JP2017054818A - 改善された温度管理のための誘電性流体組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の特性の組み合わせ並びに経済的実行可能性及び生分解能力を有する誘電性流体の提供。【解決手段】電気装置のための誘電性流体組成物は、−３０℃より低い流動点及び２５０℃より高い燃焼点を含めた望ましい特性を有する官能性１２−ヒドロキシステアリン酸を含む誘電性流体組成物。これは、１２−ヒドロキシステアリン酸メチルをＣ３〜Ｃ２０のアルコールとの反応によりエステル交換して１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルを形成し、続いて直鎖又は分岐のＣ４〜Ｃ２０のカルボン酸でそれらをエステル化するプロセスにより調製され得る。この酸は、遊離酸塩化物、脂肪酸、カルボン酸無水物またはそれらの組み合わせであってよい。得られる官能性１２−ヒドロキシステアリン酸は、改善された熱酸化性能、低温流動性および上昇した燃焼点を示す。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本願は、「ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ ＦＬＵＩＤ ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＴＨＥＲＭＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ」という名称の、２０１１年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／５４１，５８４号からの優先権を主張する非仮出願であり、その教示は、全てが下記に再現されたかのように、参照により本願に組み込まれる。

本発明は、詳細には変圧器の温度管理のために用いられる誘電性流体の分野に関する。より詳細には、変圧器および他の装置のための電気絶縁および／または熱放散の両方を提供する改良された組成物に関する。

変圧器の温度管理は、変圧器運用の安全性のために重要であることが知られている。従来型の変圧器は、比較的高温で効率よく稼働するが、過度の熱は、変圧器寿命に悪影響をもたらす。これは、変圧器が、電圧を印加された構成部品または導体が他の構成部品、導体または内部回路に接触または弧絡するのを防ぐために利用される電気絶縁を含むからである。一般には、絶縁体は、経験する温度が高ければ高いほど、その寿命は短くなる。絶縁体が機能しなくなった場合は、時々火災に繋がる、内部故障またはショートが発生し得る。

過度な温度上昇および早すぎる変圧器故障を防ぐために、一般には変圧器は、通常の変圧器運用時に発生する比較的多量の熱を放散するように冷却液で満たされる。冷却液は、誘電体媒質として変圧器構成部品を電気的に絶縁する働きもする。誘電液体は、２０年を超える数多くの用途における変圧器（ｔｒａｎｓｆｅｒ）の耐用年数の間は、冷却および絶縁が可能でなければならない。誘電性流体は対流によって変圧器を冷却するので、様々な温度における誘電性流体の粘度は、その効率性を決定する主要な要因の１つである。

鉱油は、特にある程度の熱および酸化安定性を示し得るので、種々の誘電性配合物において試験されてきた。しかし残念なことに、鉱油は、環境に優しくないと考えられ、場合によっては摂氏１５０度（℃）まで低い、容認し難いほど低い燃焼点を示す場合があり、これは、誘電性流体が変圧器などの所定の用途において使用される間にさらされる可能性がある最高温度に望ましくなく近い。それらの低い燃焼点のせいで、研究者らは、代替となる誘電材料を探し求めてきた。

代替品のためのこの調査において、環境に優しく、望ましく高い燃焼点（１５０℃より著しく高い）および望ましい誘電特性という所望の特徴を示し得る植物油が、誘電体媒質として早期に特定された。それらは、短い期間内に生分解可能でもあり得る。最後に、それらは、固体絶縁体との強化された親和性を提供し得る。

残念なことに、植物油系の流体は、鉱油と比較した場合に、それら特有の欠点に悩まされ得る。例えば、植物油は、例えば０℃より高いなどの高い流動点を有する傾向があり得る。これは、−１５℃以下の流動点が必要とされ得る多くの用途のために問題がある。それらは、鉱油系の流体より望ましくなく高い粘度も有し得る。したがって、研究者は、約−１５℃から約１１０℃の広い温度範囲内で安全にかつ適切に運用し得り、その範囲内で熱的および酸化的に安定な誘電性流体を特定しようとしている。

代替物を探している研究者は、いくつかの可能性がある流体を特定した。例えば、米国特許第６，３４０，６５８ Ｂ１号（Ｃａｎｎｏｎら）は、環境に優しく、高い引火点および高い燃焼点を有する植物油系の電気的絶縁流体を記述している。基油は、最大限可能な油の安定性を生じさせるために水素添加される。植物油は、例えば大豆油およびコーン油から選択される。

