CN104046409B - 一种绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的变压器油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子变压器油，其特征在于，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1200、氮化铝3-5、五氧化二锑0.2-0.5、六次甲基四胺0.2-0.5、硅微粉0.5-1.0、醋酸锌0.2-0.4、钇稀土0.2-0.5、氟金云母粉0.5-0.8、油酸0.5-0.7、助剂0.4-0.7；本发明使用无水乙醇球磨无机粉体制得纳米粒子，所用设备简单、易操作；添加的纳米氮化铝粒子具有介电性质良好、稳定性高、导热性质好、热膨胀系数小；添加的硅微粉耐温性好、耐酸碱腐蚀、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定；添加的氟金云母粉电绝缘性能好、耐酸碱腐蚀，介电系数小，应用于变压器油中能很大程度上改善其防潮、消弧、绝缘、散热及介电系数的性能；添加的助剂使变压器油纯净、杂质小、氧化性降低、稳定性加强和延长使用寿命。

Description

一种绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的变压器油及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学领域，尤其涉及一种绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的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，相对密度0.895。凝固点<-45℃。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，将热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。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。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，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。变压器油具有比空气高得多的绝缘强度，绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。以上说明了变压器油具有绝缘、散热和消弧的作用。

变压器油在变压器中作为绝缘介质存在，在交流电路产生的变化电场作用下，使内部电流不平衡或由于电场作用而产生的极性分子，它们能起到导体作用，从而产生阻性的传导电流(或称泄漏电流)，此电流与施加电压同相位，因此是有功电流，引起功率损失，称为绝缘油的介质损耗，用传导电流与电容电流的比值来表示，称为介质损耗因数。介质损耗因数是评定绝缘油电气性能的一项重要指标，

特别是油品劣化或被污染对介厨损耗因数变化更为明显，运行油介质损耗因素过大就要采取处理措施。

现如今随着纳米材料的广泛应用性，人们尝试将纳米材料添加到变压器油中，不同的纳米材料变压器油在导热、击穿、老化以及抗水分影响都有不同的促进作用。氮化铝导热性好，热膨胀系数小，电绝缘体，介电性能良好，是良好的耐热冲击材料，由于硅微粉具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，氟金云母粉电绝缘性能好、耐酸碱腐蚀，介电系数小，所以本发明选用氮化铝作为纳米材料、硅微粉和氟金云母粉添加到变压器油中，得到一种绝缘性和介电系数好的变压器油。

发明内容

本发明的目的是提供一种绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的变压器油及其制备方法。

为了实现本发明目的，本发明通过以下技术方案实施：

一种绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的变压器油，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1200、氮化铝3-5、五氧化二锑0.2-0.5、六次甲基四胺0.2-0.5、硅微粉0.5-1.0、醋酸锌0.2-0.4、钇稀土0.2-0.5、氟金云母粉0.5-0.8、油酸0.5-0.7、助剂0.4-0.7；

所述助剂由下列重量份的原料制成：N,N'-二仲丁基对苯二胺0.5-1.0、丁基羟基茴香醚0.5-1.0、N,N'-二亚水杨基丙二胺1-2、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷1-2、活性白土2-3、方石英粉4-6、钼酸钠1-2、山梨坦单月桂酸酯1-2、环烷基基础油80-100；制备方法是：将钼酸钠、丁基羟基茴香醚、方石英粉和活性白土共混研磨得纳米粉体，将N,N'-二仲丁基对苯二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷和环烷基基础油混合搅拌均匀，再将上述研磨的粉末加入混合油中，最后加入山梨坦单月桂酸酯在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可。

本发明所述绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的变压器油，由以下具体步骤制成：

（1）将氮化铝、五氧化二锑、氟金云母粉、醋酸锌和钇稀土加入球磨机中，再加入10-15倍的无水乙醇，在500-700转/分钟下球磨60-90小时，结束后将该液体加入旋蒸仪中，旋蒸除去乙醇即可得到干燥的纳米粉；

