CN111607446B - 一种高绝缘高稳定改性变压器油 - Google Patents

一种高绝缘高稳定改性变压器油 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高绝缘高稳定改性变压器油，所述改性变压器油包括基础油和基础油重量0.1‑1%的改性纳米氧化钛，所述改性纳米二氧化钛通过十二烷基三甲氧基硅烷、油酸处理得到改性纳米二氧化钛，改变降低二氧化钛纳米粒子的团聚，增加了与基础油的相容性，所得改性变压器油原料种类少，各原料分散均匀，大大提高了变压器油的绝缘性能和稳定性。

Description

一种高绝缘高稳定改性变压器油
技术领域
本发明涉及一种变压器油技术领域，具体涉及一种高绝缘高稳定改性变压器油。
背景技术
变压器油作为良好的绝缘和散热介质在当今的电力工业变压器中广泛使用。近年来，随着超、特高压输电网的不断发展，同时变压器的设计要求又正向着大容量、小型化和高绝缘的方向发展，这就对变压器内绝缘的强度提出了更高的要求。因此变压器油的绝缘性能至关重要，纳米流体作为一种新型材料广泛应用于工业、化学、能源等领域，纳米粒子不仅可以提高其材料的传热性，对于电介质还可以有效提高其电气性能和抗老化特性等，其中在变压器油中添加纳米粒子后得到优良的电气特性以及散热性能的特点正受到研究学者越来越广泛的关注。纳米粒子是粒径为1-100nm的粒子，当其均匀分布在变压器油中时其粒径比常见微粒还小几个数量级，由于其比表面积较大容易在液体电介质中发生团聚从而影响纳米流体的稳定性。因此，开发一种克服粒子团聚、性能稳定的纳米变压器油具有重要的意义。
公告号CN105820859B的中国发明专利公开了一种二氧化钛纳米粒子改性变压器油的制备方法，属于电力工业变压器油制作技术领域。二氧化钛纳米粒子改性变压器油的制备分为如下步骤。第一步：将TiO2纳米粒子进行表面处理，得到表面包覆好的TiO2；第二步：将改性好的TiO2纳米粒子通过超声或者球磨的方法与变压器油进行混合，并最终通过真空加热处理的方法制备出可应用的TiO2纳米粒子改性变压器油。该制备方法得到的TiO2纳米粒子改性变压器油具有优异的导热性能和电气性能，具有良好的长期稳定性，更保证了其在服役期间的稳定性和可靠性。但是，该专利二氧化钛纳米粒子加入量少，对变压器油的改性作用较小。
公开号为CN106635330A的中国发明专利申请公开了一种具有优异绝缘强度的改性变压器油，其原料包括环烷基基础油、改性纳米二氧化钛、2 ,6-二叔丁基对甲酚、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三氮唑、苯并三氮唑、正十二烷基苯、乙酰丙酮锌、聚酰亚胺、乙二胺、紫外线吸收剂UV-P、聚正丁基乙烯基醚、磷苯二甲酸二丁酯、抗氧剂、硅烷偶联剂KH-560、碳化硼、氮化硅、铜粉、丙烯酸甲酯、聚乙烯磺酸、硬脂酸和季戊四醇。本发明还提出上述一种具有优异绝缘强度的改性变压器油的制备方法。制备得到的改性变压器油具有优异的绝缘强度。但是，该专利原料种类较多，所得变压器油不能均匀一致，变压器油稳定性较差。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高绝缘高稳定改性变压器油。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高绝缘高稳定改性变压器油，包括基础油和基础油重量0.1-1%的改性纳米氧化钛，所述改性纳米二氧化钛制备方法包括如下步骤：
（1）将二氧化钛纳米粒子放入球磨机中，加入十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.05-0.2：1，加热至40-50℃，混合球磨1-3h；
（2）在步骤（1）处理得到的混合物中加入油酸，油酸与二氧化钛纳米粒子的用量比为40-60mL：1g，然后继续升温至80-90℃，先机械搅拌，机械搅拌转速1500-1700r/min，时间为30-50min，然后超声振荡，超声振荡功率为800-1200W，时间为20-30min，最后乙醇洗涤，过滤，干燥，得到改性纳米二氧化钛。
优选地，所述二氧化钛纳米粒子为金红相二氧化钛，粒径5-20nm。
优选地，所述基础油为克拉玛依25号变压器油。
优选地，所述变压器油还包括0.5-1.0%抗氧剂和0.1-0.5%金属钝化剂。
优选地，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
优选地，所述金属钝化剂为2-甲基-苯并三氮唑。
本发明的积极有益效果：
1. 纳米二氧化钛具有光催化活性性能好、吸收紫外线能力强、表面活性大、热导性好以及良好的耐候性、耐腐蚀性、抗紫外线能力强，但是容易团聚，变压器油中容易沉淀。本发明首先通过十二烷基三甲氧基硅烷处理二氧化钛纳米粒子，二氧化钛纳米粒子表面的-OH基团与十二烷基三甲氧基硅烷的烷氧基进行键连，改变二氧化钛纳米粒子的表面性能，降低二氧化钛纳米粒子的团聚，进一步经过油酸处理，油酸为一种不饱和的脂肪酸，油酸-COOH基团与二氧化钛纳米粒子表面的-OH基团进行酯化，而且在十二烷基三甲氧基硅烷作用下还发生聚合，增加与基础油的相容性，可使大量改性纳米二氧化钛与基础油相容，原料种类少，各原料分散均匀，大大提高了变压器油的绝缘性能和稳定性。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种高绝缘高稳定改性变压器油，包括基础油和基础油重量0.1%的改性纳米氧化钛，所述改性纳米二氧化钛制备方法包括如下步骤：
（1）将二氧化钛纳米粒子放入球磨机中，加入十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.1：1，加热至50℃，混合球磨1h；
（2）在步骤（1）处理得到的混合物中加入油酸，油酸与二氧化钛纳米粒子的用量比为40mL：1g，然后继续升温至85℃，先机械搅拌，机械搅拌转速1500r/min，时间为50min，然后超声振荡，超声振荡功率为800W，时间为25min，最后乙醇洗涤，过滤，干燥，得到改性纳米二氧化钛。
所述二氧化钛纳米粒子为金红相二氧化钛，粒径5-20nm。
所述基础油为克拉玛依25号变压器油。
所述变压器油还包括0.5%抗氧剂和0.1%金属钝化剂。