米国特許公開第２００８／０２８３８０３Ａ１号は、少なくとも１種の精製、漂白、不凍化（ｗｉｎｔｅｒｉｚｅｄ）、脱臭された植物油および少なくとも１種の酸化防止剤を含む誘電性組成物を記述している。誘電性流体は、合成エステルがバイオ素材である、少なくとも１種の合成エステルをさらに含む。本特許は、「合成エステル」を（１）バイオ系または石油由来のポリオールと、（２）バイオ系または石油由来であり得る直鎖または分岐の有機酸と、の間の反応によって生成されるエステルを指す語として定義する。「ポリオール」と言う語は、２つ以上のヒドロキシル基を有するアルコールを指す。バイオ系合成エステルの適切な例には、ポリオールと例えばココナツ油などの植物油由来の炭素鎖長Ｃ８〜Ｃ１０の有機酸との反応によって生じるものが含まれる。合成エステルには、Ｃ７〜Ｃ９の基を有する合成ペンタエリトリトールエステルも含まれる。有機酸と反応して合成エステルを作るのに適した他のポリオールには、ネオペンチルグリコール、ジペンタエリトリトール、ならびにｅ−エチルヘキシル、ｎ−オクチル、イソオクチル、イソノニル、イソデシルおよびトリデシルアルコールが含まれる。

図１は、単に例示することを目的として、エステル交換するアルコールとして２−エチルヘキサノール、エステル交換用触媒としてＮａＯＣＨ３およびエステル交換温度１６０℃の使用を示す。

様々な研究者によるこれらおよび他の取り組みにも拘らず、所望の特性の組み合わせならびに経済的実行可能性および生分解能力を有する誘電性流体を開発する必要性がいまだある。

１つの態様において本発明は、電気装置のための誘電性流体組成物であって、４００ダルトン（Ｄａ）から１０，０００Ｄａの数平均分子量（Ｍｎ）、２０キロボルト／１ｍｍギャップ（ｋＶ／ｍｍ）より大きい絶縁破壊強度、２５℃で０．２パーセント（％）より小さい誘電正接、２５０℃より高い燃焼点；４０℃で３５センチストーク（ｃＳｔ）より低い動粘性率、−３０℃より低い流動点、試料グラム当たり０．０３ミリグラム水酸化カリウム（ｍｇ ＫＯＨ／ｇ）より低い酸性度およびそれらの組み合わせから選択される少なくとも１つの特性を有する官能性の１２−ヒドロキシステアリン酸を含む誘電性流体組成物である。

別の態様において本発明は、誘電性流体組成物を調製するためのプロセスであって、（ａ）１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルを形成するのに適した条件下で１２−ヒドロキシステアリン酸メチルと直鎖または分岐のＣ３からＣ２０のアルールとを反応させるステップと、（ｂ）１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルと直鎖または分岐のＣ４〜Ｃ２０の遊離酸塩化物、脂肪酸、カルボン酸無水物およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるカルボン酸とを官能性の１２−ヒドロキシステアリン酸を形成するのに適した条件下で反応させるステップと、を含むプロセスである。

本発明は、電気装置における温度管理に有用であり、種々の望ましい特性を有する誘電性流体組成物を提供する。これらの特性には、特定のおよび限定されない実施形態において、２０ｋＶ／ｍｍギャップより大きい絶縁破壊強度、２５℃で０．２％より小さい誘電正接、２５０℃より高い燃焼点、４０℃で３５ｃＳｔより低い動粘性率、−３０℃より低い流動点および０．０３ｍｇ ＫＯＨ／ｇより低い酸性度から選択される特性または特性の組み合わせが含まれ得る。加えて、組成物は、目的とする用途において有用な粘度を確保するのに役立つ４００Ｄａから１０，０００Ｄａの範囲の数平均分子量（Ｍｎ）を示し得る。これらの特性を測定するために用いられる米国試験材料協会（Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ （ＡＳＴＭ））標準を下表１に示す。

