具有增加的稳定性的合成酯和矿物油介电流体制造技术

本发明专利技术提供了一种介电流体，该介电流体包含油和一种或多种选自由亚磷酸盐化合物组成的组的化合物。已发现，将一种或多种选自由亚磷酸盐化合物组成的组的化合物添加到包含油的介电流体中赋予稳定效应，该稳定效应在正常使用期间降低、抑制或防止该介电流体中杂散气体的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增加的稳定性的合成酯和矿物油介电流体
在一方面，本专利技术涉及用于电力分配和动力装备中的介电流体组合物，包括绝缘油，该电力分配和动力装备包括变压器、开关齿轮和电缆。
技术介绍
用于电力分配和动力装备(包括变压器、开关齿轮和电缆)中的介电(或绝缘)流体执行两种重要的功能。这些流体用作电绝缘介质，即，表现出介电强度，并且它们将生成的热量传送离开装备，即，用作冷却介质。例如，当用于变压器中时，介电流体将热量从变压器或连接的电路的绕组和芯传送到冷却表面。除了具有介电强度和冷却能力之外，用于电气装备的理想介电流体还对环境表现出很小的不利影响或无不利影响，与用于构造装备的材料相容，并且相对不易燃。介电油具有许多特定的功能特性。油的介电击穿或介电强度提供其抵抗电击穿的能力的指示，并且被测量为在浸没于油中的指定间隙处导致两个电极之间的电弧放电所需的最小电压。脉冲介电击穿电压提供油在瞬态电压应力诸如闪电和电涌下抵抗电击穿的能力的指示。油的耗散因数是油中的介电损耗的量度；低耗散因数指示低介电损耗和低浓度的可溶性极性污染物。油的放气趋势测量油在存在部分放电的条件下放出或吸收气体的趋势。同样，杂散放气可由于介电油(诸如变压器油)的热应力而发生，从而导致氢、甲烷、乙烷、乙烯等的释放。由于介电流体的一个功能是携带和耗散热量，因此显著影响流体用作介电冷却剂的相对能力的因素包括粘度、比热、热导率和膨胀系数。在选择用于特定应用的合适介电流体时，必须权衡这些特性的值，尤其是在全额定值的装备的操作温度范围内。除了影响热传递的上述特性之外，介电流体还应具有相对高的介电强度、低耗散因数、与固体电介质相容的介电常数、低放气趋势，并且其必须与其所暴露的电气装备材料相容。杂散放气的控制防止爆炸性气体在电气装备的顶部空间中积聚。用于电气装备中的包含植物油或植物油共混物并且包含一种或多种抗氧化剂化合物的介电流体在授予Corkran等人的美国专利7651641号中有所描述。
技术实现思路
制备介电流体以降低氧化降解效应的典型实践是添加基于二叔丁基苯酚的抗氧化剂。这些抗氧化剂通过从氧化期间形成的过氧化物中提取氢自由基，并且螯合该自由基而起作用。所得醌甲基化物和芪醌是高度着色的，这在某些介电流体应用中或在其中颜色干扰油质可视化的情况下被认为是有害的。此外，已将钝化剂诸如芳基三嗪添加到介电流体中以减少溶解的金属和金属表面对氧化降解的催化，从而延长抗氧化剂的寿命。用作介电流体的油，例如矿物油、合成酯以及特别是生物来源的油，在用作介电流体时具有稳定性的限制。热降解由杂散气体的生成来证实，该杂散气体选自氢、甲烷、乙烷和乙烯。杂散放气根据ASTMD3612-02，方法C来测量。具体地讲，氧化降解增加了热降解的氢和乙烷浓度，并且通常伴随着有机酸、醇和过氧化物的生成。氢和甲烷证实由部分放电(电子泄漏)引起的电离劣化，并且电弧放电和静电放电伴随着氢和乙炔的生成。已发现，将包含一种或多种亚磷酸盐化合物的亚磷酸盐组分添加到包含油的介电流体中，赋予稳定效应，该稳定效应在正常使用期间降低、抑制或防止介电流体中杂散气体的形成。不受理论的束缚，据信向介电流体添加一种或多种选自由亚磷酸盐化合物组成的组的化合物，在形成过氧化物之前赋予稳定效应，从而有利地防止气体的形成。在一方面，提供了介电流体，该介电流体包含油和一种或多种选自由亚磷酸盐化合物组成的组的化合物。在一方面，提供了介电流体，该介电流体包含油和一种或多种选自由亚磷酸盐化合物组成的组的化合物，并且还包含选自一种或多种非亚磷酸盐抗氧化剂化合物的非亚磷酸盐抗氧化剂组分。