CN104099154B - 一种阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油，其特征在于，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1200、氮化铝2-3、氮化硅2-3、2-巯基苯并咪唑0.2-0.5、氢化蓖麻油0.2-0.6、磷酸三甲酚酯0.2-0.5、苯骈三氮唑0.2-0.5、碘酸钾0.2-0.4、多聚磷酸铵0.3-0.6、助剂0.5-1.0；变压器油中添加的氮化铝和氮化硅纳米粒子增强了它的导热性、稳定性和绝缘性；添加的助剂增强了变压器油的抗氧化性、防潮性和防水性；添加的多聚磷酸铵和磷酸三甲酚酯有效的加强了变压器油的分散均一性和防燃性问题；使用无水乙醇球磨无机粉体制得纳米粒子，所用设备简单、易操作。

Description

一种阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学领域，尤其涉及一种阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油及其制备方法。

背景技术

变压器油俗称方棚油，浅黄色透明液体，是石油的一种分馏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物，相对密度0.895。凝固点<-45℃。变压器油是指用于变压器、电抗器、互感器、套管、油开关等充油设备中，起绝缘、灭弧和冷却作用的一类绝缘油品。在电气设备中，变压器油可将不同电势的带电部分隔离开来，增加了绝缘强度，使其不至于形成短路，就不会被击穿。这就是变压器油的绝缘功能。变压器在带电运行过程中，由于线圈有电流通过，因电阻引起功率损耗，电流通过铁芯时，由于铁芯磁通发生作用，引起功率损耗，这两部分的损耗均已发热的形式表现出去。如果不将线圈内的这种热量散发出去，它必然会使线圈和铁芯内积聚的热量越积越多而使铁芯内部温度升高，从而会损坏线圈外部包覆的固体绝缘。这时候的变压器油因为它的比热大，将线圈内产生的这部分热量吸收，然后通过油的循环而使热量散发出来，保证了设备的安全运行。变压器油由于填充在绝缘材料的空隙中，所以可以起到保护铁芯和线圈组件容易被氧化的作用。在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油良好导热性能，且在电弧的高温作用下能分触大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。

变压器油的内部分子如若没有高度的均一性，那么就会造成分子的聚积、沉降，严重影响变压器油的散热性能，同时还对固体绝缘材料和金属造成严重的腐蚀，导致绝缘性能下降，危害性较大；变压器油如若没有一定的阻燃性，温度过高会使变压器着火，造成重大经济损失。

随着纳米材料的应用广泛性，人们开始将纳米材料运用到变压器油中，实践表明这对变压器油的导热、击穿、老化、防潮绝缘以及抗水分影响都有很大程度上的促进。氮化铝导热性好，热膨胀系数小，电绝缘体，介电性能良好，氮化硅本身具有润滑性，并且耐磨损，抗氧化，而且它还能抵抗冷热冲击，所以本发明选用氮化铝和氮化硅作为纳米材料添加到变压器油中。本发明还另辟蹊径添加一些材料到变压器油中以提高它的均一性与阻燃性。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油及其制备方法。

为了实现本发明目的，本发明通过以下技术方案实施：

一种阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1200、氮化铝2-3、氮化硅2-3、2-巯基苯并咪唑0.2-0.5、氢化蓖麻油0.2-0.6、磷酸三甲酚酯0.2-0.5、苯骈三氮唑0.2-0.5、碘酸钾0.2-0.4、多聚磷酸铵0.3-0.6、助剂0.5-1.0；

所述助剂由下列重量份的原料制成：N,N'-二仲丁基对苯二胺0.5-1.0、丁基羟基茴香醚0.5-1.0、N,N'-二亚水杨基丙二胺1-2、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷1-2、活性白土2-3、方石英粉4-6、钼酸钠1-2、山梨坦单月桂酸酯1-2、环烷基基础油80-100；制备方法是：将钼酸钠、丁基羟基茴香醚、方石英粉和活性白***混研磨得纳米粉体，将N,N'-二仲丁基对苯二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷和环烷基基础油混合搅拌均匀，再将上述研磨的粉末加入混合油中，最后加入山梨坦单月桂酸酯在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可。

本发明所述阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油，由以下具体步骤制成：

（1）将氮化铝、氮化硅、多聚磷酸铵和碘酸钾加入到球磨机中，再加入10~15倍的无水乙醇，在500-700转/分钟下球磨60-90小时，结束后，将该液体转移至旋蒸仪中，旋蒸除去乙醇即可得到干燥的纳米粉体；

（2）将环烷基基础油加热至260~280°C，分别依次加入（1）中干燥的纳米粉体、氢化蓖麻油、磷酸三甲酚酯、2-巯基苯并咪唑、苯骈三氮唑和助剂，在1200-1400转/分钟高速分散机下搅拌0.5-1.0小时后，保温2~3小时；