誘電性流体組成物は、市販製品である１２−ヒドロキシステアリン酸メチル（１２−ＨＭＳ）、または、前処理ステップにおいては、一般に知られており広く市販されている植物油であるヒマシ油から、これらのいずれかを用いて開始して調製し得る。ヒマシ油は、その主成分として、主にリシノール酸（脂肪酸鎖の約９０パーセント）、および、より少ない量で（脂肪酸鎖の約１０パーセント）、オレイン酸およびリノール酸を含み、その全てが１８−炭素鎖をベースとする。ヒマシ油自体は、比較的低い熱酸化安定性および低温流動性の問題がある。

ヒマシ油を前駆物質として開始するために、ヒマシ油は、典型的には水素添加し、次いでメタノールなどとの反応によってエステル交換して１２−ＨＭＳを形成してもよい。次いで、この１２−ＨＭＳを残りのヒマシ油生成物から分離してもよい。リシノール酸には、１８−炭素鎖の９個目の（第９の）炭素において不飽和が含まれるので、水素添加はこの不飽和を取り除く働きをする。ヒマシ油の水素添加は、当業者に知られており、この水素添加ステップは、場合によっては単なる前処理ステップとして本発明に含まれていてもよい。

１２−ＨＭＳが一度得られれば、または調製されれば、本発明のプロセスの第１のステップにおける使用のための準備が整う。このステップは、１２−ＨＭＳを１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルを形成するのに適した条件下で直鎖または分岐のＣ３からＣ２０のアルコールと反応させる、１２−ＨＭＳのエステル交換を含む。好ましい実施形態において、このアルコールは、直鎖または分岐のＣ６からＣ１２のアルコール、より好ましくは直鎖または分岐のＣ８からＣ１０のアルコールでよい。この反応のための好ましい条件には、化学量論超過のアルコール、より好ましくは１２−ＨＭＳと化学量論であろう量の３倍から６倍の量、および最も好ましくは４倍から６倍の量が含まれる。例えばナトリウムメトキシド（ＮａＯＣＨ_３）などのナトリウムおよびカリウム塩基、酸化トリ−ｎ−ブチルスズおよびジラウリン酸ジブチルスズなどの酸化アルキルスズ、チタン酸エステル、塩酸および硫酸などの酸、ならびにそれらの組み合わせから選択される効果があるエステル交換触媒の使用；１００℃から２００℃、より好ましくは１２０℃から１９０℃、および最も好ましくは１４０℃から１８０℃の範囲の温度；ならびに、大気圧で、その後に続くＷＦＥ薄膜蒸留（ｗｉｐｅｄ ｆｉｌｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などの任意の適した蒸留も含まれる。この第１のステップの反応において、１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルのアルキル基部分は、アルコール残留物から生じ、すなわちアルコールの化学式ＲＯＨ中のＲである。Ｃ３〜Ｃ２０のアルキル基の限定されない例には、特定の実施形態において、ヘキシル、オクチル、デシル、およびドデシルを含めた直鎖部分、ならびにそれらの同様の分岐部分、例えばエチルヘキシルおよびエチルオクチルが含まれるであろう。

１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルが一度調製されたら（例えば、１２−ＨＭＳと２−エチルヘキサノールとの反応によってエステル交換生成物が得られ、これは１２−ヒドロキシステアリン酸２−エチルヘキシルであり、または１２−ＨＭＳとオクタノールの反応によってエステル交換生成物が得られ、これは１２−ヒドロキシステアリン酸オクチルである）、次いで第２のステップのプロセスにおいて、エステル化剤またはキャッピング剤と反応させることによってさらにエステル化する。この試剤は、直鎖または分岐のＣ４〜Ｃ２０、好ましくはＣ６〜Ｃ１２、およびより好ましくはＣ８〜Ｃ１０のカルボン酸である。こうしたカルボン酸は、遊離酸塩化物、脂肪酸塩化物、カルボン酸無水物、およびそれらの組み合わせから選択してもよい。この第２のステップの目的は、１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルを官能化することであり、すなわち、遊離ヒドロキシル基をエンドキャップし、それによって粘度の増大を制限しながら分岐を増やして燃焼点を上昇させることである。