所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
所述金属钝化剂为2-甲基-苯并三氮唑。
实施例2
一种高绝缘高稳定改性变压器油，包括基础油和基础油重量0.2%的改性纳米氧化钛，所述改性纳米二氧化钛制备方法包括如下步骤：
（1）将二氧化钛纳米粒子放入球磨机中，加入十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.05：1，加热至40℃，混合球磨3h；
（2）在步骤（1）处理得到的混合物中加入油酸，油酸与二氧化钛纳米粒子的用量比为50mL：1g，然后继续升温至80℃，先机械搅拌，机械搅拌转速1700r/min，时间为40min，然后超声振荡，超声振荡功率为1000W，时间为20min，最后乙醇洗涤，过滤，干燥，得到改性纳米二氧化钛。
所述二氧化钛纳米粒子为金红相二氧化钛，粒径5-20nm。
所述基础油为克拉玛依25号变压器油。
所述变压器油还包括0.6%抗氧剂和0.5%金属钝化剂。
所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
所述金属钝化剂为2-甲基-苯并三氮唑。
实施例3
一种高绝缘高稳定改性变压器油，包括基础油和基础油重量0.5%的改性纳米氧化钛，所述改性纳米二氧化钛制备方法包括如下步骤：
（1）将二氧化钛纳米粒子放入球磨机中，加入十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.12：1，加热至45℃，混合球磨2h；
（2）在步骤（1）处理得到的混合物中加入油酸，油酸与二氧化钛纳米粒子的用量比为50mL：1g，然后继续升温至80℃，先机械搅拌，机械搅拌转速1600r/min，时间为40min，然后超声振荡，超声振荡功率为1000W，时间为20min，最后乙醇洗涤，过滤，干燥，得到改性纳米二氧化钛。
所述二氧化钛纳米粒子为金红相二氧化钛，粒径5-20nm。
所述基础油为克拉玛依25号变压器油。
所述变压器油还包括0.8%抗氧剂和0.3%金属钝化剂。
所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
所述金属钝化剂为2-甲基-苯并三氮唑。
实施例4
一种高绝缘高稳定改性变压器油，包括基础油和基础油重量0.6%的改性纳米氧化钛，所述改性纳米二氧化钛制备方法包括如下步骤：
（1）将二氧化钛纳米粒子放入球磨机中，加入十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.15：1，加热至50℃，混合球磨2h；
（2）在步骤（1）处理得到的混合物中加入油酸，油酸与二氧化钛纳米粒子的用量比为50mL：1g，然后继续升温至90℃，先机械搅拌，机械搅拌转速1600r/min，时间为30min，然后超声振荡，超声振荡功率为1200W，时间为30min，最后乙醇洗涤，过滤，干燥，得到改性纳米二氧化钛。
所述二氧化钛纳米粒子为金红相二氧化钛，粒径5-20nm。
所述基础油为克拉玛依25号变压器油。
所述变压器油还包括1.0%抗氧剂和0.2%金属钝化剂。
所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
所述金属钝化剂为2-甲基-苯并三氮唑。
实施例5
一种高绝缘高稳定改性变压器油，包括基础油和基础油重量0.8%的改性纳米氧化钛，所述改性纳米二氧化钛制备方法包括如下步骤：
（1）将二氧化钛纳米粒子放入球磨机中，加入十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.2：1，加热至40℃，混合球磨3h；
（2）在步骤（1）处理得到的混合物中加入油酸，油酸与二氧化钛纳米粒子的用量比为60mL：1g，然后继续升温至80℃，先机械搅拌，机械搅拌转速1700r/min，时间为30min，然后超声振荡，超声振荡功率为900W，时间为20min，最后乙醇洗涤，过滤，干燥，得到改性纳米二氧化钛。
所述二氧化钛纳米粒子为金红相二氧化钛，粒径5-20nm。
所述基础油为克拉玛依25号变压器油。
所述变压器油还包括0.9%抗氧剂和0.4%金属钝化剂。
所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
所述金属钝化剂为2-甲基-苯并三氮唑。
实施例6
一种高绝缘高稳定改性变压器油，包括基础油和基础油重量1%的改性纳米氧化钛，所述改性纳米二氧化钛制备方法包括如下步骤：
（1）将二氧化钛纳米粒子放入球磨机中，加入十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.15：1，加热至45℃，混合球磨2h；
（2）在步骤（1）处理得到的混合物中加入油酸，油酸与二氧化钛纳米粒子的用量比为50mL：1g，然后继续升温至85℃，先机械搅拌，机械搅拌转速1500r/min，时间为40min，然后超声振荡，超声振荡功率为1000W，时间为30min，最后乙醇洗涤，过滤，干燥，得到改性纳米二氧化钛。
所述二氧化钛纳米粒子为金红相二氧化钛，粒径5-20nm。
所述基础油为克拉玛依25号变压器油。
所述变压器油还包括0.6%抗氧剂和0.4%金属钝化剂。
所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
所述金属钝化剂为2-甲基-苯并三氮唑。
将本发明实施例1-6得到的改性变压器油进行性能测试，同时以添加0.6%的未经改性的纳米二氧化钛和未做任何处理的克拉玛依25号变压器油作为对比实施例1和对比实施例2，检测结果见表1。
表1本发明实施例1-6制备的改性变压器油的性能参数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由表1可知，本发明所得改性变压器油闪点156-174℃，闪点高，击穿电压81.1-83.4kV，介质损耗因数0.19-0.25%，绝缘性能优异；酸值0.007-0.01 mgKOH/g，凝点为-25℃，运动粘度11.8-12.5mm2/s，与未做任何处理的基础油基本一致；而且未经改性的纳米二氧化钛添加到基础油中，静置18个月观察，出现沉淀。因此，本发明改性纳米二氧化钛添加的基础油稳定性好，显著提高了基础油电气性能。

