一种生物基电容器绝缘油及其制备方法与流程-j9九游会真人

1.本发明属于绝缘油技术领域，涉及一种电容器绝缘油及其制备方法。


背景技术：

2.电容器介质由绝缘油和薄膜组成，绝缘油不仅和薄膜配合起到绝缘的作用，还在运行过程中兼具冷却散热的作用。目前电容器使用的绝缘油主要有苄基甲苯(m/dbt)和二芳基乙烷(pxe)、苯基乙苯基乙烷(pepe)等。这些绝缘油具有绝缘性能及低温性能优异的优势，但它们均是化学类产品，存在具一定的毒性，环保性能差，无法完全降解等劣势。
3.电容器使用的绝缘油制备原料包括可食用植物油的电容器绝缘油，例如cn113881481a天然酯绝缘液制备原料包括：大豆油96.0％-99.0％、抗氧剂0.4％-2.5％、降凝剂0.1％-0.5％、辅助剂0.1％-1.0％；所述抗氧剂由生育酚、甾醇、抗氧剂t501和柠檬酸组成。因此，在电容器绝缘油生产过程中，原料占总成本的60％以上，如何获得规模供应、廉价、可作为能源用途的原料油是电容器绝缘油产业化必须解决的关键问题；受到贸易环境的影响，粮食价格飘忽不定，可食用植物油的市场震荡波动剧烈，价格涨跌互现，不利于电容器绝缘油的规模化生产。
4.目前市场电容器普遍使用的绝缘油均为矿物质绝缘油产品，存在具一定的毒性，环保性能差，无法完全降解；也有采用可食用植物油制备电容器绝缘油，但制备使用原料普遍含有毒或难降解组分，可食用植物油也一种价格波动较大，难以实现电容器绝缘油规模化生产。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种无毒、易降解的电容器绝缘油，其采用非食用植物油为原料，制备原料简单，非食用植物油价格稳定，适合规模化生产。
6.基于上述目的，本发明提供了一种电容器绝缘油及其制备方法来满足本领域内的这种需要。
7.一方面，本发明涉及一种电容器绝缘油，其制备原料包括：非食用植物油、抗氧化剂、降倾点剂；以质量比计，所述电容器绝缘油中所述抗氧化剂的添加量为0.1～2％；所述电容器绝缘油中所述降倾点剂的添加量为0.1～2％；所述非食用植物油选自麻风树油、芥籽油、米糠油中的任一种；所述抗氧化剂选自3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯、3.5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八碳醇酯中的一种或两种的组合；所述降倾点剂为聚甲基丙烯酸酯。
8.进一步地，本发明提供的电容器绝缘油中，制备原料还包括：改性脂溶性膳食纤维；以质量比计，所述电容器绝缘油中所述改性脂溶性膳食纤维的添加量为0.1～2％；所述改性脂溶性膳食纤维为经微波氧化后的脂溶性膳食纤维。
9.进一步地，本发明提供的电容器绝缘油中，所述改性脂溶性膳食纤维的制备方法包括：将膳食纤维与4～6w％过氧化氢混合，经500～1000w微波2～5min。
10.另一方面，本发明涉及上述电容器绝缘油的制备方法，包括：将所述非食用植物油经脱色、脱酸、水洗处理后得到基础油，最后加入添加剂进行成品油配制。
11.进一步地，本发明提供的电容器绝缘油的制备方法中，所述成品油配制包括：按比例称取所述基础油、所述抗氧化剂和降倾点剂，真空条件下升温至75
±
5℃，搅拌反应3h，然后使用带0.45μm孔径滤膜的过滤装置进行过滤得到所述电容器绝缘油。
12.进一步地，本发明提供的电容器绝缘油的制备方法中，所述脱色包括：取所述非食用植物油，升温至80
±
5℃，加入所述非食用植物油重量1.5～5.0％的固体吸附剂，维持真空状态，搅拌吸附脱色1～1.5h，然后使用带1μm孔径滤膜进行过滤，除去油中的固体物质。
13.进一步地，本发明提供的电容器绝缘油的制备方法中，所述脱酸包括：取脱色后的非食用植物油，升温至55
±