この第２のステップが適切な条件下で実行されると、その結果は１２−ヒドロキシ−ステアリン酸−アルキル由来のキャップされたオキシアルカン酸エステル生成物であり、すなわち、これは官能性の１２−ヒドロキシステアリン酸である。例えば、第１のステップのエステル交換生成物が１２−ヒドロキシステアリン酸２−エチルヘキシルであり、第２のステップのエステル化（すなわちキャッピング）が塩化デカノイルなどのカルボン酸塩化物を用いてなされる場合は、得られる生成物は１２−オキシデカノイルステアリン酸２−エチルヘキシルである。第１のステップのエステル交換生成物が１２−ヒドロキシステアリン酸２−エチルヘキシルであり、第２のステップのエステル化が塩化オクタノイルを用いてなされる場合は、結果は１２−オキシオクタノイルステアリン酸２−エチルヘキシルである。第１のステップの生成物が１２−ヒドロキシステアリン酸２−エチルヘキシルであり、第２のステップのエステル化がイソ酪酸無水物を用いてなされる場合は、結果は１２−オキシイソブタノイルステアリン酸２−エチルヘキシルである。選択するアルコールおよびキャッピング（エステル化）剤によって本発明の多数の他の実施形態があること、ならびにこれらの例は例示を目的としてのみ提供されることが当業者に理解されるであろう。

この第２のステップの反応のための好ましい条件には、僅かに化学量論超過のキャッピング剤（好ましくは１モルパーセント（ｍｏｌ％）から１０ｍｏｌ％、より好ましくは０．５ｍｏｌ％から５ｍｏｌ％、および最も好ましくは０．１ｍｏｌ％から０．２ｍｏｌ％）が含まれる。例えばナトリウムメトキシド（ＮａＯＣＨ_３）などのナトリウムおよびカリウム塩基、酸化トリ−ｎ−ブチルスズおよびジラウリン酸ジブチルスズなどの酸化アルキルスズ、チタン酸エステル、塩酸および硫酸などの酸、ならびにそれらの組み合わせから選択される効果があるエステル交換触媒の使用；１００℃から２００℃、より好ましくは１２０℃から１９０℃、および最も好ましくは１４０℃から１８０℃の範囲の温度；大気圧でその後に続くＷＦＥ薄膜蒸留などの任意の適した蒸留も含まれる。商業的規模においては、遊離カルボン酸、デカン酸は、脂肪酸塩化物または無水物よりもより経済的であり得ることが留意される。

本発明のプロセスの態様を例示するために、以下のプロセス概略が図１として提供される。図１は、単に例示することを目的として、エステル交換するアルコールとして２−エチルヘキサノール、エステル交換用触媒としてＮａＯＣＨ_３およびエステル交換温度１６０℃の使用を示す。図１の第２のステップにおいて、１２−ヒドロキシステアリン酸２−エチルヘキシルのエステル化は、塩化デカノイルと反応させることにより達成され、キャップされた最終誘電性流体である、１２−オキシデカノイルステアリン酸２−エチルヘキシルを形成する。

本明細書で述べた通りに調製した場合、上記に述べたプロセスによって調製され得る新規の組成物は、非常に望ましい特性を示し得る。例えば、それらは、４００Ｄａから１０，０００Ｄａの、好ましくは５００Ｄａから５，０００ＤａのＭｎ；２０ｋＶ／ｍｍギャップより大きい、好ましくは２５ｋＶ／ｍｍギャップより大きい絶縁破壊；２５℃で０．２％より小さい、好ましくは２５℃で０．１％より小さい誘電正接；２５０℃より高い、好ましくは３００℃より高い燃焼点；４０℃で３５ｃＳｔより低い、好ましくは４０℃で３０ｃＳｔより低い動粘性率；−３０℃より低い、好ましくは−４０℃より低い流動点；および／または０．０３ｍｇ ＫＯＨ／ｇより低い、好ましくは０．０２５ｍｇ ＫＯＨ／ｇより低い酸性度を、有し得る。いくつかの実施形態において、これらの２つ以上の特性が、その組成物の特徴であってもよい。

本発明の誘電性流体組成物のさらなる利点は、混ぜ物無しで、すなわち１００重量パーセント（ｗｔ％）の誘電性流体で変圧器などの用途に用いてもよく、または１ｗｔ％から１００ｗｔ％の範囲の濃度で、こうした用途のための種々の他の誘電性流体と組み合わせ、適合させ得ることである。特定の実施形態においては、本発明の組成物は、３０ｗｔ％から９０ｗｔ％のこうした組み合わせ流体を含むことが好ましい場合があり、より好ましい実施形態においては、同様に４０ｗｔ％から９０ｗｔ％、および最も好ましくは５０ｗｔ％から９０ｗｔ％を含み得る。

