CN100513538C - 一种二芳基烷绝缘油 - Google Patents
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Abstract
一种二芳基烷绝缘油，其分子结构通式为见右式，其中R1、R2、R3表示H或CH3。该绝缘油可用作各种电容器的浸渍剂。可作为包括纸介质、纸膜复合介质和全膜介质的浸渍用，尤其适合高压聚丙烯薄膜全膜介质的浸渍。本发明组份中芳香基团与脂肪基团的构成实现了优化组合，从而进一步提高了绝缘油的芳香性，降低了绝缘油在低温下的粘度，因而绝缘油在整个使用温度范围内耐电场作用的稳定性高，可适用于较高的工作电场强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容器绝缘介质的浸渍剂，尤其涉及一种二芳基烷绝缘油，其主要用作高压聚丙烯全膜介质电力电容器的浸渍剂。
背景技术
目前，高压全膜电力电容器的浸渍剂主要采用以下几种：
一种是二芳基乙烷，如苯基二甲苯基乙烷(PXE)、苯基乙苯基乙烷(PEPE)等。由于苯基二甲苯基乙烷和苯基乙苯基乙烷具有良好的绝缘性能，并与聚丙烯薄膜有良好的相容性，在电力电容器制造行业已得到广泛的应用。但其在高、低温范围内的电老化性能较差，承受的工作电场强度较低。
另一种是单苄基甲苯和二苄基甲苯(M/DBT)掺合油，其性能虽比前者有所改进，可采用较高的工作电场强度，尤其是低温性能也得到明显的改善。但是，单苄基甲苯与二苄基甲苯分子量相差很大。二苄基甲苯分子量大，低温下粘度大，局部放电性能不佳，因此导致该种单苄基甲苯和二苄基甲苯(M/DBT)掺合油的组分不得不以分子量小而闪点过低的单苄基甲苯为主。该油低毒，可生物降解，但生产过程中散发的气味令人感觉不舒适。此外，该油的生产成本也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二芳基烷绝缘油。本发明解决了背景技术中绝缘油各组份中芳香基团与脂肪基团的构成不够合理、绝缘油的芳香性较低和油在低温下的粘度大的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种二芳基烷绝缘油，其特殊之处在于：它的分子结构通式为
其中R1、R2、R3表示H或CH3。
按重量百分比计，本发明的主要成分可含有：苯基二甲苯基甲烷80～100％，二苯基乙烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、二苯基甲烷之一或其任意组合0～20％；所述的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～2，以100：0.5～1为宜。
按重量百分比计，本发明的主要成分可含有：二苯基乙烷80～100％，苯基二甲苯基甲烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、二苯基甲烷之一或其任意组合0～20％；所述的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～2，以100：0.5～1为宜。
按重量百分比计，本发明的主要成分可含有：二苯基乙烷60％～70％，苯基甲苯基乙烷0～5％，单苄基甲苯20～40％，苯基二甲苯基甲烷0～5％，二苯基甲烷0～5％；所述的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～2，以100：0.5～1为宜。
按重量百分比计，本发明的主要成分可含有：二苯基乙烷70～80％，苯基甲苯基乙烷0～5％，单苄基甲苯15～30％，苯基二甲苯基甲烷0～5％，二苯基甲烷0～5％；所述的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～2，以100：0.5～1为宜。
上述环氧稳定剂采用双酚A型环氧化合物或脂环族环氧化合物均可。
上述双酚A型环氧化合物以采用双酚A二缩水甘油醚为宜，脂环族环氧化合物以采用己二酸二(3，4-环氧基-6-甲基环己基甲酯)为宜。