在一方面，提供了配制用于在电力分配或动力装置中使用的介电流体，该介电流体包含油和一种或多种选自由亚磷酸盐化合物组成的组的化合物。在一方面，提供了使电力分配或动力装置绝缘的方法，该方法包括将如本文所述的介电流体掺入电力分配或动力装置中。在一方面，提供了包括如本文所述的介电流体的电力分配或动力装置。具体实施方式下文描述的本专利技术的各方面并非旨在为穷举性的或将本专利技术限制为下文详细描述中所公开的确切形式。相反，所选择和所描述的各方面的目的是通过说明或示例的方式，使得可以有利于本领域其他技术人员对本专利技术的一般原理和实践的了解和理解。在一方面，介电流体包含油，该油选自由以下各项组成的组：生物来源的油、合成酯油、矿物油、以及它们的混合物。在一方面，介电流体包含生物来源的油。出于本公开的目的，生物来源的油是来源于植物或动物来源的油。在一方面，生物来源的油是精制、漂白和除臭(“RBD”)油。在一方面，介电流体包含至少75重量％的生物来源的油。在一方面，介电流体包含至少85重量％的生物来源的油。在一方面，介电流体包含至少90重量％的生物来源的油。在一方面，介电流体包含至少95重量％的生物来源的油。在一方面，介电流体包含至少98重量％的生物来源的油。在一方面，介电流体中仅有的油为生物来源的油。生物来源的油尤其期望用于本专利技术介电流体中，因为它们来源于可再生资源并且一般易于生物降解。在一方面，生物来源的油具有增加变压器应用中纸材稳定性的附加特性。与矿物油不同，生物来源的油带来高闪点和着火点特性、低可燃性和低火焰传播的益处。合成酯的闪点、着火点和可点燃性高度依赖于组成。在某些条件下，矿物油经受爆炸和火焰传播，其作用类似于点火源周围的汽油。具有不饱和度的生物来源的油提供有益的流动特性，其中降低油的粘度与增加的不饱和度相关。在一方面，介电流体中的油为天然生物来源的油，这意味着它得自植物或动物来源，该植物或动物来源尚未通过反应化学(例如，通过酯交换或形成油衍生产物)改性。为清楚起见，应当理解，通过酯交换(即，存在于甘油三酯油中的脂肪酸部分在其甘油部分上的重新分布)改性的植物油或动物油被认为是天然生物来源的油。另外，应当理解，通过提取获得的植物油或动物油被认为是天然生物来源的油。在一方面，介电流体包含植物油。在一方面，介电流体包含植物油，该植物油选自由以下各项组成的组：蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、海甘蓝(crambie)油、亚麻籽油、霍霍巴油、夏威夷果油、雷斯克勒油、胡麻籽油、橄榄油、棕榈油、花生油、松籽油、油菜籽油、红花油、葵花油、大豆油和婆婆纳油、以及它们的混合物。在一方面，介电流体中仅有的油为植物油。在一方面，介电流体中仅有的油为植物油，该植物油选自由以下各项组成的组：蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、海甘蓝(crambie)油、亚麻籽油、霍霍巴油、夏威夷果油、雷斯克勒油、胡麻籽油、橄榄油、棕榈油、花生油、松籽油、油菜籽油、红花油、葵花油、大豆油和婆婆纳油、以及它们的混合物。在一方面，介电流体中仅有的油为植物油。在一方面，包含植物油的介电流体可提供可商购获得的油组合物，该油组合物通过添加亚磷酸盐化合物进一步改性。例如，EnvirotempFR3是由大豆油和添加剂(二叔丁基酚类抗氧化剂、倾点添加剂、染料)制成的天然酯流体。可来源于可再生资源的其他类似流体包括MideleN(基于油菜籽)。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介电流体，所述介电流体包含：/n油；以及/n含有一种或多种亚磷酸盐化合物的亚磷酸盐组分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180321 US 62/646,1211.一种介电流体，所述介电流体包含：
油；以及
含有一种或多种亚磷酸盐化合物的亚磷酸盐组分。


