NO177820B - Blanding på basis av benzyltoluener og benzylxylener og deres anvendelse som dielektrika - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår blandinger på basis av benzyltoluener og benzylxylener og eventuelt trifenylmetan og dens anvendelse som dielektrikum.

Det er allerede i EP 136 230 foreslått blandinger på basis av oligomerer av benzyltoluen som forblir flytende ved lav temperatur uten å oppvise noen forhøyet elastisitet.

Det er også i EP 299 867 foreslått blandinger på basis av metylbenzylxylen og høyere homologer.

EP 446 086 beskriver blandinger av benzylxylen, benzyltoluen, metylbenzyltoluen og metylbenzylxylen og deres anvendelse som dielektrikum.

Man har nu funnet en ny enklere blanding enn de tidligere som har forbedrede dielektriske egenskaper enn de blandinger som er beskrevet i EP 136 230 og 299 867, spesielt stivheten som måles ved gjennomslagsspenningen mellom to elektroder.

Blandingen ifølge oppfinnelsen karakteriseres således ved at den omfatter minst en oligomer av benzyltoluen med formel Al:

der

n^og n£= 0, 1 eller 2 forutsatt at n^+ n£er lik eller mindre enn 3, og

minst en oligomer av benzylxylen med formel A2: med<q>i og q2= 0, 1 eller 2, forutsatt at q±+ q2er lik eller mindre enn 3, og eventuelt trifenylmetan med formel Bl:

der

R<1>og R 2 er like eller forskjellige og angir hydrogen eller metyl.

Med benzyltoluen menes produktet med formel Al der n^og n2har verdien 0. Med benzylxylen menes produktet med formel A2 der qiog q2er 0.

Blandingen ifølge oppfinnelsen er en elektrisk isolerende olje som kan benyttes i spenningstransformatorer, kondensa-torer eller elektriske kabler.

Man benytter fortrinnsvis blandinger som omfatter:

50 til 70 deler benzyltoluen

15 til 25 deler benzylxylen

10 til 20 deler av en hvilken som helst blanding av produktene Al og A2 der n^+ n2= 1 og q^+ q2= 1.

Disse 10 til 20 deler av triarylprodukter kan også omfatte trifenylmetaner med formel Bl.

Søkeren har funnet at blandingene ikke krystalliseres ved -50°C.

Blandingene ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved blanding av produktene Al, A2 og eventuelt Bl.

Al kan fremstilles ved kondensasjon av benzylklorid på toluen i henhold til en Friedel-Crafts-reaksjon (FC). A2 kan fremstilles ved kondensasjon av benzylklorid på xylen i henhold til en FC-reaksjon. Bl kan fremstilles ved kondensasjon av benzylidenklorid C6H5- CHC12på toluen, xylen eller en blanding av toluen og xylen.

I henhold til en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen kondenserer man benzylklorid på en blanding av toluen og xylen, man fremstiller således direkte blandingen av Al og A2 ifølge oppfinnelsen.

Hvis benzylkloridet inneholder benzylidenklorid dannes det også trifenylmetaner med formelen Bl.

Denne FC-kondensasjonen er kjent. Man kan som katalysator benytte et mineral-halogenid eller en mineralsyre. Man benytter for eksempel aluminiumklorid, jern-(III)-klorid eller svovelsyre. FC-kondensasjonene er beskrevet i EP 422 986 og 435 737.

I henhold til en annen fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen gjennomfører man en partiell radikal klorering av toluen for å oppnå en blanding av benzylklorid og toluen.

Man kan eventuelt rektifisere blandingen for å fjerne benzylidenklorid. Man oppnår således enten (i) en blanding av toluen og benzylklorid eller (ii) en blanding av toluen, benzylklorid og benzylidenklorid.

Det er derefter tilstrekkelig å tilsette xylen og å gjennom-føre en FC-kondensasjon, for eksempel ved tilsetning av jern-(III )-klorid.

