CN111909755B - 一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，属于绝缘油技术领域。一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，所述抗氧化剂为艾草油微胶囊。本发明采用微胶囊技术将艾叶油进行包覆，提高了艾叶油的使用稳定性，降低了艾叶油自身的氧化变质速度，而且在缓释过程中实现对植物绝缘油的更长效的抗氧化作用，而且所用的艾叶油为天然物质，可生物降解，环保性好，具有很好的发展潜力。

Description

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法

技术领域

本发明属于绝缘油技术领域，具体涉及一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法。

背景技术

作为油浸式电力变压器的冷却、绝缘材料，绝缘油在变压器运行中扮演着重要的角色。近几年我国在植物绝缘油方面取得了较大的突破，现已成功实现了植物绝缘油国产化，并且在河南、湖北、山东及江苏等多地的配电变压器中进行了试点应用，起到了良好的示范作用。植物绝缘油是一种通过植物种子提炼得到的绝缘油，主要成分为甘油三酯。植物绝缘油的物理性能明显优于传统的矿物绝缘油，击穿电压和闪点较高，防火性能较好。植物绝缘油极高的生物降解率是矿物油无法比拟的优势，废弃的植物油在大自然中几乎可以达到完全降解，不会对环境产生污染，矿物油降解率只有30%，废弃的矿物油不能被降解，对环境危害很大。但植物绝缘油的介质损耗因素、运动粘度、水含量、酸值等数据与矿物绝缘油相比差别较大。

公开(公告)号：CN104987949B公开了一种植物绝缘油的改进处理方法，包括如下步骤：(1)聚结脱水处理；(2)真空脱水处理；(3)真空搅拌、精滤处理，即得。该发明经过上述改进处理方法处理后的植物绝缘油中水分含量小于50mg/kg，100ml油中大于5μm的杂质颗粒小于等于2000个。

公开(公告)号：CN104987950A公开了一种植物绝缘油介损的处理方法，包括如下步骤：(1)将植物绝缘油升温至45-65℃，加入活性白土，搅拌混合40-80min，所述活性白土的添加量为所述植物绝缘油重量的2-4%；(2)在搅拌的条件下降温至45℃以下，然后将步骤(1)得到混合物进行循环过滤3-6h；(3)将步骤(2)得到的植物绝缘油置于脱水罐中，升温循环脱水4-6h，至植物绝缘油中的水分含量≤30mg/kg。通过该处理方法处理后的植物绝缘油的介损可降至0.3％。

公开(公告)号：CN108913351A涉及一种用于植物绝缘油精炼及植物绝缘油废油回收利用过程中降酸值的方法，所述方法采用的吸附剂为碱性氧化铝，吸附剂添加至植物绝缘油的质量百分比为2%-4%。使用该发明的降酸值的方法，具有生产工艺操作简单、生产成本低，高效、对环境污染小。可为企业节约生产费用，为国家节约能源。

公开(公告)号：CN110747043A公开了一种低倾点植物绝缘油的制备工艺，其包括以下步骤：a）超声脱色处理；b）深度脱酸处理；c）脱水处理；d）结晶分提处理；e）添加剂处理。该发明采用短时超声分散处理和吸附剂的复配使用进一步提高了植物绝缘油的脱色效果，避免了植物绝缘油酸值上升、加速植物绝缘油氧化回色等问题；采用“物理脱酸+碱炼脱酸”相结合的深度脱酸方式可将植物绝缘油酸值降至极低水平；结晶分提和添加剂的有效结合可使植物绝缘油倾点达到-25℃以下，能够满足我国大部分地区应用需求。

公开(公告)号：CN110669583A涉及一种以菜籽油为原料的植物绝缘油精炼工艺，所述方法包括以下步骤：1）选用新型离子液体[thtd-Ph]Cl对菜籽油进行甲酯化改性并对其进行脱胶、水洗、初次脱酸、减压蒸馏、常压脱色、脱臭的初步精炼；2）对初步精炼后菜籽油进行二次碱炼脱色处理以及减压蒸馏，获得精制菜籽油；3）向精制后菜籽油加入抗氧化剂和抗凝剂获得改性后菜籽油。该发明得到的以菜籽油为原料的植物绝缘油具有高闪点，低粘度，低凝点，低酸值，低微水。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，以改善绝缘油的耐老化性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，所述抗氧化剂为艾草油微胶囊。

