一种防火绝缘油的制作方法

1.本发明涉及一种防火绝缘油，特别涉及一种具有优异水解性的防火绝缘油，属于液体绝缘技术领域。

背景技术：

2.油浸式电力变压器起火爆炸的主要原因是在长期运行过程中，铁芯产生的持续高温以及短路、过电压、绝缘老化等故障引起的突发性短暂高温，使得变压器油受热分解产生氢气和烃类等易燃气体，这些气体溶解在油中降低油的闪点，并随着易燃气体的增多，变压器内部压力剧增，导致油箱破裂甚至爆炸，可燃性油气遇明火将迅速燃烧；此外，变压器套管闪络，分接开关和绕组连接处接触不良、产生高温同样是引起变压器火灾爆炸的原因。由此可以看出，矿物绝缘油是变压器火灾爆炸事故的根源。此外，矿物绝缘油生物降解性较差，一旦发生泄漏，会对水土资源造成严重破坏；且矿物油不可再生，使得未来的使用与发展受到严重制约。
3.现有技术中的合成酯绝缘油的基本成分为酯，作为酯类绝缘油，其生物降解率高，具有绿环保的优良特性。合成酯绝缘油的燃点在320℃以上，在重大电气故障及变压器损坏的情况下不会自燃；在绝缘特性方面，合成酯绝缘油具有较高的击穿强度。然而，酯类分子结构中酯基由于亲水性较强极易发生水解，水解产生的酸会催化酯化反应的继续进行，因此极大限制了合成酯绝缘油的广泛应用。

