CN106653406A - 一种薄膜电容器浸渍剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜电容器浸渍剂，具体由下列物质制成：混合植物油、改性膨润土、脲醛树脂、酚醛树脂、1,1‑二苯基乙烷、纳米二氧化硅、烷基萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；所述混合植物油由下列物质制成：橄榄油、椰子油、葡萄籽油、菜籽油、棉籽油、米糠油、霍霍巴油、月见草油；所述改性膨润土由下列物质制成：膨润土、甘油、硬质酸钠、聚二甲基硅氧烷、六偏磷酸钠、脂肪酸聚乙二醇酯。本发明制得的浸渍剂与薄膜的相容性好，芳香度高，粘度小，凝固点低，改善了薄膜电容器的低温局部放电性能，提高了产品的比特性、稳定性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容器浸渍剂，具体涉及一种薄膜电容器浸渍剂。
背景技术
薄膜电容器由于具有无极性、绝缘阻抗很高、频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损失很小等优良特性而被大量使用在模拟电路上。薄膜电容器通常需要添加浸渍剂于薄膜的缝隙内，以提高产品的比特性和运行稳定性。国内外现采用的电容器浸渍剂有：烷基苯（AB油）、苯基二甲苯基乙烷（PXE，又称二芳基乙烷、S油）和单/双苄基甲苯（M/DBT又称C101）。其中烷基苯是在聚氯联苯禁止使用后曾采用过的一种合成绝缘油，其电气物理性能优于矿物油且价格低廉，但是其吸气性能差，从而限制了电容器工作场强的提高。苯基二甲苯基乙烷和单/双苄基甲苯的耐电性能优良，吸气性好，但是他们都有一种难闻的气味，在生产中常使人难以忍受。我国电容器行业目前主要使用PXE和C101作为浸渍剂。
上述几种浸渍剂都是低毒性的并且不能完全生物降解。随着人们环保意识的提高和可持续发展的要求，电气性能良好、无毒和可完全生物降解的植物油又成为国际学术界关注的浸渍剂。在实际应用中发现，虽然植物油（如蓖麻油）的热膨胀系数、闪点、着火点、击穿电压等都不错，但其凝固点、介电系数、介损等参数则不甚理想，限制了其用作浸渍剂的电容器的类型和功能。
发明内容
本发明旨在提供一种薄膜电容器浸渍剂，优化了传统植物油的性能缺陷，对于薄膜电容器有很好的相适性。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种薄膜电容器浸渍剂，由如下重量份的物质制成：
混合植物油100~120份、改性膨润土4~8份、脲醛树脂3~5份、酚醛树脂2~4份、1,1-二苯基乙烷1~4份、纳米二氧化硅1~2份、烷基萘磺酸钠2~5份、羧甲基纤维素钠3~6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4~8份；所述混合植物油由如下重量份的物质制成：橄榄油60~70份、椰子油8~15份、葡萄籽油5~10份、菜籽油15~20份、棉籽油10~15份、米糠油4~8份、霍霍巴油3~5份、月见草油4~7份；所述改性膨润土由如下重量份的物质制成：膨润土30~40份、甘油2~4份、硬质酸钠2~3份、聚二甲基硅氧烷1~2份、六偏磷酸钠1~3份、脂肪酸聚乙二醇酯1~2份。
优选的，其由如下重量份的物质制成：
混合植物油110份、改性膨润土6份、脲醛树脂4份、酚醛树脂3份、1,1-二苯基乙烷2份、纳米二氧化硅2份、烷基萘磺酸钠3份、羧甲基纤维素钠5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠6份；所述混合植物油由如下重量份的物质制成：橄榄油65份、椰子油10份、葡萄籽油8份、菜籽油18份、棉籽油12份、米糠油7份、霍霍巴油4份、月见草油5份；所述改性膨润土由如下重量份的物质制成：膨润土35份、甘油3份、硬质酸钠2份、聚二甲基硅氧烷2份、六偏磷酸钠2份、脂肪酸聚乙二醇酯1份。
进一步的，所述混合植物油的制备方法包括如下步骤：
（1）将橄榄油、椰子油、葡萄籽油、菜籽油、棉籽油、米糠油、霍霍巴油和月见草油共同混合，以600~800转/分钟的转速搅拌均匀后得混合油A备用；