5℃，在搅拌条件下，以3ml/min的流速加入与所述脱色后的非食用植物油同温的氢氧化钾溶液，继续搅拌反应3h，然后离心进行油水分离，除去下层水溶液；所述氢氧化钾溶液的用量为所述脱色后的非食用植物油的25％体积，所述氢氧化钾溶液的浓度为中和所述脱色后的非食用植物油中酸性物质的10倍理论碱量。
14.进一步地，本发明提供的电容器绝缘油的制备方法中，所述水洗包括：取脱色、脱酸后的非食用植物油，升温至85
±
5℃，加入同温的25％体积的去离子水，在搅拌条件下反应2h，然后离心进行油水分离，除去下层水溶液，制得所述基础油。
15.进一步地，本发明提供的电容器绝缘油的制备方法中，所述成品油配制包括：按比例称取所述基础油、所述抗氧化剂、所述降倾点剂和改性脂溶性膳食纤维；以质量比计，所述改性脂溶性膳食纤维的添加量为0.1～2％；所述改性脂溶性膳食纤维为经微波氧化后的膳食纤维。
16.另一方面，本发明涉及一种电容器介质，其包括上述的电容器绝缘油。
17.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果或优点。
18.本发明的电容器绝缘油来源于植物，添加剂无毒，经口无毒(ld50大于5000mg/kg)，可完全生物降解，21天生物降解率为98％，具有更高的闪点、燃点，相对于现有电容器绝缘油具有较高的安全性，属于环保型电容器绝缘油。本发明的电容器绝缘油相对目前的环保型绝缘油具有更好的抗氧化性能。本发明采用非食用油，不会因为食用油短缺而影响其推广使用。本发明提供的电容器绝缘油，采用非食用植物油和抗氧化剂制备时，虽然能满足电容器绝缘油的使用要求，但是相对抗氧化性能、酸值、运动粘度和倾点的性能较差，由此，本发明进一步在制备原料中加入了降倾点剂和改性脂溶性膳食纤维。本发明通过试验发现，在制备电容器绝缘油时，加入改性脂溶性膳食纤维，能有效改善抗氧化性能、运动粘度和倾点的性能，特别是氧化安定性试验后的酸值和运动粘度，但当加入量过大时，则会影响其他性能。
具体实施方式
19.为了更加明确的表达本发明的优点，文中采用以下具体实例进行详细说明，但本发明绝非仅限于此。实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
20.实施例1
21.本实施例提供了电容器绝缘油的制备过程。
22.(1)脱色：将一定量油样注入脱色反应罐，并升温至80
±
5℃，加入油重量1.5～5.0％的固体吸附剂(白土、硅胶或活性炭)，反应罐维持在真空状态，搅拌吸附脱色1～1.5h，然后使用带1μm孔径滤膜的过滤装置趁热将反应物进行过滤，除去油中杂质与吸附剂等固体物质，即得脱色后油样，并按照gb 5009.229-2016测试油样酸值。
23.(2)脱酸：将脱色后油样注入碱炼罐，并升温至55
±
5℃，在搅拌条件下，以3ml/min的流速加入与油样同温的25％油样体积的氢氧化钾溶液(氢氧化钾溶液浓度为中和油中酸性物质的10倍理论碱量)，氢氧化钾溶液加完后继续搅拌反应3h，然后将反应混合物转入离心管进行油水分离，除去下层水溶液，得碱炼后油样。
24.(3)水洗：将碱炼后油样转入反应罐，并升温至85
±
5℃，加入与油样同温的25％油体积的去离子水，在搅拌条件下反应2h，然后将反应混合物转入离心管进行油水分离，除去下层水溶液，得基础油。
25.(4)成品油配制：按照比例称取添加剂(抗氧化剂、降倾点剂和/或改性脂溶性膳食纤维)，与基础油一起加入反应罐中，真空条件下升温至75
±
5℃，搅拌反应3h，然后使用带0.45μm孔径滤膜的过滤装置进行过滤得到电容器绝缘油。
26.本实施例通过多次试验验证，采用上述方法制得的电容器绝缘油，在油样和添加剂的类型一致时，性能无显著差异。
27.实施例2
28.本实施例提供了本发明制得的电容器绝缘油的性能对比试验。
29.测试方法：
30.击穿电压：gb/t 507；介质损耗因数、相对介电常数：gb/t 5654；相对密度：astm d1298；酸值：iec 62021-3；运动粘度：gb/t 265；闪点(闭口)：gb/t 261；燃点：gb/t 3536；倾点：gb/t 3535；析气性：gb/t 11142；口服毒性：gb/t 21757；28天生物降解率：oecd 301f；色度：gb/t 6540；氧化安定性：参照nb/sh/t 0811。反应后酸值、介质损耗因数、运动粘度增量越低，说明抗氧化性能越好。