技术实现要素：

4.针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种防火绝缘油，该防火绝缘油具有优良水解性，通过有效抑制酯的水解，避免水解产生的酸催化酯化反应的进一步发生，同时防止水解产生的酸腐蚀设备，为电网设备的安全稳定运行和合成酯绝缘油的广泛应用提供了保障。
5.为了实现上述技术目的，本发明提供了一种防火绝缘油，其包含酯基础油和缩水甘油醚类添加剂。
6.本发明的防火绝缘油通过添加缩水甘油醚类添加剂能够有效抑制酯基础油的水解反应。缩水甘油醚类添加剂包含高反应活性的环氧基团，可以及时捕获并通过化学反应稳定水解产生的羧酸，从而抑制羧酸对水解反应的进一步催化作用。
7.作为一个优选的方案，所述缩水甘油醚类添加剂包括苯基缩水甘油醚、三缩水甘油异氰酸酯、四(苯基缩水甘油醚基)乙烷、三甲氧基[3-(缩水甘油醚基)丙基]硅烷中至少一种。
[0008]
作为一个优选的方案，所述缩水甘油醚类添加剂在酯基础油中质量百分比含量为0.5～0.8％。所述缩水甘油醚类添加剂在酯基础油中的添加量过低则难以有效抑制酯基础油的水解反应，而添加量过高则会影响基础油的介质损耗因数和击穿电压。
[0009]
作为一个优选的方案，所述酯基础油具有式1结构：
[0010][0011]
其中，
[0012]
r1、r2、r3和r4独立选自
ɑ
位为氢的c5～c
11
的烷基或
ɑ
位为甲基或乙基的c3～c8的烷基。
[0013]
本发明的酯基础油中r1、r2、r3和r4均为烷基，且可以为直链烷基或带支链的烷基，但是不同烷基中包含的亚甲基氢(-ch2)、甲基氢(-ch3)以及次甲基氢(＝ch-)的数量不同，而影响酯基础油的水解性，因此，通过控制r1、r2、r3和r4中的烷基链长度、烷基链结构以及
ɑ
位为氢的烷基和
ɑ
位为甲基或乙基的烷基的比例，可以控制r1、r2、r3和r4中(除去
ɑ
位甲基或乙基中氢原子之外)的亚甲基中氢原子总量与甲基及次甲基中氢原子总量的接近(1.1:1～1.25:1)，使得酯基础油表现出更好的水解性。进一步优选，所述
ɑ
位为氢的c5～c
11
的烷基中至少包含5个连续的亚甲基。进一步优选，所述酯基础油结构中r1、r2、r3和r4至少包含一个
ɑ
位为氢的c5～c
11
的烷基和一个
ɑ
位为甲基或乙基的c3～c8的烷基。进一步优选，所述酯基础油结构中r1、r2、r3和r4包含两个
ɑ
位为氢的c5～c
11
的烷基和两个
ɑ
位为甲基或乙基的c3～c8的烷基。
[0014]
本发明的酯基础油的合成方法如下：将三口圆底烧瓶、分水器、球形冷凝器、磁力搅拌装置、油浴锅连接准备好，将反应装置用真空/氮气置换三次，并在氮气保护下依次加入溶剂(甲苯或二甲苯)、、混合羧酸(长链羧酸和羰基
ɑ
位含支链的羧酸)和催化剂(甲苯磺酸、硫酸、氯化亚锡中至少一种)，其中，混合羧酸与的摩尔比为4.2～4.4:1，催化剂用量为反应底物总质量的1.2～1.5％，在搅拌条件下升高至150℃～160℃进行6～8小时反应后，直至分水器中不再有水增加时停止反应，反应结束后冷却至室温，分别用水、饱和碳酸钠、水洗至中性，加入活性炭吸附剂脱后抽滤除去活性炭固体，干燥过滤后用旋转蒸发仪旋掉溶剂，最后用油泵抽掉可能残余的少量溶剂后，得到酯基础油。
[0015]
与现有技术相比，本发明技术方案的优点在于：
[0016]
本发明提供的防火绝缘油通过以下两方面的改进，主要改进是在于采用了缩水甘油醚类添加剂来抑制酯基础油的水解反应，同时还设计了特殊分子结构的酯基础油，通过调节酯基础油中烷基链的长度、烷基链结构以及
ɑ
位为氢的烷基和
ɑ
位为甲基或乙基的烷基的比例，可以控制烷基链中(除去
ɑ
位甲基或乙基中氢原子之外)的亚甲基中氢原子总量与甲基及次甲基中氢原子总量的接近，使得酯基础油表现出更好的水解性，通过两方面的改进，使得防火绝缘油具有优良水解性，通过有效抑制酯的水解，避免水解产生的酸催化酯化反应的进一步发生，同时防止水解产生的酸腐蚀设备，为电网设备的安全稳定运行和合成酯绝缘油的广泛应用提供了保障。
附图说明
[0017]
图1为实施例1制备的复合酯基础油的核磁共振氢谱(1h nmr)。
[0018]
图2为实施例1制备的复合酯基础油的核磁共振碳谱(
13
c nmr)。
[0019]
图3为实施例1制备的复合酯基础油dept 135谱。
[0020]
图4为实施例1制备的复合酯基础油的红外光谱。
具体实施方式
[0021]
以下具体实施例旨在对本发明作进一步详细说明，而不是限制权利要求的保护范围。
[0022]
除非特殊说明，以下具体实施例中采用的仪器或原材料均为市售商品。
[0023]
实施例1
[0024]
将三口圆底烧瓶、分水器、球形冷凝器、磁力搅拌装置、油浴锅连接准备好，将反应装置用真空/氮气置换三次，并在氮气保护下加入(1mol)、异壬酸(2.4mol)、2-乙基己酸(1.8mol)、二甲苯(10l)、对甲苯磺酸1.3％，在搅拌条件下升高反应温度至160℃进行反应，搅拌6小时后停止反应。反应结束后冷却至室温，分别用水、饱和碳酸钠、水洗至中性，加入活性炭吸附剂脱后抽滤除去活性炭固体，干燥过滤后用旋转蒸发仪旋掉二甲苯，最后用油泵抽掉可能残余的二甲苯，得到淡黄澄清的复合酯基础油，以计复合酯的反应收率为94％。最后，在基础油中加入0.8％的四(苯基缩水甘油醚基)乙烷，得到一种水解性优良的防火绝缘油。
[0025][0026]
实施例2
[0027]
将三口圆底烧瓶、分水器、球形冷凝器、磁力搅拌装置、油浴锅连接准备好，将反应装置用真空/氮气置换三次，并在氮气保护下加入(1mol)、辛酸(2.4mol)、己酸(1.8mol)、二甲苯(10l)、对甲苯磺酸1.3％，在搅拌条件下升高反应温度至160℃进行反应，搅拌6小时后停止反应。反应结束后冷却至室温，分别用水、饱和碳酸钠、水洗至中性，加入活性炭吸附剂脱后抽滤除去活性炭固体，干燥过滤后用旋转蒸发仪旋掉二甲苯，最后用油泵抽掉可能残余的二甲苯，得到淡黄澄清的复合酯基础油，以计复合酯的反应收率为90％。最后，在基础油中加入0.8％的四(苯基缩水甘油醚基)乙烷，得到一种防火绝缘油。
[0028]
实施例3
[0029]
将三口圆底烧瓶、分水器、球形冷凝器、磁力搅拌装置、油浴锅连接准备好，将反应装置用真空/氮气置换三次，并在氮气保护下加入(1mol)、异壬酸(1.2mol)、2-乙基己酸(3.0mol)、二甲苯(10l)、对甲苯磺酸1.3％，在搅拌条件下升高反应温度至160℃进行反应，搅拌6小时后停止反应。反应结束后冷却至室温，分别用水、饱和碳酸钠、水洗至中性，加入活性炭吸附剂脱后抽滤除去活性炭固体，干燥过滤后用旋转蒸发仪旋掉二甲苯，最后用油泵抽掉可能残余的二甲苯，得到淡黄澄清的复合酯基础油，以计复合酯的反应收率为92％。最后，在基础油中加入0.8％的四(苯基缩水甘油醚基)乙烷，
得到一种防火绝缘油。
[0030]
实施例4
[0031]
将三口圆底烧瓶、分水器、球形冷凝器、磁力搅拌装置、油浴锅连接准备好，将反应装置用真空/氮气置换三次，并在氮气保护下加入(1mol)、异壬酸(2.4mol)、2-乙基己酸(1.8mol)、二甲苯(10l)、对甲苯磺酸1.3％，在搅拌条件下升高反应温度至160℃进行反应，搅拌6小时后停止反应。反应结束后冷却至室温，分别用水、饱和碳酸钠、水洗至中性，加入活性炭吸附剂脱后抽滤除去活性炭固体，干燥过滤后用旋转蒸发仪旋掉二甲苯，最后用油泵抽掉可能残余的二甲苯，得到淡黄澄清的复合酯基础油，以计复合酯的反应收率为94％。最后，在基础油中加入2.0％的四(苯基缩水甘油醚基)乙烷，得到一种防火绝缘油。该实施例中，油品的介质损耗因数和击穿电压有所下降。
[0032]
对实施例1～4和对比例1～3的绝缘油进行检测，性能如下表所示，水解实验按sh/t 0301标准进行。
[0033][0034]

