瓶內，放入超聲清洗機內進行超聲分散，超聲15min，超聲功率180W；

步驟三，采用3A型分子篩對超聲后的SiO₂納米粒子改性植物絕緣油進行脫水處理，將分子篩加熱至300℃進行活化處理，持續3小時，然后隔絕空氣降至室溫，將分子篩加入SiO₂納米粒子改性植物絕緣油，靜置24h，再將分子篩去除。