（2）将步骤（1）所得的混合油A放入密闭罐中，保持罐内的温度为-10~-13℃，压力为0.35~0.4MPa，冷却1~1.5h后，过滤得混合油B备用；
（3）将步骤（2）所得的混合油B再次放入密闭罐中，加热保持温度为80~85℃，压力为0.4~0.45MPa，保温2~2.5h后，过滤后冷却至常温即可。将几种植物油脂进行了合理的搭配处理，保证了其脂肪酸中各成分含量配比的合理性，同时又去除了部分影响性能的蜡质、胶质等成分，可提升油浸渍剂的凝固点、介电系数、介损等参数特性。
进一步的，所述改性膨润土的制备方法包括如下步骤：
（1）先将膨润土放入质量分数为8%的硝酸溶液中浸泡处理1~1.5h，取出后再放入质量分数为10%的氢氧化钠溶液中浸泡处理1~1.5h，最后取出用去离子水冲洗干净后备用；
（2）将步骤（1）处理后的膨润土放入质量分数为10%的硫酸镁溶液中，加热保持溶液温度为70~80℃，不断搅拌2~3h后将膨润土取出后用去离子水冲洗干净后备用；
（3）将步骤（2）处理后的膨润土放入温度为780~830℃的条件下煅烧处理40~50min，然后将温度升高至950~1000℃，煅烧处理30~40min后取出冷却至常温备用；用磷离子置换出钙离子，可提高膨润土的分解温度，增强其在高温下的稳定性，并能改善浸渍剂和薄膜电容的抗击穿特性；
（4）将步骤（3）煅烧处理后的膨润土同甘油、硬质酸钠、聚二甲基硅氧烷、六偏磷酸钠、脂肪酸聚乙二醇酯共同混合搅拌、干燥粉碎后过500目即可。改性后的膨润土比表面积较大，吸附特性较高，可吸附工作时产生的水、气以及碳化颗粒，提高了电容器的工作稳定性，同时其与纳米二氧化硅填充分散于浸渍剂中，可降低浸渍剂的凝固点，增强其低温局部的放电性能。
一种薄膜电容器浸渍剂的制备方法，制备方法为：将所述各成分共同放入到反应釜中，加热保持温度为80~90℃，并以1000~1200转/分钟的转速不断搅拌均匀后，再自然冷却至常温即可。
植物油作为浸渍剂使用时，其脂肪酸的成分及含量与最终的性能有密切关系，脂肪酸又包括饱和脂肪酸、单一不饱和脂肪酸、双不饱和脂肪酸和三不饱和脂肪酸，不同种类的植物油中上述几种成分的含量不同，对应表现出的性能各不相同，且油脂中的其他成分，如蜡质、胶质、水等含量亦会影响其最终性能。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过对多种植物油进行合理的搭配、配制，制成了混合植物油用作浸渍剂的基油，改善了普通植物油存在的凝固点、介电系数、介损等参数性能较差的问题，进而改善、保证了浸渍剂的基础性能；添加的改性膨润土拥有很好的吸附特性，提高了浸渍剂对于水、气的吸附能力，同时又能改善浸渍剂的耐温、抗击穿等性能。最终在各成分的共同作用下，制得的浸渍剂与薄膜的相容性好，芳香度高，粘度小，凝固点低，改善了薄膜电容器的低温局部放电性能，提高了产品的比特性、稳定性和使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一种薄膜电容器浸渍剂，由如下重量份的物质制成：
混合植物油100份、改性膨润土4份、脲醛树脂3份、酚醛树脂2份、1,1-二苯基乙烷2份、纳米二氧化硅1份、烷基萘磺酸钠2份、羧甲基纤维素钠3份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4份；所述混合植物油由如下重量份的物质制成：橄榄油60份、椰子油8份、葡萄籽油5份、菜籽油15份、棉籽油10份、米糠油4份、霍霍巴油3份、月见草油4份；所述改性膨润土由如下重量份的物质制成：膨润土30份、甘油2份、硬质酸钠2份、聚二甲基硅氧烷1份、六偏磷酸钠1份、脂肪酸聚乙二醇酯1份。
进一步的，所述混合植物油的制备方法包括如下步骤：
（1）将橄榄油、椰子油、葡萄籽油、菜籽油、棉籽油、米糠油、霍霍巴油和月见草油共同混合，以700转/分钟的转速搅拌均匀后得混合油A备用；
（2）将步骤（1）所得的混合油A放入密闭罐中，保持罐内的温度为-10℃，压力为0.35MPa，冷却1h后，过滤得混合油B备用；
（3）将步骤（2）所得的混合油B再次放入密闭罐中，加热保持温度为80℃，压力为0.4MPa，保温2h后，过滤后冷却至常温即可。