Denne radikal-klorering er i og for seg kjent. Tilsvarende kloreringer i henhold til FC-reaksjonen er for eksempel beskrevet i EP 136 230. 299 867 og 446 086.

Efter FC-kondensasjonen fjernes FC-katalysatoren ved vasking og derefter toluenoksylen i overskudd ved en vinkeldestilla- sjon. Man kan også fortsette destillasjonen for å gjenvinne blandingen ifølge oppfinnelsen idet det kan bli tilbake tyngre produkter i sumpen.

Det kan hende at blandingen ifølge oppfinnelsen inneholder en liten mengde organisk klor fra urene primærstoffer med klor på benzenkjernen. Det er tilstrekkelig å gjennomføre en behandling med et alkalisk middel. Man kan for eksempel benytte de prosesser som er beskrevet i EP 250 748 og 306 398. Hvis man benytter jern-(III)-klorid som katalysator er det ikke nødvendig å fjerne dette ved slutten av FC-kondensasjonen. Man fjerner overskuddet av toluen og xylen ved destillasjonen, man fortsetter destillasjonen for å gjenvinne blandingen ifølge oppfinnelsen og destillasjonssumpen inneholder jernklorid og eventuelle tyngre stoffer. Denne prosess er beskrevet i EP 422 986 og 435 737.

I henhold til de forskjellige dielektriske anvendelser er det fordelaktig å rense blandingen ifølge oppfinnelsen ved hjelp av avfarvingsmineraler eller zeolitter og derefter å tilsette antioksydanter eller syreakseptorer. Alle disse kondisjone-ringsmetoder er velkjente for fagmannen, det er tilstrekkelig å henvise til EP 8251 og 136 230.

Man går ikke utenfor oppfinnelsens ramme hvis man til produktene Al, A2 og eventuelt Bl tilsetter andre dielektriske oljer eller mineraloljer som vanligvis benyttes i elektriske transformatorer.

Eksempel 1

I en 6 liters reaktor utstyrt med rørverk og en fallkjøler hvis utløp er forbundet med en vannfelle, innføres ved hjelp av en innhellingsampulle, 10 mol benzylklorid med 99 % renhet i en blanding av 34,8 mol toluen og 5,2 mol ortoxylen inneholdende FeClg-

Ihellingen varer i 3 timer ved en temperatur på 105°C. Reaksjonsmediet holdes så i 2 timer ved 100 til 110° C under nitrogenspyling (den teoretiske mengde HC1 gjenvinnes i vannfellen).

Ikke omsatt toluen og ortoxylen destilleres av på en rotasjonsfordamper under et undertrykk på 90 til 15 mm Hg (11 880 til 1980 Pa), mens badetemperaturen i fordamperen varierer mellom 80 og 130°C.

Resten på 1649 g anbringes i en reaktor utstyrt med røreverk. Den bringes til 150°C under 16 mm Hg ( 2112 Pa) for å fjerne gjenværende mengder toluen og ortoxylen (15,4 g).

Resten behandles så med 36 g natriummetylat under omrøring og spyling med nitrogen i 4 timer og 30 minutter ved en temperatur på 293°C.

Det således behandlede medium behandles i en destillasjons-kolbe med en 10 cm kolonne fylt med glassringer.

Destillasjonen gjennomføres ved et trykk på 3 til 5 mm Hg (396 til 660 Pa). Man oppnår en fraksjon på 961 g forbindelser med 2 aromatiske ringer med en dampovergangs-temperatur på 100 til 148°C. Destillasjonen fortsettes, noe som tillater å oppnå 338 g av en fraksjon av forbindelser med tre aromatiske ringer hvis dampovergangstrykk ligger mellom 207 og 235°C. Fraksjonen med to aromatiske ringer og med tre aromatiske ringer (oligomertypene Al og A2) blandes i en vektandel på 84,8:15,2. Denne blanding har, efter kromato-grafisk analyse, et innhold på 65,2 % benzyltoluener og 19,2 % benzylxylener. Resten er triaryler med formlene Al og A2. Klormengden er 2 ppm.