本発明の誘電性流体組成物と組み合わせてもよい追加の誘電性流体には、限定されない例において、天然のトリグリセリド類、例えば、ひまわり油、キャノーラ油、大豆油、パーム油、菜種油、綿実油、コーン油、ココナツ油および藻類油（ａｌｇａｌ ｏｉｌｓ）；遺伝子組み換えされた天然油、例えば高オレイン酸のひまわり油および高オレイン酸のキャノーラ油；合成エステル、例えばペンタエリトリトールエステル；鉱油、例えばＵｎｉＶｏｌｔ（商標）電気絶縁油（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌから入手可能）；ポリアルファオレフィン、例えばポリエチレン−オクテン、−ヘキサン、−ブチレン、−プロピレンおよび／または−デカレン分岐の、５００から１２００Ｄａの範囲のＭｎ値を有するランダム共ポリオリゴマー（ｒａｎｄｏｍ ｃｏ−ｐｏｌｙｏｌｉｇｏｍｅｒｓ）；ならびにそれらの組み合わせが含まれ得る。追加の誘電性および／または非誘電性流体の含有は、特性を著しく変更する場合があり、したがって目的用途に照らしてその影響を考慮に入れるべきであることは、当業者には明らかであろう。

本発明の誘電性流体組成物の利点の中で、それらが生分解可能であり、再生可能資源から得られることは、一般には環境に優しいと分類される。さらに、それらの比較的高い燃焼点のおかげで、それらは一般に多くのそれら誘電体の競合相手よりも引火性が低い。それらは、絶縁システムの寿命を延長するのに役に立ち得る、優れた熱および加水分解安定特性も示す。

実施例１（１２−ＨＭＳ／２−エチル−１−ヘキサノール／塩化オクタノイル）
１日目：１６４．７５グラム（ｇ）の２−エチル−１−ヘキサノールを１０００ミリリットル（ｍＬ）の三つ口丸底フラスコへ量り入れる。凝縮装置、ディーン・スターク・トラップ（Ｄｅａｎ Ｓｔａｒｋ Ｔｒａｐ）、サーモウォッチ（ｔｈｅｒｍｏｗａｔｃｈ）温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機、栓およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌機のスイッチを入れる。ナトリウム（Ｎａ）金属のキューブの半分（〜０．１０２ｇ、平板化し、小片に切り分ける）をフラスコに加える。温度を６０℃まで上げる。４５分後Ｎａは溶解する。１００．２３ｇの１２−ＨＭＳをフラスコに加える。断熱材をフラスコに巻き付ける。温度を１６０℃まで上げる。メタノール塔頂留出物を回収する。反応を、６時間混合し、一晩継続させる。

２日目：７時間後、ＧＣで反応が完了したことを確認し、加熱を停止する。反応混合物が室温に戻ったら、１００ｍＬのトルエンを加える。試料を分液漏斗に入れ、各５０ｍＬの１Ｎ ＨＣｌで３回洗い、Ｎａを中和する。水層を捨てる。有機層は濁っており、５００ｍＬの三角フラスコに入れる。硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）無水粉末を、三角フラスコに、ＭｇＳＯ_４がフラスコ内で凝集しなくなるまで加える。この時、溶液は透明である。三角フラスコに取り付けた、穴が開けられたプレートが付いたブフナー漏斗（Ｂｕｃｈｎｅｒ ｆｕｎｎｅｌ）を用いて、ＭｇＳＯ_４をろ過して除去する。トルエンおよび過剰の２−エチル−１−ヘキサノール（２−ｅｔｈｙ−１−ｈｅｘａｎｏｌ）を除去するために、ポンプに固定したロータリーエバポレーター（「ロタバップ（ｒｏｔａｖａｐ）」）を用いて試料を蒸発させる。水浴を、初め４０℃に設定してトルエンを除去し、次いで９０℃に上げて２−エチル−１−ヘキサノールを除去する。ＧＣで過剰の２−エチル−１−ヘキサノールがまだあることが確認されたら、下記条件を用いて、試料をＷＦＥへ通す。

