一种绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油及制备方法技术

本发明专利技术提供一种绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油制备方法，其包括以下步骤：步骤一，按照SiO2/植物绝缘油质量比为1/200称取相应质量SiO2，然后使用均质机进行强力机械搅拌，搅拌器转速8000r/min，时间10min；步骤二，将机械搅拌后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油置于烧瓶内，放入超声清洗机内进行超声分散，超声15min，超声功率180W；步骤三，采用3A型分子筛对超声后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油进行脱水处理，本发明专利技术相比普通的植物绝缘油具有更好的绝缘性、导热性；纳米颗粒的修饰和在变压器油中的分散，所用设备简单、易操作，可实现大规模生产；本发明专利技术有效的弥补了普通植物绝缘油的缺点，使其绝缘性、导热性有了很大的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油及制备方法
本专利技术涉及化学及电气领域，尤其涉及一种绝缘和导热性能好的纳米SiO2粒子改性植物绝缘油及制备方法。
技术介绍
矿物绝缘油作为电力变压器的绝缘和冷却介质，是由多种碳氢化合物组成的液体混合物。普通的矿物绝缘油中存在多环芳烃，其燃点为160℃左右，在变压器过热或内部短路故障情况下，矿物绝缘油电力变压器可能发生火灾或爆炸事故，无法满足矿山、军事设施以及高层建筑等场所对消防、安全的要求。同时，矿物绝缘油的生物降解率低于30%，是一种非环保型液体绝缘材料，广泛分布在农村、水源附近、城市街道等地方的充油电力变压器，如果发生泄漏或火灾将会严重污染环境。此外，随着城市化进程的发展，城市电网存在负荷密度高、供电半径小、土地昂贵、设计紧凑等特点。为解决日益重要的环保问题和满足可持续发展的要求，开发绿色环保的可再生绝缘液电介质体已成为新的研究课题。植物绝缘油是一种高燃点、环保型液体电介质，燃点高达300℃，28天的自然降解率达到95%，工频击穿电压可超过70kV。通过合理精炼及添加降凝剂和抗氧化剂后，各项理化、电气性能指标都能达到电力用油的要求。而由于植物绝缘油来源于食用油，具有可再生和自然降解的优点，不会对土壤和水源等造成环境污染，特别适合在大型水力发电厂应用。相对于矿物绝缘油，植物绝缘油的介电常数与绝缘纸的介电常数更接近，植物油纸绝缘系统中绝缘油与绝缘纸在交流电场中的电场分布更加均匀。植物油纸绝缘中油纸组合可有效延缓绝缘的老化寿命，延长油纸绝缘的寿命。通过良好的变压器设计与运行维护，植物绝缘油能大大提高变压器的过负荷能力，可在过负荷条件下长期运行而不影响变压器的寿命和性能，从而降低变压器全寿命周期成本。目前在植物绝缘油研制方面已有相关研究成果。公开号为CN101438356A的中国专利技术专利公开了一种植物系绝缘油及其制备的方法，它是将豆油、菜籽油的混合物与乙醇在硅铝酸盐催化剂的作用下进行酯化而生成，酯化时间比较长，酸值高于0.03mgKOH/g，不满足变压器油GB/T264有关酸值的要求。公开号为CN101230304A的中国专利技术专利公开了一种环保变压器油及其制备方法，它以植物油为原料，经碱炼、脱色，酯化醇解、终止中和、洗涤精制、减压蒸馏、脱色过滤，添加抗氧化剂，降凝剂而制得。这种环保变压器油闪点只在在215℃左右，要用到大量醇进行酯化醇解反应，且反应时间长。公开号为CN101538505A的中国专利技术专利公开了一种以植物油为原料的环保绝缘油。它将植物油进行碱中和、减压蒸馏、氢化、深精炼、减压蒸馏、加入添加剂而制得。该方法所制备植物绝缘油90℃介损值tgδ高于0.5%，不满足变压器油GB/T5654有关介损的要求。在目前有关报道中，针对植物绝缘油运动粘度高，冲击电压低等不足并没有提供有效解决方案。对纳米改性绝缘油的研究国外起步较早。目前针对纳米流体的研究主要还集中在纳米流体热导强化机理及其建模，针对其电学性能的研究开展的还比较少。纳米技术在绝缘材料领域的应用研究是当今国内外一个研究热点，是绝缘材料性能取得突破的发展方向之一。公开号为CN102732359B的中国专利公开了一种利用四氧化三铁纳米粒子改性变压器油的制备方法，通过往矿物油中添加四氧化三铁纳米粒子可以提高变压器油在运行过程中稳定性和可靠性。但是对植物绝缘油进行纳米改性改善其运动粘度的研究还没有相关报道。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油及制备方法。为了解决上述技术问题，通过以下技术方案实施：一种绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油制备方法，其特征在于其包括以下步骤：步骤一，用六甲基二硅氮烷改性纳米SiO2粒子，按照SiO2/植物绝缘油质量比为1/200称取相应质量SiO2，然后使用均质机进行强力机械搅拌，搅拌器转速8000r/min，时间10min；步骤二，将机械搅拌后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油置于烧瓶内，放入超声清洗机内进行超声分散，超声15min，超声功率180W；步骤三，采用3A型分子筛对超声后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油进行脱水处理，将分子筛加热至300℃进行活化处理，持续3小时，然后隔绝空气降至室温，将分子筛加入SiO2纳米粒子改性植物绝缘油，静置24h，再将分子筛去除。