Man kaller dette produkt BT/BX-A.

Eksempel 2

Fremstillingen er identisk med den i eksempel 1 men istedet for å benytte benzylklorid med en enhet på 99 % benyttes 10 mol råklorid. Dette råbenzylklorid oppnås ved partiell fotoklorering av toluen som fører til følgende blanding:

73,3 % toluen

24,8 % benzylklorid

0,4 % benzylidenklorid.

Overskuddet av toluen separeres ved destillering. Destillasjonssumpen består av råbenzylklorid med følgende sammenset-ning:

0,03 % toluen

93,64 $ benzylklorid

3,1 % benzylidenklorid

idet resten består av benzyltoluen-oligomerer.

Kondensasjonen gjennomføres med en blanding av 34,8 mol toluen og 5,2 mol ortoxylen som i eksempel 1. Ef ter opp-arbeiding og destillasjon oppnås en blanding med følgende vektsammensetning:

65,2 H> benzyltoluen

20.8 # benzylxylen

13.9 % forbindelser med 3 aromatiske ringer.

Mengden klor er 35 ppm.

Forbundelsene med 3 aromatiske ringer er en blanding av oligomerer av typen Al og A2 med n^og ng = 1, q^+ qg = 1 og oligomerer Bl. Dette produkt kalles BT/BX-B.

Eksempel 3

Man arbeider som i eksempel 2 men erstatter ortoxylen med paraxylen.

Sammensetningen i sluttproduktet er som følger:

67,2 % benzyltoluen

17,6 % benzylxylen

14,9 # forbindelser med 3 aromatiske ringer.

Forbindelsene med tre aromatiske ringer er av samme type som oppnådd i eksempel 2.

Mengden klor er 142 ppm. Dette produkt kalles BT/BX-C.

Eksempel 4 (dielektriske prøver).

Man måler fastheten og man sammenligner med andre dielektriske oljer.

BT 06 er en blanding av benzyltoluen oligomerer i henhold til EP 136 230 og består av:

80 deler benzyltoluen, produktet Al der n^+ n2= 0

15 deler produkt Al der n^+ n2= 1

5 deler av en blanding:

a) produktet Al med n^+ n2 = 2

b) produktet Bl der R^og R2er hydrogen.

XXO 5 er en oligomer blanding av metylbenzenxylen ifølge EP 443 899 bestående av:

85 deler 12 deler

der n2+ n2= 1 og

3 deler

Målingene av gjennomslagsspenningene gjennomføres under de følgende betingelser: elektroder: en grammofonstift (diameter ca. lik 50 um) og en ROGOWSKI-plate

- terskel 3000 volt/sekund

avstand mellom elektrodene = 5 mm

omgivelsestemperatur.

Ifølge den vedlagte figur 1 er de oppnådde verdier angitt i Weibull-diagrammer som vanligvis benyttes for å vise den statistiske fordeling av den dielektriske fasthet i materi-alene .

Disse diagrammer viser at fastheten for blandingene BT/BX er klart over den til XX05 og noe bedre enn den til BT06. Det er det samme man fastslår ut fra gjennomsnittsverdiene:

I figuren betyr 1-Ln (1-P) den naturlige logaritme av (1-P) der P er den kumulerte sannsynlighet.

Claims (2)

1. Blanding,karakterisert vedat den omfatter en oligomer av benzyltoluen med formel Al:

der njog ng = 0, 1 eller 2 forutsatt at n^+ ng er lik eller mindre enn 3, og minst en oligomer av benzylxylen med formel A2:

med q^og qg = 0, 1 eller 2, forutsatt at q^+ q2er lik eller mindre enn 3, og eventuelt trifenylmetan med formel Bl:

der R<1>og R<2>er like eller forskjellige og angir hydrogen eller metyl.

2. Blanding ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter 50 til 70 deler benzyltoluen 15 til 25 deler benzylxylen 10 til 20 deler av en hvilken som helst blanding av produktene Al og A2 der n^+ n2er lik 1 og q^+ qg = 1.