优选地，所述艾草油微胶囊的添加量以质量百分比计为0.3-0.8%。

优选地，所述艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖基材料和固化剂制成。

优选地，所述壳聚糖基材料为壳聚糖、羟丙基壳聚糖或羧甲基壳聚糖。

优选地，所述固化剂为缩胺105固化剂或590固化剂。

优选地，所述艾草油微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

1)取艾草油，加入异氰酸酯，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将壳聚糖基材料溶解于乙酸中，制成质量百分比为4-6%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，在高速乳化下加入油相，乳化30-45分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入固化剂，升温至50-55℃，反应12-18小时，降温即得。

南阳作为“艾草之乡”，艾制品覆盖全国80%以上的艾用品市场，艾草年产量达6200吨，占全国的80%，种植面积居全国首位。从艾草中提取艾草油是艾叶深加工发展的重要途径，目前南阳的艾产业发展迅猛，大小企业上百家，将本土优势与电力有益结合将会节省大量的社会资源，同时也能够助推艾产业的深层次发展。已有研究结果（参阅文献1：况伟,刘志伟,张晨,etal.艾草抗氧化活性物质的提取分离[J].中国食品添加剂,2015(06):73-77；文献2：陈玉芳.艾草萃取物的抗氧化活性研究[J].傳統醫學雜誌,2008,19(2):122-127.）显示，艾草萃取物具有抗氧化性，护肤领域应用已较为广泛，且受到消费者的普遍信赖。但是，艾草萃取物并不是纯的抗氧化成分，虽经过一系列的分离富集，却依然存在不确定的或可能对植物绝缘油性能产生不利的成分，故而本领域一般不易想到将艾草提取物用于植物绝缘油的抗氧化研究中，而且直接添加对植物绝缘油抗氧化的影响也是不确定的。因此，在确定艾草提取物具有抗氧化的基础上，使其抗氧化性能发挥出显著的积极作用，发明人做了长期有益的创造性探索，以此为植物绝缘油耐老化性能的提高提供有价值的参考。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

首先，本发明首次将艾草油作为抗氧剂成分添加至植物绝缘油中，且选择经CO₂超临界萃取联合分子蒸馏技术得到的艾草油，活性成分含量高，无杂质污染，色泽透亮，实验证明，添加艾草油的植物绝缘油的抗老化性能具有明显的提高。

其次，本发明采用微胶囊技术将艾叶油进行包覆，提高了艾叶油的使用稳定性，降低了艾叶油自身的氧化变质速度，而且在缓释过程中实现对植物绝缘油的更长效的抗氧化作用，而且所用的艾叶油为天然物质，可生物降解，环保性好，具有很好的发展潜力。

再次，本发明基于艾叶油的基本成分以及性能，结合植物绝缘油的电气性能等，对艾叶油的微胶囊制备用料以及含量、添加量等进行了有益的长期摸索和优化，初步确定了对植物绝缘油的耐老化性能具有明显提高作用的相关步骤和参数，不仅提高了植物绝缘油的耐老化性能，而且对艾草的产业化利用开拓了新的利用途径。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油微胶囊。

所指精炼包括碱洗、脱酸和脱色等常规处理方式中的一种或多种，本发明不涉及对上述精炼方法进行改进的技术方案。本发明添加艾草油微胶囊是在植物绝缘油（也称天然酯绝缘油）中添加抗氧剂成分，以提高绝缘油的抗氧性，防止老化；同时电气性能测试显示，添加适量的特制艾草油微胶囊对植物绝缘油的电气性能无明显不利影响，而且有助于提高击穿电压，降低运动黏度。

在本发明中，艾草油微胶囊的添加量以质量百分比计为0.3-0.8%，优选为0.4-0.5%，适宜的添加量既能获得更显著的抗氧性能，也能避免抗氧剂对绝缘油性能产生影响。

艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖基材料和固化剂制成。艾草油可自制，也可市售获取，常规的提取方法优选为CO₂超临界萃取联合分子蒸馏技术，且该技术为现有技术。异氰酸酯，分子式：CHNO；脂肪醇聚氧乙烯醚又称为聚氧乙烯脂肪醇醚，作为艾草油的乳化剂；壳聚糖基材料优选为壳聚糖、羟丙基壳聚糖或羧甲基壳聚糖，为保护体；固化剂优选为缩胺105固化剂或590固化剂，起到固化作用。

作为本发明的优选实施方式，艾草油微胶囊的制备方法，包括以下步骤：1)取艾草油，加入异氰酸酯，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将壳聚糖基材料溶解于乙酸中，制成质量百分比为4-6%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，在高速乳化下加入油相，乳化30-45分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入固化剂，升温至50-55℃，反应12-18小时，降温即得。

乙酸，浓度优选质量百分比1-2%，用于溶解壳聚糖基材料。

在本发明中，艾草油微胶囊中，艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖基材料和固化剂的重量份数依次为：5-15份、5-15份、0.5-2份、3-12份、0.5-3份。

作为本发明的优选实施方式，艾草油微胶囊的制备方法，包括以下步骤：1)取艾草油5-15重量份，如5重量份、8重量份、10重量份、12重量份或15重量份等，加入异氰酸酯5-15重量份，如5重量份、7重量份、10重量份、12重量份或15重量份等，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将壳聚糖基材料3-12重量份，如3重量份、5重量份、8重量份、10重量份或12重量份等，溶解于乙酸中，制成质量百分比为4-6%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚0.5-2重量份，如0.5重量份、0.8重量份、1.0重量份、1.5重量份或2重量份等，在高速乳化下加入油相，乳化30-45分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入固化剂0.5-3重量份，如0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份或3重量份等，升温至50-55℃，反应12-18小时，降温即得。

乙酸的质量百分比可以取1%、1.2%、1.5%或2%等。

上述高速指转速为2000-2500rpm，例如2000rpm、2300rpm或2500rpm等，低速指300-500rpm，例如：300rpm、400rpm、500rpm，适宜的搅拌速度有利于形成所需的反应条件。

下述实施例及对比例中的植物绝缘油均采用大豆绝缘油。

实施例1

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油微胶囊，添加量以质量百分比计为0.3%。

艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖和缩胺105固化剂制成，其制备方法包括以下步骤：1)取艾草油5重量份，加入异氰酸酯5重量份，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将壳聚糖3重量份，溶解于质量百分比为1%的乙酸中，制成质量百分比为4%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚0.5重量份，在高速乳化下加入油相，乳化30分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入缩胺105固化剂0.5重量份，升温至50℃，反应12小时，降温即得。

实施例2

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油微胶囊，添加量以质量百分比计为0.4%。

艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、羟丙基壳聚糖和缩胺105固化剂制成，其制备方法包括以下步骤：1)取艾草油8重量份，加入异氰酸酯7重量份，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将羟丙基壳聚糖5重量份，溶解于质量百分比为2%的乙酸中，制成质量百分比为5%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚0.8重量份，在高速乳化下加入油相，乳化35分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入缩胺105固化剂1重量份，升温至52℃，反应15小时，降温即得。

实施例3

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油微胶囊，添加量以质量百分比计为0.5%。

艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、羟丙基壳聚糖和590固化剂制成，其制备方法包括以下步骤：1)取艾草油10重量份，加入异氰酸酯10重量份，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将羟丙基壳聚糖8重量份，溶解于质量百分比为2%的乙酸中，制成质量百分比为5%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚1.0重量份，在高速乳化下加入油相，乳化40分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入590固化剂1.5重量份，升温至55℃，反应16小时，降温即得。

实施例4

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油微胶囊，添加量以质量百分比计为0.7%。

艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基壳聚糖和590固化剂制成，其制备方法包括以下步骤：1)取艾草油12重量份，加入异氰酸酯12重量份，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将羧甲基壳聚糖10重量份，溶解于质量百分比为2%的乙酸中，制成质量百分比为6%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚1.5重量份，在高速乳化下加入油相，乳化45分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入590固化剂2重量份，升温至55℃，反应18小时，降温即得。

