DE2446591C3 - - Google Patents
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Description
Rx
und Alkyl-pyrenen der allgemeinen Formel
| Viskosität | Dielektrische | |
| (CS1.) | Durchschlags- | |
| bei 30" C | spannungs- | |
| festigkeil | ||
| (kV) | ||
| 1,5 mm Ol- | ||
| schiehtdtcke | ||
| Dimethyl-polysiloxan*) | 10 | 26 |
| Mineralöl**) | 10 | 50 |
-Rx
ausgewählt ist, wobei R eine Alkylgruppe mit einem bis vier Kohlenstoffatomen und χ eine ganze
Zahl mit einem Wert von 1 bis 4 bezeichnet und R, wenn χ eine ganze Zahl mit dem Wert 2 oder
höher ist, gleich oder verschieden sein kann.
2. Elektrisch isolierendes öl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis, in
dem wenigstens eine aus der Gruppe, bestehend aus den Alkyl-fluoranthenen und den Alkylpyrenen,
ausgewählte Verbindung dem Silikonöl einverleibt ist, in den Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%
fällt
3. Elektrisch isolierendes öl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylfiuoranthen
in Form einer Mischung seiner Isomeren vorliegt.
4. Elektrisch isolierendes öl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylpyren
in Form einer Mischung seiner Isomeren vorliegt.
Die Erfindung betrifft ein elektrisch isolierendes öl, das zur Verwendung für im ölbad arbeitende
elektrische Einrichtungen geeignet ist, z. B. für in öl eingetauchte Leistungskabel und Transformatoren.
In jüngster Zeit fand die Notwendigkeit, als elektrisch isolierendes öl zur Verwendung für im ölbad
arbeitende elektrische Einrichtungen ein nicht entflammbares öl mit hoher Wärmebeständigkeit zu
*) KF-96-10, hergestellt von The Shin-Etsu Chemical Industry
♦*) Isolieröl #2, beschrieben in JSS C-2320.
u Damit das Silikonöl wirksam als ein elektrisch isolierendes öl verwendet werden kann, ist es
wünschenswert, daß das Silikonöl in bezug auf seine dielektrische Durchschlagsspannungsfestigkeit verbessert
wird. ,. , „ c ,
w EsistdahereineAufgabedervorhegendenErfindung,
ein elektrisch isolierendes öl zu schaffen, das eine
hervorragende elektrische Isolationsfahigkeit aufweist,
indem das Silikonöl in seiner dielektrischen Durchschlagsspannungsfestigkeit verbessert wird, ohne daß
die ihm innewohnenden Eigenschaften der hervorragenden
thermischen Beständigkeit und der Nichtentflammbarkeit
verschlechtert werden.
Die Erfinder führten Untersuchungen durch, um Wege zur Vergrößerung der dielektrischen Durch-
schlagsspannungsfestigkeit des Silikonöls zu finden.
Auf diesem Wege fanden sie, daß, wenn wenigstens eine Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus
speziellen Alkyl-fluoranthenen und speziellen Alkylpyrenen ausgewählt ist, in das Silikonöl inkorporiert
wird die entstehende Mischung eine hohe dielektrische
Durchschlagsspannungsfestigkeit erhält und daher
ganz zufriedenstellend als ein elektrisch isolierendes
öl verwendbar ist.
Die Erfindung beruht auf der Grundlage der Er-
sebnisse dieser Untersuchungen und betrifft ein
elektrisch isolierendes öl, das Silikonöl enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in Silikonöl
wenigstens ein Glied inkorporiert ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Alkyl-fiuor-
anthenen der allgemeinen Formel
-Rx
und Alkyl-pyrenen der allgemeinen Formel
Rx
wobei R eine Alkylgruppe bezeichnet, die ein bis vier oder höher ist, gleich oder verschieden sein kann.
Kohlenstoffatome enthält, und χ eine ganze Zahl 15 Die Alkyl-fluoranthene, die in der vorliegenden
bezeichnet, die einen Wert von 1 bis 4 besitzt, und Erfindung verwendet weiden können, sind solche, die
wobei ferner R, wenn χ eine ganze Zahl mit dem Wert 2 durch die allgemeine Formel
Rx
dargestellt werden können, wobei R eine Alkylgruppe mit einem bis vier Kohlenstoffatomen und χ eine ganze
Zahl bezeichnet, die einen Wert von 1 bis 4 besitzt, und ferner R, wenn χ eine ganze Zahl mit dem Wert 2
oder höher ist, gleich oder verschieden sein kann. Wie aus der Strukturformel ersichtlich ist, sind
diese Alkyl-fluoranthene derart aufgebaut, daß wenigstens eine Alkylgruppe, die aus der Klasse, bestehend
aus Methyl, Äthyl, Propyl und Butyl, ausgewählt ist, an eine der vier möglichen Stellungen des Fluoranthenkernes
gebunden ist. Derartige Alkyl-fluoranthene können leicht durch Isolation aus den Fraktionen
von Steinkohlenteer und Erdölteer, die reich an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen
sind, oder durch Alkylierung von Fluoranthenen mit einem niederen Olefin mit bis zu vier Kohlenstoffatomen
in Anwesenheit eines Friedel-Craft-artigen Katalysators wie Aluminiumchlorid oder eines festen
Säurekatalysators wie Siliciumoxid-Aluminiumoxid, erhalten werden. Im allgemeinen besitzt Alkyl-fluoranthen
viele Isomere. Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung muß ein ausgewähltes Alkylfluoranthen
nicht immer eine reine Substanz sein, sondern es kann in Form einer Mischung aus ihren
eigenen Isomeren vorliegen.