Claims (4)

1.一种高绝缘高稳定改性变压器油，其特征在于，包括基础油和基础油重量0.1-1％的改性纳米二 氧化钛，所述改性纳米二氧化钛制备方法包括如下步骤：
(1)将二氧化钛纳米粒子放入球磨机中，加入十二烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷与二氧化钛纳米粒子的质量比为0.05-0.2：1，加热至40-50℃，混合球磨1-3h；
(2)在步骤(1)处理得到的混合物中加入油酸，油酸与二氧化钛纳米粒子的用量比为40-60mL：1g，然后继续升温至80-90℃，先机械搅拌，机械搅拌转速1500-1700r/min，时间为30-50min，然后超声振荡，超声振荡功率为800-1200W，时间为20-30min，最后乙醇洗涤，过滤，干燥，得到改性纳米二氧化钛；
所述二氧化钛纳米粒子为金红相二氧化钛，粒径5-20nm；
所述基础油为克拉玛依25号变压器油。
2.根据权利要求1所述的一种高绝缘高稳定改性变压器油，所述变压器油还包括0.5-1.0％抗氧剂和0.1-0.5％金属钝化剂。
3.根据权利要求2所述的一种高绝缘高稳定改性变压器油，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
4.根据权利要求2所述的一种高绝缘高稳定改性变压器油，所述金属钝化剂为2-甲基-苯并三氮唑。
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