实施例5

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油微胶囊，添加量以质量百分比计为0.8%。

艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基壳聚糖和缩胺105固化剂制成，其制备方法包括以下步骤：1)取艾草油15重量份，加入异氰酸酯15重量份，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将羧甲基壳聚糖12重量份，溶解于质量百分比为2%的乙酸中，制成质量百分比为6%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚2重量份，在高速乳化下加入油相，乳化40分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入缩胺105固化剂3重量份，升温至53℃，反应15小时，降温即得。

对比例1

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油，添加量以质量百分比计为0.5%。

对比例2

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油微胶囊，添加量以质量百分比计为0.3%。

艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇和缩胺105固化剂制成，其制备方法包括以下步骤：1)取艾草油5重量份，加入异氰酸酯5重量份，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将聚乙烯醇2重量份，溶解于水中，制成质量百分比为10%的溶液；

3)取步骤2）的溶液，加入聚丙烯酸钠0.5重量份，在高速乳化下加入油相，乳化30分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入缩胺105固化剂0.5重量份，升温至50℃，反应12小时，降温即得。

对比例3

一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，抗氧化剂为艾草油微胶囊，添加量以质量百分比计为1%。其余参数同实施例1，不再赘述。

对上述实施例1-5以及对比例1-3所得植物绝缘油的电气性能和耐老化性能进行测定。

1）电气性能

击穿电压（间距2.5mm）（kV）按照GB/T507进行测试；

介质损耗因素（90℃）按照GB/T5654进行测试；

酸值（以KOH计）（mg/g）按照GB/T264进行测试；

水分（mg/kg）按照GB/T7600测试；

运动黏度（40℃）(mm²/s)按照GB/T265进行测试；

闪点（℃）按照GB/T261进行测试；

上述性能指标的测试结果如下表所示：

由测试数据可以看出，本发明添加艾草油微胶囊后，大豆绝缘油的击穿电压是有所提高的，同时运动黏度也有明显的降低，对提高大豆绝缘油的电气性能是明显有益的。对比例1直接添加艾草油对大豆绝缘油的电气性能的改善是不利的；同时对比例2采用不同的材料制备艾草油微胶囊对大豆绝缘油的电气性能也具有不同的影响，部分指标有小幅改善，但是也存在不利的影响，例如运动黏度明显增大，闪点降低等。对比例3增加艾草油微胶囊的添加量，对提高大豆绝缘油的电气性能亦没有获得预期效果，介质损耗因数增大是比较明显的。

2）老化模拟试验

将大豆绝缘油、实施例1-5和对比例1-3各取500mL分别放入9个烧瓶中。将9个烧瓶依次进行标记，放入环境条件相同的老化箱中，设定老化箱温度为100℃，老化试验周期为30天，测试各样品的电气指标。各样品在第30天的各项性能指标测试结果如下表所示：

上述测试数据显示，经老化30天后，各样品的电气指标均有劣化，但是综合各指标情况来看，本发明添加艾草油微胶囊的劣化程度是最轻的，对大豆绝缘油耐老化具有明显的提高作用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种电力变压器用植物绝缘油的制备方法，是在精炼得到的植物绝缘油中加入抗氧化剂，其特征在于：所述抗氧化剂为艾草油微胶囊；

所述艾草油微胶囊是由艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖基材料和固化剂制成；所述艾草油、异氰酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖基材料和固化剂的重量份数依次为：5-15份、5-15份、0.5-2份、3-12份、0.5-3份；

所述艾草油微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

1)取艾草油，加入异氰酸酯，充分搅拌混合均匀，得油相；

2)将壳聚糖基材料溶解于乙酸中，制成质量百分比为4-6％的溶液；

3)取步骤2)的溶液，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，在高速乳化下加入油相，乳化30-45分钟；

4)将乳化好的分散液加入搅拌釜中，低速搅拌加入固化剂，升温至50-55℃，反应12-18小时，降温即得。

2.如权利要求1所述的电力变压器用植物绝缘油的制备方法，其特征在于：所述艾草油微胶囊的添加量以质量百分比计为0.3-0.8％。

3.如权利要求2所述的电力变压器用植物绝缘油的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖基材料为壳聚糖、羟丙基壳聚糖或羧甲基壳聚糖。

4.如权利要求3所述的电力变压器用植物绝缘油的制备方法，其特征在于：所述固化剂为缩胺105固化剂或590固化剂。