进一步的，所述改性膨润土的制备方法包括如下步骤：
（1）先将膨润土放入质量分数为8%的硝酸溶液中浸泡处理1h，取出后再放入质量分数为10%的氢氧化钠溶液中浸泡处理1h，最后取出用去离子水冲洗干净后备用；
（2）将步骤（1）处理后的膨润土放入质量分数为10%的硫酸镁溶液中，加热保持溶液温度为70℃，不断搅拌2h后将膨润土取出后用去离子水冲洗干净后备用；
（3）将步骤（2）处理后的膨润土放入温度为780℃的条件下煅烧处理40min，然后将温度升高至950℃，煅烧处理30min后取出冷却至常温备用；
（4）将步骤（3）煅烧处理后的膨润土同甘油、硬质酸钠、聚二甲基硅氧烷、六偏磷酸钠、脂肪酸聚乙二醇酯共同混合搅拌、干燥粉碎后过500目即可。
一种薄膜电容器浸渍剂的制备方法，制备方法为：将所述各成分共同放入到反应釜中，加热保持温度为80℃，并以1000转/分钟的转速不断搅拌均匀后，再自然冷却至常温即可。
实施例2
一种薄膜电容器浸渍剂，由如下重量份的物质制成：
混合植物油110份、改性膨润土6份、脲醛树脂4份、酚醛树脂3份、1,1-二苯基乙烷2份、纳米二氧化硅2份、烷基萘磺酸钠3份、羧甲基纤维素钠5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠6份；所述混合植物油由如下重量份的物质制成：橄榄油65份、椰子油10份、葡萄籽油8份、菜籽油18份、棉籽油12份、米糠油7份、霍霍巴油4份、月见草油5份；所述改性膨润土由如下重量份的物质制成：膨润土35份、甘油3份、硬质酸钠2份、聚二甲基硅氧烷2份、六偏磷酸钠2份、脂肪酸聚乙二醇酯1份。
进一步的，所述混合植物油的制备方法包括如下步骤：
（1）将橄榄油、椰子油、葡萄籽油、菜籽油、棉籽油、米糠油、霍霍巴油和月见草油共同混合，以800转/分钟的转速搅拌均匀后得混合油A备用；
（2）将步骤（1）所得的混合油A放入密闭罐中，保持罐内的温度为13℃，压力为0.4MPa，冷却1.5h后，过滤得混合油B备用；
（3）将步骤（2）所得的混合油B再次放入密闭罐中，加热保持温度为85℃，压力为0.45MPa，保温2.5h后，过滤后冷却至常温即可。
进一步的，所述改性膨润土的制备方法包括如下步骤：
（1）先将膨润土放入质量分数为8%的硝酸溶液中浸泡处理1.5h，取出后再放入质量分数为10%的氢氧化钠溶液中浸泡处理1.5h，最后取出用去离子水冲洗干净后备用；
（2）将步骤（1）处理后的膨润土放入质量分数为10%的硫酸镁溶液中，加热保持溶液温度为80℃，不断搅拌3h后将膨润土取出后用去离子水冲洗干净后备用；
（3）将步骤（2）处理后的膨润土放入温度为830℃的条件下煅烧处理50min，然后将温度升高至1000℃，煅烧处理40min后取出冷却至常温备用；
（4）将步骤（3）煅烧处理后的膨润土同甘油、硬质酸钠、聚二甲基硅氧烷、六偏磷酸钠、脂肪酸聚乙二醇酯共同混合搅拌、干燥粉碎后过500目即可。
一种薄膜电容器浸渍剂的制备方法，制备方法为：将所述各成分共同放入到反应釜中，加热保持温度为90℃，并以1200转/分钟的转速不断搅拌均匀后，再自然冷却至常温即可。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，用等重量份的橄榄油代替混合植物油，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，不对膨润土做任何改性处理，即用等重量份的普通膨润土代替改性膨润土，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的植物油浸渍剂。
为了对比本发明效果，对上述五种浸渍剂进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
| 热膨胀系数（10-4/℃） | 酸度（mgKOH/g） | 凝固点（℃） | tanδ（80℃,%） | 相对介电常数，80℃ | 体积电阻率，（100℃，Ω•m） | |
| 实施例1 | 7.1 | 0.021 | -35 | 0.20 | 3.56 | 6.0×1012 |
| 实施例2 | 6.8 | 0.016 | -36 | 0.16 | 3.63 | 6.1×1012 |