上述各组分的合成方法：二苯基乙烷和苯基甲苯基乙烷是由苯、甲苯混合物料与苯乙烯在酸性催化剂存在的条件下根据傅氏(Fridel-Crafts)反应原理制备。反应完毕分离出酸性催化剂，剩下的粗品反应物用清水洗涤至中性，然后进行真空蒸馏。收集相应的馏分，最后净化处理得到成品组份；单苄基甲苯、苯基二甲苯基甲烷与二苯基甲烷是以含有苯、甲苯和二甲苯的混合物料在酸性催化剂存在的条件下通入氯化苄进行傅氏反应而生成。生成物粗品经水洗、真空蒸馏及净化处理而得到成品。二苯基乙烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、苯基二甲苯基甲烷和二苯基甲烷根据实际应用要求进行掺合可得到所要求的油品。掺合油还需添加0.1～2％的环氧稳定剂作为介质的电热老化稳定剂，用以吸收介质在电热老化过程中产生的羧酸基团、分解物中的游离基以及油中残余的氯离子等。
本发明具有以下优点：
1.本发明组份中芳香基团与脂肪基团的构成实现了优化组合，从而进一步提高了绝缘油的芳香性，降低了绝缘油在低温下的粘度，因而绝缘油在整个使用温度范围内耐电场作用的稳定性提高，可适用于较高的工作电场强度。
2.本发明适用于各种高、低压电容器的浸渍，包括纸介质、复合介质和全膜介质，尤其适合高压聚丙烯薄膜全膜介质电容器的浸渍。
3.用本发明浸渍的2×15μm聚丙烯全膜介质模型电容器样品，与浸渍苯基二甲苯乙烷的同类样品进行对比试验，在-40～+80℃温度范围内介质局部放电起始电压提高了15～35％；局部放电熄灭电压提高了20～50％。
4.介质快速寿命实验表明，采用本发明绝缘油浸渍的电容器，其工作电场强度比常规产品至少可提高10～30％。
5.本发明所用原材料系综合利用苯、甲苯和二甲苯混合物料，合成方法简单，生产成本较低。
具体实施方式：
本发明可仅由二苯基乙烷或苯基二甲苯基甲烷构成。本发明也可由二苯基乙烷、苯基二甲苯基甲烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、二苯基甲烷五种成份或该五种成份中的若干种成分构成。各种配方均掺有环氧稳定剂，绝缘油与环氧稳定剂的重量百分比为100：0.1～2。
实施方案一
按重量百分比计，本发明实施方案一的组分为：
主要成分：苯基二甲苯基甲烷80～100％，二苯基乙烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、二苯基甲烷之一或其任意组合0～20％。
上述主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～1。
按重量百分比计，本发明实施方案一的具体实施例如下：
例1 例2 例3
苯基二甲苯基甲烷 100 90 80
单苄基甲苯 0 10 20
其余组分 0 0 0
上述例1～3的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂的重量百分比为100：0.5。
实施方案二
按重量百分比计，本发明实施方案二的组分为：
二苯基乙烷80～100％，苯基二甲苯基甲烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、二苯基甲烷之一或其任意组合0～20％。
上述主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～1。
按重量百分比计，本发明实施方案二的具体实施例如下：
例1 例2 例3
二苯基乙烷 100 90 80
苯基甲苯基乙烷 0 10 20
其余组分 0 0 0
上述例1～3的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂的重量百分比为100：0.5。
实施方案三
按重量百分比计，本发明实施方案三的组分为：
二苯基乙烷60％～70％，苯基甲苯基乙烷0～5％，单苄基甲苯20～40％，苯基二甲苯基甲烷0～5％，二苯基甲烷0～5％。
上述主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～1。
按重量百分比计，本发明实施方案三的具体实施例如下：
例1 例2 例3
二苯基乙烷 60 65 70
苯基甲苯基乙烷 3 0 1
单苄基甲苯 35 30 25
苯基二甲苯基甲烷 0 0 2
二苯基甲烷 2 5 2