2.根据权利要求1所述的介电流体，其中所述油选自合成酯油和矿物油。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的介电流体，其中与不包含亚磷酸盐组分的类似介电流体组合物相比，所述亚磷酸盐组分以足以将所述介电流体的H2放气减少至少60％的量存在；或者与不包含亚磷酸盐组分的类似介电流体组合物相比，所述亚磷酸盐组分以足以将所述介电流体的H2放气减少至少70％的量存在；或者与不包含亚磷酸盐组分的类似介电流体组合物相比，所述亚磷酸盐组分以足以将所述介电流体的H2放气减少至少80％的量存在。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的介电流体，其中与不包含亚磷酸盐组分的类似介电流体组合物相比，所述亚磷酸盐组分以足以将所述介电流体的乙烷放气减少至少60％的量存在；或者其中与不包含亚磷酸盐组分的类似介电流体组合物相比，所述亚磷酸盐组分以足以将所述介电流体的乙烷放气减少至少70％的量存在；或者其中与不包含亚磷酸盐组分的类似介电流体组合物相比，所述亚磷酸盐组分以足以将所述介电流体的乙烷放气减少至少80％的量存在。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的介电流体，其中所述亚磷酸盐组分在所述介电流体中以0.05至溶解度极限的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分在所述介电流体中以0.1至溶解度极限的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.05重量％至4重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.05重量％至3重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.05重量％至2重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.05重量％至1.5重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.05重量％至1重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.05重量％至0.5重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.1重量％至4重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.1重量％至3重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.1重量％至2重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.1重量％至1.5重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.1重量％至1重量％的量存在；或者其中所述亚磷酸盐组分以0.1重量％至0.5重量％的量存在。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的介电流体，其中所述亚磷酸盐组分选自水稳定的亚磷酸盐化合物。


7.根据权利要求1至5中任一项所述的介电流体，其中所述亚磷酸盐组分选自亚磷酸酯、三芳基亚磷酸盐、三烷基亚磷酸盐、环状亚磷酸盐、双芳基亚磷酸季戊四醇环状酯。


8.根据权利要求1至6中任一项所述的介电流体，其中所述亚磷酸盐组分选自具有一个至三个芳氧基基团的亚磷酸盐化合物。


9.根据权利要求1至6中任一项所述的介电流体，其中所述亚磷酸盐组分选自三芳基亚磷酸盐化合物。


10.根据权利要求1至6中任一项所述的介电流体，其中所述亚磷酸盐组分选自由以下各项组成的组：环状芳基亚磷酸盐、环状烷基-芳基亚磷酸盐、芳基环状苯氧基亚磷酸盐、双芳基亚磷酸盐、烷基芳基亚磷酸盐、以及它们的混合物。


11.根据权利要求1至6中任一项所述的介电流体，其中所述亚磷酸盐组分选自由以下各项组成的组：三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸盐；双(2，4-二枯基苯基季戊四醇二亚磷酸盐；三壬基苯基亚磷酸盐；1，3，7，9-四叔丁基-11-(2-乙基己氧基)-5H-苯并[d][1，3，2]-苯并二氧杂环磷烷；3，9-双(2，6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)-2，4，8，10-四氧杂-3，9-二磷杂螺[5.5]十一烷；双(2，4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸盐；4，4′-异亚丙基二酚C12-15醇亚磷酸盐；3，9-二苯氧基-2，4，8，10-四氧杂-3，9-二磷杂螺[5.5]十一烷；3，9-双(十八烷氧基)-2，4，8，10-四氧杂-3，9-二磷杂螺[5.5]十一烷；三苯基亚磷酸盐；异癸基二苯基亚磷酸盐；2-乙基己基二苯基亚磷酸盐；5，5-二甲基-2-苯氧基-1，3，2-二氧磷杂环己烷；甲基二苯基亚磷酸盐；以及它们的混合物。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的介电流体，其中所述介电流体还包含选自一种或多种非亚磷酸盐抗氧化剂化合物的非亚磷酸盐抗氧化剂组分。


13.根据权利要求12所述的介电流体，其中所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分选自由酚类抗氧化剂组成的组。