３日目：塩化オクタノイル（１．１モル過剰）の追加を、初めに１０７．００ｇの生成物を５００ｍＬの三つ口丸底フラスコに量り入れることにより実施する。凝縮装置、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機、栓およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌機のスイッチを入れる。１００ｍＬのトルエンを加える。追加の漏斗を用いて、４４．８７ｇの塩化オクタノイルを加える。１時間後、ＧＣで反応が完了していることを確認する。

試料に１００ｍＬのメタノールを加える。試料をロタバップに置き、トルエンおよびメタノールを除去する。ＧＣで試料中に幾らかの溶媒がまだ存在することを確認する。次いで、先に述べたのと同じ条件を用いて、試料をＷＦＥに流し落とす。塔頂留出物を捨てる。

試料を冷凍庫に一晩入れ、朝に凍結していないことが分かる。酸価は、０．４５ｍｇ ＫＯＨ／ｇである。
実施例２ １２−ＨＭＳ／ＭＥ−８１０＊（＊オクタン酸メチルエステルとデカン酸メチルエステルとのおおよそ５０：５０ｗｔ％のブレンド物）

１日目：３０１．４１ｇの１２−ＨＭＳを、１０００ｍＬの三つ口、丸底フラスコへ量り入れる。凝縮装置、ディーン・スターク・トラップ、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌機のスイッチを入れる。４１０．９０ｇのＭＥ−８１０酸を加える。反応を１７０℃に加熱し、ＧＰＣで反応の進行を完了まで監視する。反応を、連続流および下記条件を用いてＷＦＥに通す。底部（生成物）を回収し、塔頂留出物は捨てる。

生成物は、主として固形物で一部液体であり、変圧器流体用途のためには許容されないと考えられる。

実施例３ １２−ＨＭＳ／２−エチルヘキサン酸
１日目：１０１．６ｇの１２−ＨＭＳを、５００ｍＬの三つ口、丸底フラスコに量り入れる。凝縮装置、ディーン・スターク・トラップ、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機、栓およびＮ_２注入口を付け足す。１３２．９ｇの２−エチルヘキサン酸を加えて撹拌した反応を１７０℃に加熱する。３時間後に熱を切る。反応の進行をＧＰＣで監視する。完了したら、下記条件を用いて生成物をＷＦＥに通す。塔頂留出物を捨てる。溶液は透明で、金黄色である。

実施例４ １２−ＨＭＳ／２−エチル−１−ヘキサノール／塩化デカノイル
１日目：４００．６６ｇの２−エチル−１−ヘキサノールを、２０００ｍＬの三つ口、丸底フラスコに量り入れる。凝縮装置、副生成物（ｂｉ−ｐｒｏｄｕｃｔ）を回収するためのディーン・スターク・トラップ、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌した反応にＮａ金属（０．４１１ｇ、平板化し、小片に切り分ける）を加え、６０℃に加熱する。１時間後ナトリウムは溶解する。３００．５４ｇの１２−ＨＭＳをフラスコに加え、１６０℃に加熱する。反応を一晩混合する。２日目、３日目を通して反応が続く。

４日目：ＧＣで反応が完了したことを確認し、２ｍＬの１２Ｎ ＨＣｌで室温で反応を中和する。２０００ｍＬの枝付き三角フラスコおよびろ紙を付けた１５０−ｇのブフナー漏斗を用いて試料をろ過する。試料は、非常に明るい橙色である。過剰の２−エチル−１−ヘキサノールを除去するために、試料を真空で蒸発させる。ＧＣで過剰の２−エチル−１−ヘキサノールがまだあることが確認されたら、下記条件を用いて試料をＷＦＥに通す。

ＧＰＣ分析により二量体種の存在が判明し、その生成物を下記の条件下でＷＦＥによって除去する。

ＧＣ分析により、所望の物質のみが蒸留物または塔頂留出物画分中に分離されていることが分かり、この生成物３５０．１２ｇを、２０００ｍＬの三つ口、丸底フラスコに量り入れる。凝縮装置、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌した反応に、反応の温度が５０℃以下に維持されるような速度で１７７．３２ｇの塩化デカノイル（１．１モル過剰）を滴下して加える。反応は、加熱せずに撹拌を一晩継続させる。ＧＣ分析で反応が完了したことを確認する。