31.试验分组：
32.1#：98.5w％芥籽油 1w％3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯 0.5w％聚甲基丙烯酸酯；2#：为市售使用较广泛的日本进口绝缘油pxe。制备方法参照实施例1。
33.试验结果如表1所示。
34.表1：性能对比试验结果
35.[0036][0037]
由表1可知，本发明提供的电容器绝缘油，采用非食用植物油和抗氧化剂制备时，具有更高的闪点、燃点，相对于现有电容器绝缘油具有较高的安全性，但酸值、运动粘度和倾点的性能较差。
[0038]
实施例3
[0039]
本实施例提供了本发明制得的电容器绝缘油的性能对比试验。
[0040]
测试方法同实施例2。
[0041]
本实施例采用的膳食纤维购自深圳一诺食品有限公司。
[0042]
试验分组：
[0043]
3#：97.5w％芥籽油 0.5w％聚甲基丙烯酸酯 1w％3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯 1w％改性脂溶性膳食纤维；改性脂溶性膳食纤维的制备方法为将燕麦膳食纤维与4w％过氧化氢混合，经500w微波2min。
[0044]
4#：99.4w％麻风树油 0.1w％3.5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八碳醇酯 0.5w％聚甲基丙烯酸酯；
[0045]
5#：98w％米糠油 1w％4-羟基苯基丙酸十八碳醇酯 1w％3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯；
[0046]
6#：97.5w％芥籽油 1w％3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯 0.5w％聚甲基丙烯酸酯 1w％燕麦脂溶性膳食纤维；
[0047]
7#：98.4w％麻风树油 1w％3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯 0.5w％聚甲基丙烯酸酯 0.1w％改性脂溶性膳食纤维；改性脂溶性膳食纤维的制备方法为将小麦膳食纤维与5w％过氧化氢混合，经800w微波3min；
[0048]
8#：95.9w％麻风树油 0.1w％4-羟基苯基丙酸十八碳醇酯 2w％聚甲基丙烯酸酯
2w％改性脂溶性膳食纤维；改性脂溶性膳食纤维的制备方法为将小麦膳食纤维与6w％过氧化氢混合，经1000w微波5min；
[0049]
9#：96.4w％芥籽油 0.5w％3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯 0.1％聚甲基丙烯酸酯 3w％改性脂溶性膳食纤维；改性脂溶性膳食纤维的制备方法为将燕麦膳食纤维与5w％过氧化氢混合，经800w微波3min。
[0050]
试验结果如表2所示。
[0051]
表2：性能测试试验结果
[0052][0053][0054]
由表2可知，本实施例在非食用植物油和抗氧化剂制备过程中，加入了一定量的改性脂溶性膳食纤维，其能有效改善作为电容器绝缘油的多项性能，特别是能降低酸值，提升抗氧化性能。本实施例进一步对比研究得出，当采用脂溶性膳食纤维时，其对电容器绝缘油
性能的影响并不突出，而且在实际实验中，脂溶性膳食纤维本身还含有一定的颜色，会影响最终电容器绝缘油的色度；而采用改性脂溶性膳食纤维时，当改性脂溶性膳食纤维用量过度则反而会损害电容器绝缘油的性能。
[0055]
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。