技术特征：

1.一种防火绝缘油，其特征在于：包含酯基础油和缩水甘油醚类添加剂。2.根据权利要求1所述的一种防火绝缘油，其特征在于：所述缩水甘油醚类添加剂包括苯基缩水甘油醚、三缩水甘油异氰酸酯、四(苯基缩水甘油醚基)乙烷、三甲氧基[3-(缩水甘油醚基)丙基]硅烷中至少一种。3.根据权利要求1或2所述的一种防火绝缘油，其特征在于：所述缩水甘油醚类添加剂在酯基础油中质量百分比含量为0.5～0.8％。4.根据权利要求1所述的一种防火绝缘油，其特征在于：所述酯基础油具有式1结构：其中，r1、r2、r3和r4独立选自
ɑ
位为氢的c5～c
11
的烷基或
ɑ
位为甲基或乙基的c3～c8的烷基。5.根据权利要求1所述的一种防火绝缘油，其特征在于：所述
ɑ
位为氢的c5～c
11
的烷基中至少包含5个连续的亚甲基。6.根据权利要求4或5所述的一种防火绝缘油，其特征在于：所述酯基础油结构中r1、r2、r3和r4至少包含一个
ɑ
位为氢的c5～c
11
的烷基和一个
ɑ
位为甲基或乙基的c3～c8的烷基。7.根据权利要求6所述的一种防火绝缘油，其特征在于：所述酯基础油结构中r1、r2、r3和r4包含两个
ɑ
位为氢的c5～c
11
的烷基和两个
ɑ
位为甲基或乙基的c3～c8的烷基。

技术总结

本发明公开了一种防火绝缘油，其包含酯基础油和缩水甘油醚类添加剂。通过在酯基础油中添加缩水甘油醚类添加剂能够有效抑制酯基础油水解，避免水解产生的酸催化酯化反应的进一步发生，同时防止水解产生的酸腐蚀设备，为电网设备的安全稳定运行和合成酯绝缘油的广泛应用提供了保障。行和合成酯绝缘油的广泛应用提供了保障。行和合成酯绝缘油的广泛应用提供了保障。