14.根据权利要求12所述的介电流体，其中所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分选自由以下各项组成的组：丁基化氢苯甲醚；丁基化氢甲苯；叔丁基氢醌；四氢丁酰苯；抗坏血酸棕榈酸酯；没食子酸丙酯；α-生育酚、β-生育酚或δ-生育酚；以及它们的混合物。


15.根据权利要求12所述的介电流体，其中所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分选自由以下各项组成的组：季戊四醇四(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸盐)；六亚甲基双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸盐]；十八烷基-[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸盐]；乙烯双(氧乙烯)双-(3-(5-叔丁基-4-羟基间甲苯基)丙酸盐)；2，6-二叔丁基-4-(4，6-双(辛基硫基)-1，3，5-三嗪-2-基氨基)苯酚；N，N’-己烷-1，6-二基双(3-3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺)；4，6-双(辛基硫甲基)邻甲酚；4，4′-亚甲基-双-2，6-二叔丁基苯酚；以及2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚。


16.根据权利要求12至15中任一项所述的介电流体，其中所述亚磷酸盐组分在所述介电流体组合物中以约0.05重量％至所述亚磷酸盐组分的溶解度极限的量存在，
并且所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分以使得亚磷酸盐组分与非亚磷酸盐抗氧化剂组分的比率为1份亚磷酸盐组分对0至1.2份非亚磷酸盐抗氧化剂组分的量存在；或者
所述亚磷酸盐组分在所述介电流体组合物中以约0.2重量％至所述亚磷酸盐组分的溶解度极限的量存在，并且所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分以使得亚磷酸盐组分与非亚磷酸盐抗氧化剂组分的比率为1份亚磷酸盐组分对0至1.2份非亚磷酸盐抗氧化剂组分的量存在；或者
所述亚磷酸盐组分以约0.2重量％至约1重量％的量存在，并且所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分以使得亚磷酸盐组分与非亚磷酸盐抗氧化剂组分的比率为1份亚磷酸盐组分对0至1.2份非亚磷酸盐抗氧化剂组分的量存在；或者
所述亚磷酸盐组分在所述介电流体组合物中以约0.4重量％至所述亚磷酸盐组分的溶解度极限的量存在，并且所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分以使得亚磷酸盐组分与非亚磷酸盐抗氧化剂组分的比率为1份亚磷酸盐组分对0至1.2份非亚磷酸盐抗氧化剂组分的量存在；或者
所述亚磷酸盐组分以约0.4重量％至约0.6重量％的量存在，并且所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分以使得亚磷酸盐组分与非亚磷酸盐抗氧化剂组分的比率为1份亚磷酸盐组分对0至1.2份非亚磷酸盐抗氧化剂组分的量存在；或者
所述亚磷酸盐组分在所述介电流体组合物中以约0.05重量％至所述亚磷酸盐组分的溶解度极限的量存在，所述亚磷酸盐组分在所述介电流体组合物中以约0.05重量％至所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分的溶解度极限的量存在；并且进一步，前提条件是亚磷酸盐组分与非亚磷酸盐抗氧化剂组分的比率为1份亚磷酸盐组分对0至1.2份非亚磷酸盐抗氧化剂组分；或者
所述亚磷酸盐组分在所述介电流体组合物中以约0.2重量％至所述亚磷酸盐组分的溶解度极限的量存在，所述亚磷酸盐组分在所述介电流体组合物中以约0.05重量％至所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分的溶解度极限的量存在；并且进一步，前提条件是亚磷酸盐组分与非亚磷酸盐抗氧化剂组分的比率为1份亚磷酸盐组分对0至1.2份非亚磷酸盐抗氧化剂组分；或者
所述亚磷酸盐组分以约0.2重量％至约1重量％的量存在，所述亚磷酸盐组分在所述介电流体组合物中以约0.05重量％至所述非亚磷酸盐抗氧化剂组分的溶解度极限的量存在；并且进一步，前提条件是亚磷酸盐组分与非亚磷酸盐抗氧化剂组分的比率为1份亚磷酸盐组分对0至1.2份非亚磷酸盐抗氧化剂组分；或者
所述亚磷酸盐组分在...

【专利技术属性】
技术研发人员：托德·L·库斯，凯文·R·沃茨，
申请(专利权)人：嘉吉公司，
类型：发明
国别省市：美国;US