（2）将环烷基基础油加热至260~280°C，分别依次加入（1）中干燥的纳米粉体、油酸、六次甲基四胺、硅微粉和助剂，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。

本发明的有益成果在于：

使用无水乙醇球磨无机粉体制得纳米粒子，所用设备简单、易操作；添加的纳米氮化铝粒子具有介电性质良好、稳定性高、导热性质好、热膨胀系数小；添加的硅微粉耐温性好、耐酸碱腐蚀、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定；添加的氟金云母粉电绝缘性能好、耐酸碱腐蚀，介电系数小，应用于变压器油中能很大程度上改善其防潮、消弧、绝缘、散热及介电系数的性能；添加的助剂使变压器油纯净、杂质小、氧化性降低、稳定性加强和延长使用寿命。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的变压器油，由下列重量份（公斤）的原料制成：环烷基基础油1000、氮化铝3、五氧化二锑0.2、六次甲基四胺0.3、硅微粉0.5、醋酸锌0.3、钇稀土0.2、氟金云母粉0.5、油酸0.5、助剂0.6；

所述助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：N,N'-二仲丁基对苯二胺1.0、丁基羟基茴香醚0.5、N,N'-二亚水杨基丙二胺1、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷1、活性白土3、方石英粉4、钼酸钠1、山梨坦单月桂酸酯1、环烷基基础油80；制备方法是：将钼酸钠、丁基羟基茴香醚、方石英粉和活性白土共混研磨得纳米粉体，将N,N'-二仲丁基对苯二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷和环烷基基础油混合搅拌均匀，再将上述研磨的粉末加入混合油中，最后加入山梨坦单月桂酸酯在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可。

本发明所述绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的变压器油，由以下具体步骤制成：

（1）将氮化铝、五氧化二锑、氟金云母粉、醋酸锌和钇稀土加入球磨机中，再加入10-15倍的无水乙醇，在500-700转/分钟下球磨60-90小时，结束后将该液体加入旋蒸仪中，旋蒸除去乙醇即可得到干燥的纳米粉；

（2）将环烷基基础油加热至260~280°C，分别依次加入（1）中干燥的纳米粉体、油酸、六次甲基四胺、硅微粉和助剂，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。

本发明变压器油工作击穿电压为超过80KV，介电常数为2.11，90°C介电损失角正切值为0.0001，体积电阻率为9×10¹²Ω·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防潮、散热、绝缘和介电系数高的功能，延长变压器的使用寿命。

Claims (1)

1.一种绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子变压器油，其特征在于，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1200、氮化铝3-5、五氧化二锑0.2-0.5、六次甲基四胺0.2-0.5、硅微粉0.5-1.0、醋酸锌0.2-0.4、钇稀土0.2-0.5、氟金云母粉0.5-0.8、油酸0.5-0.7、助剂0.4-0.7；所述助剂由下列重量份的原料制成：N,N'-二仲丁基对苯二胺0.5-1.0、丁基羟基茴香醚0.5-1.0、N,N'-二亚水杨基丙二胺1-2、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷1-2、活性白土2-3、方石英粉4-6、钼酸钠1-2、山梨坦单月桂酸酯1-2、环烷基基础油80-100；所述助剂的制备方法是：将钼酸钠、丁基羟基茴香醚、方石英粉和活性白土共混研磨得纳米粉体，将N,N'-二仲丁基对苯二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷和环烷基基础油混合搅拌均匀，再将上述研磨的粉末加入混合油中，最后加入山梨坦单月桂酸酯在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可；

所述的绝缘性和介电系数好的氮化铝纳米粒子的变压器油的制备方法包括以下步骤：

（1）将氮化铝、五氧化二锑、氟金云母粉、醋酸锌和钇稀土加入球磨机中，再加入10-15倍的无水乙醇，在500-700转/分钟下球磨60-90小时，结束后将该液体加入旋蒸仪中，旋蒸除去乙醇即可得到干燥的纳米粉；

（2）将环烷基基础油加热至260~280℃，分别依次加入（1）中干燥的纳米粉体、油酸、六次甲基四胺、硅微粉和助剂，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。