３５ｇのメタノールを加えて過剰の酸塩化物を失活させ、試料をロタバップに置いてメタノールを除去する。試料は、透明で、暗い橙色である。試料をＷＦＥに通して残ったあらゆる酸を除去することを決める。ＷＦＥは、最初のＷＦＥ蒸留と同じ条件を用いてセットする。塔頂留出物を捨てる。

３７８．１２ｇの試料を、１０００ｍＬの三つ口、丸底フラスコに入れる。サーモウォッチ温度調節器付き温度計およびオーバーヘッド機械式撹拌機を付け足す。４２ｇのケイ酸マグネシウムを撹拌した反応に加え、次いで反応を１時間７０℃に加熱する。次いで試料を冷却し、細孔径１マイクロメートル（ｕｍ）のろ紙を付けた９０ミリメートル（ｍｍ）精密ろ過装置を用いてろ過する。最終生成物の酸価は、０．０５ｍｇ ＫＯＨ／１ｇとなることが分かる。

実施例５（１２−ＨＭＳ／２−エチル−１−ヘキサノール／塩化２−エチルヘキサノイル）
１日目：５１４ｇの２−エチル−１−ヘキサノールを、２０００ｍＬの三つ口丸底フラスコに量り入れる。凝縮装置、ディーン・スターク・トラップ、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機、栓およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌機のスイッチを入れる。Ｎａ金属（平板化し、小片に切り分ける）のキューブ１つの量をフラスコに加える。温度を６０℃に上げる。４５分後Ｎａは溶解する。３００ｇの１２−ＨＭＳをフラスコに加える。断熱材をフラスコに巻き付ける。温度を１６０℃に上げる。反応を６時間混合し、一晩継続させる。２日目、３日目を通して反応が続く。

４日目、４時間後、ＧＣで反応が完了していることを確認する。１２ｍＬのメタノールが回収される。反応を冷却する時に、１００ｍＬの脱イオン（ＤＩ）水（Ｈ_２Ｏ）を加え、１５０ｍＬの１Ｎ ＨＣｌで中和する。水洗浄を３回行い、分液漏斗を用いて分離する。水層を捨てる。有機層を、２０００ｍＬの三角フラスコに入れる。三角フラスコにＭｇＳＯ_４無水粉末を、ＭｇＳＯ_４がフラスコ内で凝集しなくなるまで加える。溶液は、まだ非常に濁っている。セライト（Ｃｅｌｉｔｅ）を用いて用意したカラムをセットし、溶液にトルエンを加え、溶液をセライトカラムに流し込む。この時、溶液は透明である。トルエンおよび過剰の２−エチル−１−ヘキサノールを除去するために、試料をロタバップを用いて真空中で蒸発させる。水浴を、初め４０℃に設定してトルエンを除去し、次いで温度を９０℃に上げて２−エチル−１−ヘキサノールを除去する。３２６．８１ｇが回収される。ＧＣで過剰の２−エチル−１−ヘキサノールが残っていることが確認されたら、下記条件を用いて試料をＷＦＥに通す。

塩化２−エチルヘキサノイル（１．２モル過剰）の追加を、以下に述べるようにバッチ式で実施する。

バッチ１：８０．７７ｇの生成物を、５００ｍＬの三つ口丸底フラスコに量り入れる。凝縮装置、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機、栓およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌機のスイッチを入れる。１３０ｍＬのトルエンを加える。追加の漏斗を用いて、３６．７２ｇの塩化２−エチルヘキサノイルを加える。１時間後、塩化２−エチルヘキサノイルを加え、熱を１２０℃に上げる。１時間後、ＧＣで反応が完了していることを確認する。反応を停止し、とっておく。

バッチ２：８０．０４ｇの生成物を、５００ｍＬの三つ口、丸底フラスコに量り入れる。凝縮装置、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌機のスイッチを入れる。１３０ｍＬのトルエンを加える。追加の漏斗を用いて、３９．９ｇの塩化２−エチルヘキサノイルを加える。１時間後、塩化２−エチルヘキサノイルを加え、熱を１２０℃に上げる。１時間後、ＧＣで反応が完了していることを確認する。反応を停止し、とっておく。