Die Alkyl-pyrene, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, sind solche, die durch die allgemeine Formel
Rx
dargestellt werden, wobei R eine Alkylgruppe mit einem bis vier Kohlenstoffatomen und χ eine ganze
Zahl mit einem Wert von 1 bis 4 bezeichnet und wobei ferner R, wenn χ eine ganze Zahl mit dem Wert 2
oder höher ist, gleich oder verschieden sein kann. Aus dieser Strukturformel ist ersichtlich, daß diese
Alkyl-pyrene so aufgebaut sind, daß wenigstens eine Alkylgruppe, die aus der Klasse, bestehend aus
Methyl, Äthyl, Propyl und Butyl, ausgewählt ist, an eine von vier möglichen Stellungen an dem Pyrenkern
gebunden ist. Derartige Alkyl-pyrene können leicht durch Isolation aus Fraktionen wie beispielsweise
Steinkohlenteer und Erdölteer, die reich an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen sind,
oder durch Alkylieren von Pyrenen mit einem niederen Olefin mit bis zu vier Kohlenstoffatomen in Anwesenheit
eines Friedel-Craft-artigen Katalysators wie Aluminiumchlorid oder eines festen Säurekatalysators
wie Siliciumoxid-Aluminiumoxid erhalten werden. Im allgemeinen besitzt Alkyl-pyren viele Isomere.
Bei der Verwendung in der vorliegenden Erfindung muß ein ausgewähltes Alkyl-pyren nicht immer eine
reine Substanz sein, es kann auch in Form einer Mischung ihrer eigenen Isomere vorliegen.
Die Erfindung erfordert das Inkorporieren von wenigstens einer Verbindung, die aus der Gruppe,
bestehend aus Alkyl-fluoranthenen und Alkyl-pyrenen
der oben beschriebenen Art, ausgewählt ist, in das Silikonöl. In diesem Falle ist es wünschenswert,
daß das Verhältnis, in dem die Verbindung in das
Silikonöl inkorporiert wird, insbesondere in dem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das
Silikonöl, fällt. Wenn das Verhältnis dicht an die untere Grenze von 0,1 Gew.-% fällt, liefert das
Inkorporieren keinen merklichen Effekt für die erwartete Verbesserung der dielektrischen Durchschlagsspanniingsfestigkeit.
Wenn das Verhältnis andererseits die obere Grenze von 10 Gew.-% überschreitet, dann zeigt die entstehende Mischung einen
Grad der dielektrischen Durchschlagsspannungsfestigkeit, der niedriger ist als der, der durch eine Mischung
erhalten wird, die die Verbindung in dem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% enthält, und, was weitergehend ist,
die Verbindung ist nicht homogen mit dem Silikonöl gemischt, was praktisch unabhängig von der speziellen
Art des verwendeten Silikonöls ist.
io Die vorliegende Erfindung wird nun unier Bezugnahme
auf bevorzugte Ausführungsbeispiele! spezieller beschrieben.
Die als Glieder aus der Gruppe, die aus den oben beschriebenen Alkyl-fluoranthenen und Alkyl-pyrenen
besteht, ausgewählten Verbindungen wurden einzeln und in Form von Mischungen mit den Gewichtsverhältnissen (%), die in Tabelle 1 angegeben sind,
jeweils zu Dimethyl-polysiloxan (KF-96-10, hergestellt
von The Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd) hinzugegeben, und die entstandenen Mischungen
wurden auf dielektrische Durchschlagsfestigkeit geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 singegeben.