上述主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5。
实施方案四
按重量百分比计，本发明实施方案四的组分为：
二苯基乙烷70～80％，苯基甲苯基乙烷0～5％，单苄基甲苯15～30％，苯基二甲苯基甲烷0～5％，二苯基甲烷0～5％。
上述主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～1。
按重量百分比计，本发明实施方案四的具体实施例如下：
例1 例2
二苯基乙烷 75 80
苯基甲苯基乙烷 0 0
单苄基甲苯 20 15
苯基二甲苯基甲烷 0 3
二苯基甲烷 5 2
上述主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5。
本发明组分中所采用的环氧稳定剂可以是双酚A型环氧化合物，如双酚A二缩水甘油醚；也可以是脂环族环氧化合物，如己二酸二(3，4-环氧基-6-甲基环己基甲酯)。
本发明可由下列方法合成：
二苯基乙烷和苯基甲苯基乙烷是由苯、甲苯混合物料与苯乙烯在酸性催化剂存在的条件下根据傅氏(Fridel-Crafts)反应原理制备。反应完毕分离出酸性催化剂，剩下的粗品反应物用清水洗涤至中性，然后进行真空蒸馏。收集相应的馏分，最后净化处理得到成品组份；单苄基甲苯、苯基二甲苯基甲烷与二苯基甲烷是以含有苯、甲苯和二甲苯的混合物料在酸性催化剂存在的条件下通入氯化苄进行傅氏反应而生成。生成物粗品经水洗、真空蒸馏及净化处理而得到成品。
上述二苯基乙烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、苯基二甲苯基甲烷和二苯基甲烷根据实际应用要求进行掺合可得到所要求的油品。
掺合油还需添加0.1～2％的环氧稳定剂作为介质的电热老化稳定剂，用以吸收介质在电热老化过程中产生的羧酸基团、分解物中的游离基以及油中残余的氯离子等。
本发明绝缘油的化学结构通式为
其中R1、R2、R3分别表示H或CH3
本发明采用的各组分的化学结构式如下：
二苯基乙烷 
苯基甲苯基乙烷
单苄基甲苯 
苯基二甲苯基甲烷 
二苯基甲烷 
Claims (7)
1.一种二芳基烷绝缘油，其特征在于：它的分子结构通式为
其中R1、R2、R3表示H或CH3。
2.根据权利要求1所述的二芳基烷绝缘油，其特征在于：按重量百分比计它的主要成分含有
苯基二甲苯基甲烷80～100％，二苯基乙烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、二苯基甲烷之一或其任意组合0～20％；
所述的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～1。
3.根据权利要求1所述的二芳基烷绝缘油，其特征在于：按重量百分比计它的主要成分含有
二苯基乙烷80～100％，苯基二甲苯基甲烷、苯基甲苯基乙烷、单苄基甲苯、二苯基甲烷之一或其任意组合0～20％；
所述的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～1。
4.根据权利要求1所述的二芳基烷绝缘油，其特征在于：按重量百分比计它的主要成分含有
二苯基乙烷60％～70％，苯基甲苯基乙烷0～5％，单苄基甲苯20～40％，苯基二甲苯基甲烷0～5％，二苯基甲烷0～5％；
所述的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～1。
5.根据权利要求1所述的二芳基烷绝缘油，其特征在于：按重量百分比计它的主要成分含有
二苯基乙烷70～80％，苯基甲苯基乙烷0～5％，单苄基甲苯15～30％，苯基二甲苯基甲烷0～5％，二苯基甲烷0～5％；
所述的主要成分中还添加有环氧稳定剂，主要成分与环氧稳定剂添加量的重量百分比为100：0.5～1。
6.根据权利要求1至5之任一项所述的二芳基烷绝缘油，其特征在于：所述的环氧稳定剂为双酚A型环氧化合物或脂环族环氧化合物。
7.根据权利要求6所述的二芳基烷绝缘油，其特征在于：所述的双酚A型环氧化合物为双酚A二缩水甘油醚，所述的脂环族环氧化合物为己二酸二(3，4-环氧基-6-甲基环己基甲酯)。
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