本专利技术的有益效果为：本专利技术涉及的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油由于添加了修饰后的SiO2纳米颗粒，相比普通的植物绝缘油具有更好的绝缘性、导热性；纳米颗粒的修饰和在变压器油中的分散，所用设备简单、易操作，可实现大规模生产；本专利技术有效的弥补了普通植物绝缘油的缺点，使其绝缘性、导热性有了很大的提高。具体实施方案以下结合实例对本专利技术做具体说明。一种绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油，其特征在于，通过六甲基二硅氮烷修饰纳米二氧化硅，增加其疏水亲油性，粒径10nm的SiO2纳米粒子加入经精炼的植物绝缘油中，配制成质量分数为0.5%的纳米粒子改性植物绝缘油，具有良好的分散稳定性。所述植物绝缘油是由植物油原料提炼而成，所述的植物油原料为为大豆油、菜籽油、花生油、山茶籽油和橄榄油中的一种或多种。所述的植物绝缘油微水含量在0-100mg/kg之间。所述的纳米粒子SiO2添加量在0.01%-1%。本专利技术所述绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油，第一种较佳制备方法其包括以下步骤：步骤一，用六甲基二硅氮烷改性纳米SiO2粒子，按照SiO2/植物绝缘油质量比为1/200称取相应质量SiO2，然后使用均质机进行强力机械搅拌，搅拌器转速8000r/min，时间10min；步骤二，将机械搅拌后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油置于烧瓶内，放入超声清洗机内进行超声分散。超声15min，超声功率180W；步骤三采用3A型分子筛对超声后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油进行脱水处理。将分子筛加热至300℃进行活化处理，持续3小时，然后隔绝空气降至室温。将分子筛加入SiO2纳米粒子改性植物绝缘油，静置24h，再将分子筛去除即得具有良好分散稳定性的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油。本专利技术的纳米改性植物绝缘油与改性前植物绝缘油性能测试如表1所示。表1：纳米改性前后植物绝缘油性能参数本专利技术所述绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油，第二种较佳制备方法，其包括以下步骤，：步骤一，用六甲基二硅氮烷改性纳米SiO2粒子，按照SiO2/植物绝缘油质量比为1/100称取相应质量SiO2，然后使用均质机进行强力机械搅拌，搅拌器转速9000r/min，时间30min；步骤二，将机械搅拌后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油置于烧瓶内，放入超声清洗机内进行超声分散。超声15min，超声功率180W；步骤三，采用3A型分子筛对超声后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油进行脱水处理。将分子筛加热至300℃进行活化处理，持续4小时，然后隔绝空气降至室温。将分子筛加入SiO2纳米粒子改性植物绝缘油，静置24h，再将分子筛去除即得具有良好分散稳定性的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油。本专利技术制备的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油与改性前植物绝缘油性能对比如表2：表2：纳米改性前后植物绝缘油性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油制备方法，其特征在于其包括以下步骤：步骤一，用六甲基二硅氮烷改性纳米SiO2粒子，按照SiO2/植物绝缘油质量比为1/200称取相应质量SiO2，然后使用均质机进行强力机械搅拌，搅拌器转速8000r/min，时间10min；步骤二，将机械搅拌后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油置于烧瓶内，放入超声清洗机内进行超声分散，超声15min，超声功率180W；步骤三，采用3A型分子筛对超声后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油进行脱水处理，将分子筛加热至300℃进行活化处理，持续3小时，然后隔绝空气降至室温，将分子筛加入SiO2纳米粒子改性植物绝缘油，静置24h，再将分子筛去除。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘和导热性能好的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油制备方法，其特征在于其包括以下步骤：步骤一，用六甲基二硅氮烷改性纳米SiO2粒子，按照SiO2/植物绝缘油质量比为1/200称取相应质量SiO2，然后使用均质机进行强力机械搅拌，搅拌器转速8000r/min，时间10min；步骤二，将机械搅拌后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油置于烧瓶内，放入超声清洗机内进行超声分散，超声15min，超声功率180W；步骤三，采用3A型分子筛对超声后的SiO2纳米粒子改性植物绝缘油进行脱水处理，将分子筛加热至300℃进行活化处理，持续3小时，然后隔绝空气降至室温，将分子筛加入SiO2纳米粒子改性植物绝缘油，静置24h，再将分子筛去除。...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢小武，
申请(专利权)人：广东粤特变压器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44