バッチ３：１３２．１２ｇの生成物を、５００ｍＬの三つ口、丸底フラスコに量り入れる。凝縮装置、サーモウォッチ温度調節器付き温度計、オーバーヘッド機械式撹拌機およびＮ_２注入口を付け足す。撹拌機のスイッチを入れる。１５０ｍＬのトルエンを加える。追加の漏斗を用いて、６９．９３ｇの塩化２−エチルヘキサノイルを加える。１時間後、塩化２−エチルヘキサノイルを加える。反応は、一晩加熱せずに撹拌を継続させる。翌日、ＧＣで反応が完了していることを確認する。

３つのバッチ全てを、２０００ｍＬの三つ口、丸底フラスコ内で混合する。温度計およびオーバーヘッド機械式撹拌機を付け足す。試料に３００ｍＬのメタノールを加える。撹拌機を開始する。試料を３０分間混合させる。試料をロタバップに置き、トルエンおよびメタノールを除去する。４３１．０４ｇが回収される。酸価を試験し、５．３９ｍｇ ＫＯＨ／ｇになることが分かる。フラスコおよび撹拌機に、５０．６５ｇの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）ペレットを加えて、試料を一晩撹拌する。翌日、５００ｍＬのヘキサンを加え、シリカゲル６０（ｓｉｌｉｃａ ６０ ｇｅｌ）で４分の１を満たしたカラムに試料を流し込む。試料が通り抜けたら、各１００ｍＬのヘキサンの２分取分でカラムをすすぐ。ロタバップ後、３５７．７８ｇが回収される。任意の過剰な溶媒を除去するための先の条件と同じ条件を用いて、試料をＷＦＥに流し落とす。塔頂留出物を捨てる。

Claims (9)

1. 電気装置のための誘電性流体組成物であって、官能性１２−ヒドロキシステアリン酸を含み、
   （ａ）４００ダルトンから１０，０００ダルトンの数平均分子量、
   （ｂ）２０キロボルト／１ｍｍギャップより大きい絶縁破壊、
   （ｃ）２５℃で０．２パーセントより小さい誘電正接、
   （ｄ）２５０℃より高い燃焼点、
   （ｅ）４０℃で３５センチストークより低い動粘性率、
   （ｆ）−３０℃より低い流動点、
   （ｇ）０．０３ｍｇ ＫＯＨ／ｇより低い酸性度、および
   （ｈ）それらの組み合わせ
   から選択される少なくとも１つの特性を有する、誘電性流体組成物。
2. 前記官能性１２−ヒドロキシステアリン酸が、１重量パーセントから１００重量パーセントの範囲の量で存在する、請求項１に記載の誘電性流体組成物。
3. 前記官能性１２−ヒドロキシステアリン酸が、３０重量パーセントから９０重量パーセントの範囲の量で存在する、請求項１または２に記載の誘電性流体組成物。
4. 天然のトリグリセリド、遺伝子組み換えされた天然油、合成エステル、鉱油、ポリアルファオレフィンまたはそれらの組み合わせをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の誘電性流体組成物。
5. 前記数平均分子量が、４００ダルトンから５，０００ダルトンである、請求項１から４のいずれか一項に記載の誘電性流体組成物。
6. 誘電性流体組成物を調製するためのプロセスであって、（ａ）１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルを形成するのに適した条件下で１２−ヒドロキシステアリン酸メチルと直鎖または分岐のＣ３からＣ２０のアルコールとを反応させるステップと、（ｂ）前記１２−ヒドロキシステアリン酸アルキルと直鎖または分岐のＣ４〜Ｃ２０の遊離酸塩化物、脂肪酸、カルボン酸無水物およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるカルボン酸とを官能性の１２−ヒドロキシステアリン酸を形成するのに適した条件下で反応させるステップと、を含むプロセス。
7. 前記アルコールが、Ｃ８からＣ１０のアルコールからなる群から選択される、請求項６に記載のプロセス。
8. 前記カルボン酸が、直鎖または分岐のＣ８からＣ１０の脂肪酸およびカルボン酸無水物から選択される、請求項６または７に記載のプロセス。
9. 前記カルボン酸は、直鎖または分岐のＣ８からＣ１０の遊離酸塩化物である、請求項６から８のいずれか一項に記載のプロセス。