[發明專利]一種改性納米金剛石變壓器油及其制備方法

在審

• 申請號: 202011040685.4
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112126496A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 蘇林華;王遠東;羅永利;丁仁杰;羅傳仙;肖黎;劉夢娜;冷歐陽;段煉;馬超群;王鵬浩;邴龍;朱家煒;劉弋銘
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司呼倫貝爾供電公司;國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;國家電網有限公司
• 主分類號: C10M169/04
• 分類號: C10M169/04;C10M177/00;C10N40/16
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿;潘杰

本發明所設計的改性納米金剛石變壓器油由改性納米金剛石顆粒和變壓器油混合而成，所述改性納米金剛石顆粒占變壓器油質量的0.01％～4％。所述改性納米金剛石顆粒由酸化后的納米金剛石，加入正辛烷和油酸進行改性，增強其穩定分散的能力，之后與變壓器油混合進行超聲分散、攪拌得到改性納米金剛石變壓器油。本發明通過對納米金剛石進行改性，在變壓器油中分散，得到具有良好的絕緣性和導熱性的改性納米金剛石變壓器油，可以滿足大容量、超高電壓等級和小型化電力變壓器的要求，而且所用設備簡單、易操作，可實現大規模生產。

技術領域

本發明涉及化學及電氣技術領域，具體地指一種改性納米金剛石變壓器油及其制備方法。

技術背景

傳統變壓器油的熱導率較小，約為0.11Wm^-1K^-1。為了適應電力變壓器大容量、超高電壓等級和小型化的發展方向，改善傳統變壓器油長期運行的絕緣特性，研究絕緣性能更高、熱老化特性更好的變壓器油迫在眉睫。

通過向變壓器絕緣油中添加高導熱納米顆粒對其進行納米改性，目的是在保證變壓器絕緣油較高的絕緣強度的前提下，大幅提高變壓器絕緣油的導熱性能。當納米顆粒分散到變壓器絕緣油中，油分子包覆在高導熱納米顆粒上形成液體吸附層，其充當著基液和高導熱納米顆粒之間熱傳遞的橋梁。由于高導熱納米顆粒的熱導率要遠大于基液的熱導率，攜帶了變壓器絕緣油熱量的高導熱納米顆粒在運動、碰撞的過程中完成了熱傳遞和熱量散出，從而提高了變壓器絕緣油的熱導率。

納米金剛石具有超高的熱導率和化學穩定性，改性納米金剛石變壓器油對變壓器絕緣油的熱導率的提高具有重大意義。金剛石納米粒子共有的超高比表面積和納米金剛石本身的獨特結構(表面富含氫鍵、羥基、酯基、羰基等官能團)致使納米金剛石難以以納米級別的粒子形式穩定存在，團聚傾向嚴重阻礙了其優異性能的發揮與應用。因此，對納米金剛石在變壓器油中分散改性研究對擴大其進一步應用至關重要。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種改性納米金剛石變壓器油及其制備方法。本發明通過對納米金剛石進行改性，使其在變壓器油中穩定均勻分散，得到具有良好的絕緣性和導熱性的改性納米金剛石變壓器油。本發明可以滿足高電壓、大容量電力變壓器的要求，工藝簡單，易于實現大規模生產。

為實現此目的，本發明所設計的一種改性納米金剛石變壓器油，該改性納米金剛石變壓器油由改性納米金剛石顆粒和變壓器油混合而成，所述改性納米金剛石顆粒占變壓器油質量的0.01％～4％，納米金剛石顆粒的粒徑不超過500nm。

所述改性納米金剛石顆粒由酸化后的納米金剛石，加入正辛烷和油酸進行改性，增強其穩定分散的能力，之后與變壓器油混合進行超聲分散、強力攪拌得到改性納米金剛石變壓器油。實現納米金剛石在變壓器油中的分散。

一種上述改性納米金剛石變壓器油的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：將納米金剛石原粉和預先配置好的混酸進行混合，然后進行超聲分散，使納米金剛石分散開并與混酸進行充分反應，流水洗凈，干燥得到酸化的表面接枝羧基的納米金剛石顆粒；

步驟2：將酸化的表面接枝羧基的納米金剛石顆粒放入球磨或研磨罐內，加入正辛烷和油酸，常溫下濕法球磨或研磨，得到納米金剛石、正辛烷和油酸混合溶液；

步驟3：對混合溶液進行梯度離心，收集上清液，將上清液進行高速離心，棄上清液，收集得到的改性納米金剛石溶液中納米金剛石的粒徑在5～500nm，采用去離子水洗凈，再進行真空干燥處理后得到改性納米金剛石顆粒；

步驟4：按照改性納米金剛石和變壓器油質量比為1/10000～1/25，配制混合溶液，通過超聲分散后，采用強力電動機械攪拌器做進一步分散處理，得到改性納米金剛石變壓器油溶液。

上述技術方案的步驟1中，所述納米金剛石原粉的粒徑不超過500nm。