Dielektrische Durchschlagsspannungsfestigkeit (kV/1,5 mm öldicke)
("C) (0) (0,1) (0,2) (0,5) (1,0) (1,5) (2,5) (5,0) (10,0) (11,0)
Methyl-pyren 390-410 26,3 31,0 37 3 47,0 49,5 48,0 35,3 34,7 30,0 26,8
Äthyl-pyren 400-420 26,3 30,5 37,5 47,3 49,5 43,2 35,6 35,0 30,6 28,6
Butyl-pyren 420-460 26,3 31,0 37,0 46,1 48,3 42,5 37,0 34,9 31,5 27,3
Propyl-pyren 410—430 26,3 30,4 36,5 45,2 49,1 48,5 37,4 35,8 32,3 28,0
Methyl- 380-440 26,3 30,8 37,0 47,1 49,0 47,5 35,5 34,0 29,7 27,3
fluoranthen
Äthyl- 390-410 26,3 30,3 38,2 46,7 48,5 40,7 38,2 35,5 32,0 28,2 Dielekfluoranthen
trische
Butyl- 410—450 26,3 29,8 37,5 45,5 43,6 42,4 37,0 36,2 31,0 26,3 Durchfluoranthen
schlags-
Propyl- 400-420 26,3 30,2 38,1 46,0 46,3 40,5 36,6 35,1 30,1 26,8 W*"1'
fluoranthen nun.gs-.
Mischung 1 390—520 26,3 30,6 37,0 46,3 40,5 41,3 35,9 35,8 31,5 26,5 festlSkeit
Mischung 2 410-450 26,3 30,0 37,0 45,5 45,8 46,0 37,0 35,5 30,3 27,0
Mischung 3 400—500 26,3 31,0 38,0 46,3 42,6 42,0 36,5 36,4 30,6 27,2
Mischung 4 400-495 26,3 30,3 37,3 45,2 45,2 43,3 37,0 36,0 31,2 28,1
Mischung 1
Pyren 5 Gew.-%
Mischung 3
Mischung 2
Mischung 4
Dimethyl-polysiloxan (KF-96-10, hergestellt von The Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd) und
Mischungen, die durch Hinzugeben der das Glied aus der Gruppe, bestehend aus den beschriebenen Alkylfluoranthenen
und Alkyl-pyrenen, bildenden Verbinriuneen einzeln und in Form von Mischungen mit
einem festen Gewichtsverhältnis von 0,5%, wie in Tabelle 2 angegeben ist, jeweils zu Dimethyl-polysiloxan
erhalten worden waren, wurden aiuf dielektrische Eigenschaften (dielektrischen Verlustwinkel (Tangens)
und dielektrische Konstante), Wärniebeständigkeit (Stabilität gegen Oxidation) und Nichtentflammbarkeit
(Flammpunkt) geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Eigenschaft
Substanzname
Substanzname
Vcrlustwinkcl tg Λ (%) konstante >
Spezifischer
Volumenwiderstand «(12cm)
Volumenwiderstand «(12cm)
Stabilität·)
gegen
Oxidation
Flammpunkt**: ("C)
Keine Zugabe
Methyl-pyren
Äthyl-pyren
Butyl-pyren
Propyl-pyren
Methyl-fluoranthen
Äthyl-fluoranthen
Butyl-fluoranthen
Propyl-fluoranthen
Mischung 1
Mischung 2
Mischung 3
Mischung 4
30" C
0,003
0,004
0,004
0,005
0,005
0,004
0,005
0,004
0,004
0,0Oi
0,005
0,004
0,005
80° C
300C
80° C
0,003 0,004 0,005 0,005 0,004 0,005 0,005 0,005 0,005 0,003 0,004 0,004
0,005
2,64 2,65 2,66 2,68 2,64 2,65 2,68 2,67 2,64 2,65 2,65 2,64
2,64
2,45 2,46 2,46 2,45 2,47 2,47 2,47 2,45 2,48 2,47 2,47
2,46 2,45 30" C
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80° C
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1016
Mischung 2
0,004
0,004
0,004
0,005
0,005
0,005
0,005
0,004
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154 153 154 153 152 153 154 155 156 155 154 155 154
Gcw.-%
Mischung 1
Diese wurde in Werten der dielektrischen Verlusiwinkels Tangens (%) erhalten, der gemessen wurde.
""! lang auf 100°C erhitzt worden wnr.
gemessen, das in JIS K-2265 vorgeschrieben ist.
·) StabilitSt gegen Oxidnt.on
Aus den vorstehenden
klar hervor, d^ß die l^
klar hervor, d^ß die l^
daß das Silikonöl ^^^Α^
Durchschlagsspannungsrestigkcit vcr^ssen
ohne daß die hervorragenden duMtnicten Uten
schäften·.Wä™^^^u d refSSESorl
barkeit, die ihm eigen sind, nicraurui ™
das elektrisch isolierende öl der vorliegenden
w Elektrischen Hochspannungscin-
richtungen geeignet. Es kann ebenfalls mit einem
Kun8t8toir«naterial kombiniert werden, um so cm
κ ^ Isolicrmalcria] m mm% das als
isolierende Schicht in ölgenillten Hochspannungs-Lcistungskabeln
verwendbar ist.
tos «n/i
Claims (1)
1. Elektrisch isolierendes öl, das Silikonöl
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß dem Silikonöl wenigstens ein Glied einverleibt ist,
das aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-fluoranthenen der allgemeinen Formel
B ^MESS
völlig befriedigendes elektrisch isolierendes öl
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1974
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