| 对比实施例1 | 7.5 | 0.045 | -25 | 0.43 | 3.32 | 5.4×1012 |
| 对比实施例2 | 7.2 | 0.034 | -27 | 0.32 | 3.47 | 5.9×1012 |
| 对照组 | 7.7 | 0.082 | -23 | 0.60 | 3.14 | 5.0×1012 |
由上表可以看出，本发明浸渍剂各参数特性优良，且在实际使用中发现，使用本发明浸渍剂的薄膜电容器较使用现有的植物油浸渍剂的薄膜电容器的使用寿命提高了20%左右，有很好的推广使用价值。
Claims (5)
1.一种薄膜电容器浸渍剂，其特征在于，由如下重量份的物质制成：
混合植物油100~120份、改性膨润土4~8份、脲醛树脂3~5份、酚醛树脂2~4份、1,1-二苯基乙烷1~4份、纳米二氧化硅1~2份、烷基萘磺酸钠2~5份、羧甲基纤维素钠3~6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4~8份；所述混合植物油由如下重量份的物质制成：橄榄油60~70份、椰子油8~15份、葡萄籽油5~10份、菜籽油15~20份、棉籽油10~15份、米糠油4~8份、霍霍巴油3~5份、月见草油4~7份；所述改性膨润土由如下重量份的物质制成：膨润土30~40份、甘油2~4份、硬质酸钠2~3份、聚二甲基硅氧烷1~2份、六偏磷酸钠1~3份、脂肪酸聚乙二醇酯1~2份。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜电容器浸渍剂，其特征在于，由如下重量份的物质制成：
混合植物油110份、改性膨润土6份、脲醛树脂4份、酚醛树脂3份、1,1-二苯基乙烷2份、纳米二氧化硅2份、烷基萘磺酸钠3份、羧甲基纤维素钠5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠6份；所述混合植物油由如下重量份的物质制成：橄榄油65份、椰子油10份、葡萄籽油8份、菜籽油18份、棉籽油12份、米糠油7份、霍霍巴油4份、月见草油5份；所述改性膨润土由如下重量份的物质制成：膨润土35份、甘油3份、硬质酸钠2份、聚二甲基硅氧烷2份、六偏磷酸钠2份、脂肪酸聚乙二醇酯1份。
3.根据权利要求1或2所述的一种薄膜电容器浸渍剂，其特征在于，所述混合植物油的制备方法包括如下步骤：
（1）将橄榄油、椰子油、葡萄籽油、菜籽油、棉籽油、米糠油、霍霍巴油和月见草油共同混合，以600~800转/分钟的转速搅拌均匀后得混合油A备用；
（2）将步骤（1）所得的混合油A放入密闭罐中，保持罐内的温度为-10~-13℃，压力为0.35~0.4MPa，冷却1~1.5h后，过滤得混合油B备用；
（3）将步骤（2）所得的混合油B再次放入密闭罐中，加热保持温度为80~85℃，压力为0.4~0.45MPa，保温2~2.5h后，过滤后冷却至常温即可。
4.根据权利要求1或2所述的一种薄膜电容器浸渍剂，其特征在于，所述改性膨润土的制备方法包括如下步骤：
（1）先将膨润土放入质量分数为8%的硝酸溶液中浸泡处理1~1.5h，取出后再放入质量分数为10%的氢氧化钠溶液中浸泡处理1~1.5h，最后取出用去离子水冲洗干净后备用；
（2）将步骤（1）处理后的膨润土放入质量分数为10%的硫酸镁溶液中，加热保持溶液温度为70~80℃，不断搅拌2~3h后将膨润土取出后用去离子水冲洗干净后备用；
（3）将步骤（2）处理后的膨润土放入温度为780~830℃的条件下煅烧处理40~50min，然后将温度升高至950~1000℃，煅烧处理30~40min后取出冷却至常温备用；
（4）将步骤（3）煅烧处理后的膨润土同甘油、硬质酸钠、聚二甲基硅氧烷、六偏磷酸钠、脂肪酸聚乙二醇酯共同混合搅拌、干燥粉碎后过500目即可。
5.一种如权利要求1或2所述的薄膜电容器浸渍剂的制备方法，其特征在于，制备方法为：将所述各成分共同放入到反应釜中，加热保持温度为80~90℃，并以1000~1200转/分钟的转速不断搅拌均匀后，再自然冷却至常温即可。
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