（3）将（2）中的变压器油冷却至室温后，过滤，除去杂质后即得含有氮化铝-氮化硅纳米粒子的变压器油。

本发明的变压器油中添加的氮化铝和氮化硅纳米粒子增强了它的导热性、稳定性和绝缘性；添加的助剂增强了变压器油的抗氧化性、防潮性和防水性；添加的多聚磷酸铵和磷酸三甲酚酯有效的解决了变压器油的分散均一性和防燃性等问题；本发明使用无水乙醇球磨无机粉体制得纳米粒子，所用设备简单、易操作。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油，由下列重量份（公斤）的原料制成：环烷基基础油1200、氮化铝2、氮化硅3、2-巯基苯并咪唑0.2、氢化蓖麻油0.3、磷酸三甲酚酯0.4、苯骈三氮唑0.2、碘酸钾0.2、多聚磷酸铵0.4、助剂0.8；

所述助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：N,N'-二仲丁基对苯二胺1.0、丁基羟基茴香醚0.5、N,N'-二亚水杨基丙二胺1、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷1、活性白土3、方石英粉4、钼酸钠1、山梨坦单月桂酸酯1、环烷基基础油80；制备方法是：将钼酸钠、丁基羟基茴香醚、方石英粉和活性白***混研磨得纳米粉体，将N,N'-二仲丁基对苯二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷和环烷基基础油混合搅拌均匀，再将上述研磨的粉末加入混合油中，最后加入山梨坦单月桂酸酯在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可。

本发明所述阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油，由以下具体步骤制成：

（1）将氮化铝、氮化硅、多聚磷酸铵和碘酸钾加入到球磨机中，再加入10~15倍的无水乙醇，在500-700转/分钟下球磨60-90小时，结束后，将该液体转移至旋蒸仪中，旋蒸除去乙醇即可得到干燥的纳米粉体；

（2）将环烷基基础油加热至260~280°C，分别依次加入（1）中干燥的纳米粉体、氢化蓖麻油、磷酸三甲酚酯、2-巯基苯并咪唑、苯骈三氮唑和助剂，在1200-1400转/分钟高速分散机下搅拌0.5-1.0小时后，保温2~3小时；

（3）将（2）中的变压器油冷却至室温后，过滤，除去杂质后即得含有氮化铝-氮化硅纳米粒子的变压器油。

本发明变压器油工作击穿电压超过60KV，介电常数为2.23，90°C介电损失角正切值为0.0002，体积电阻率为11×10¹²Ω·m，其他性能指标也都符合变压器油GB2536-90质量标准，使用本发明的变压器油能起到很好的防潮散热、防燃、抗氧化的功能，这大大的提高了变压器的安全性和延长了变压器油的使用寿命。

Claims (1)

1.一种阻燃性和均一性高的氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油，其特征在于，由下列重量份的原料制成：环烷基基础油1000-1200、氮化铝2-3、氮化硅2-3、2-巯基苯并咪唑0.2-0.5、氢化蓖麻油0.2-0.6、磷酸三甲酚酯0.2-0.5、苯骈三氮唑0.2-0.5、碘酸钾0.2-0.4、多聚磷酸铵0.3-0.6、助剂0.5-1.0；所述助剂由下列重量份的原料制成：N,N'-二仲丁基对苯二胺0.5-1.0、丁基羟基茴香醚0.5-1.0、N,N'-二亚水杨基丙二胺1-2、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷1-2、活性白土2-3、方石英粉4-6、钼酸钠1-2、山梨坦单月桂酸酯1-2、环烷基基础油80-100；助剂的制备方法是：将钼酸钠、丁基羟基茴香醚、方石英粉和活性白***混研磨得纳米粉体，将N,N'-二仲丁基对苯二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺、2-膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷和环烷基基础油混合搅拌均匀，再将上述研磨的纳米粉体加入混合油中，最后加入山梨坦单月桂酸酯在1200-1400转/分钟下搅拌20-50分钟即可；

所述氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油的制备方法包括以下步骤：

（1）将氮化铝、氮化硅、多聚磷酸铵和碘酸钾加入到球磨机中，再加入10~15倍的无水乙醇，在500-700转/分钟下球磨60-90小时，结束后，将该混合物转移至旋蒸仪中，旋蒸除去乙醇即得到干燥的纳米粉体；

（2）将环烷基基础油加热至260~280°C，分别依次加入（1）中干燥的纳米粉体、氢化蓖麻油、磷酸三甲酚酯、2-巯基苯并咪唑、苯骈三氮唑和助剂，在1200-1400转/分钟高速分散机下搅拌0.5-1.0小时后，保温2~3小时；

（3）将（2）中的混合物冷却至室温后，过滤，除去杂质后即得氮化铝-氮化硅纳米粒子变压器油。