CN112542296B - 一种可生物降解高燃点型绝缘流体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可生物降解高燃点型绝缘流体：二元酸、多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物A；二元酸、多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物B；多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物D；多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物E；酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E混合并添加抗氧剂、降凝剂以及金属稳定剂。本发明相容性能好，燃点高，热传导性能优越，抗老化，符合IEC61099质量标准。
Description
技术领域
本发明属于绝缘流体技术领域，涉及一种可生物降解高燃点型绝缘流体。
背景技术
在高压电力远途输送过程中，以及城市、农村、工业、民生用电过程中，变压器是必不可少的设备。变压器在电能的配送和转化过程中产生热量，为保证变压器正常工作，这些热量需要良好的导热热载体传递到环境中，这种热载体同时应该具备良好的绝缘性能。
早期电力工业广泛用植物油如向日葵油、菜籽油、茶树油、大豆油等作为变压器用油。但使用过程中这些植物油存在容易氧化、稳定性能差的缺点。
从经济方面考量，矿物油以及合成硅油也广泛用于变压器用油，但矿物油和合成硅油的生物降解能力差，对环境造成潜在的污染。
发明内容
发明目的
为解决现有技术降解能力差，容易氧化，稳定性能差的问题，本发明提供一种适用于变压器使用的可生物降解高燃点型绝缘流体。其为酯类化合物，可生物降解，也可以回收精制重复利用。
技术方案
一种可生物降解高燃点型绝缘流体：
包括二元酸、多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物A；
二元酸、多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物B；
多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物D；
多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物E；
酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E按一定比例混合并添加抗氧剂、降凝剂以及金属稳定剂构成可生物降解高燃点型绝缘流体。
优选的，所述二元酸包括戊二酸和己二酸其一或其二者的混合；多元醇丁酸酯包括季戊四醇四丁酸酯和季戊四醇四异丁酸酯其一或其二者的混合；多元醇X烷基丁酸酯包括三羟甲基X烷基三正丁酸酯和三羟甲基X烷基异丁酸酯其一或其二者的混合。
优选的，所述酯类化合物A包括化合物A1或化合物A2或化合物A1以及化合物A2的混合物；
所述化合物A1的结构式为：
Z1与Z2可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团，Z1与Z2的结构式为：
式中R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中的直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子基团，可以具有不同的分子基团；
所述化合物A2的结构式为：
Z3与Z4可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团，Z3与Z4的结构式为：
式中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团。
优选的，所述酯类化合物B包括化合物B1或化合物B2或化合物B1以及化合物B2的混合物；
所述酯类化合物B1的结构式为：
其中R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子基团，也可以具有不同的分子基团；
所述酯类化合物B2的结构式为：
其中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同结构的分子基团，也可以是具有不同分子结构的基团。
优选的，所述酯交换催化剂Q是由草酸亚锡在温度80-200℃，真空压力200-20mmHg条件下，与戊二酸二甲酯或己二酸二甲酯或戊二酸二甲酯与己二酸二甲酯的混合物按摩尔比在1:2到1:10条件下，反应3-5小时，蒸出副反应产物草酸二甲酯，冷却室温得含有戊二酸亚锡与戊二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q或己二酸亚锡与己二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q，或戊二酸亚锡与戊二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q+己二酸亚锡与己二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q，酯交换催化剂Q分子结构式为：
优选的，所述酯类化合物A的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为(0.01-0.3):(3-4):(1-2)，反应温度100-260℃，真空度为300-20mmHg，反应时间3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物A，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
所述酯类化合物B的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为(0.01-0.3):(3-4):(1-2)，反应温度100-260℃，真空度为300-20mmHg，反应时间3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物B，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
所述酯类化合物D的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为(3-4):(1-2)，反应温度100-200℃，真空度为300-20mmHg，反应3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物D，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
所述酯类化合物E的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为(2-4):(1-2)，反应温度100-200℃，真空度为300-20mmHg，反应3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物E，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％。
优选的，所述抗氧剂为2-烷基咪唑啉化合物，2-烷基咪唑啉化合物的结构式为：
其中R为C9到C17的直链烷基或支链烷基，抗氧剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％。
优选的，所述抗氧剂还可以为十二烷基二羟基苯，十二烷基邻苯二酚、氢醌、萘酚、苯基-萘胺、二苯胺和苯硫醚其一或两种及两种以上的混合，抗氧的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％；
金属稳定剂为2-烷基咪唑啉化合物、十二烷基苯***、***和二巯基噻二唑其一或两种及两种以上的混合，金属稳定剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％；
降凝剂为聚甲基丙烯酸高碳醇酯，平均加和数(平均聚合度)
优选的，所述小分子有机酸为C2到C13的直链或支链的烷基有机酸，通式
R为C1到C12的直链烷基或支链烷基；
所述多元醇X烷基丁酸酯的结构式为：
其中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R3的分子结构基团为正丙烷基团或R3的分子结构基团为异丙烷基团。
优选的，所述酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E分别占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的2％-90％、2％-90％、2％-90％和2％-90％。
优点及效果
本发明的可生物降解高燃点型绝缘流体采用二元酸、多元醇丁酸酯和小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯合成了酯类化合物，同时添加抗氧剂降凝剂以及金属稳定剂，相容性能好，燃点高，热传导性能优越，抗老化。
本发明提供的变压器油按IEC61099质量指标检测，所有质量指标均符合标准，符合市场要求。
具体实施方式
一种可生物降解高燃点型绝缘流体：
包括二元酸、多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物A；
二元酸、多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物B；
多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物D；
多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物E；
酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E混合，酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E分别占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的2％-90％、2％-90％、2％-90％和2％-90％，添加抗氧剂、降凝剂以及金属稳定剂构成可生物降解高燃点型绝缘流体，其燃点≥300℃，40℃下的粘度小于23mm2/S，其用于变压器的介电绝缘液体。
二元酸包括戊二酸和己二酸其一或其二者的混合；多元醇丁酸酯包括季戊四醇四丁酸酯和季戊四醇四异丁酸酯其一或其二者的混合；多元醇X烷基丁酸酯包括三羟甲基X烷基三正丁酸酯和三羟甲基X烷基异丁酸酯其一或其二者的混合。
酯类化合物A包括化合物A1或化合物A2或化合物A1以及化合物A2的混合物；
化合物A1的结构式为：
Z1与Z2可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团，Z1与Z2的结构式为：
式中R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中的直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子基团，可以具有不同的分子基团；
化合物A2的结构式为：
Z3与Z4可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团，Z3与Z4的结构式为：
式中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团。
酯类化合物B包括化合物B1或化合物B2或化合物B1以及化合物B2的混合物；
酯类化合物B1的结构式为：
其中R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子基团，也可以具有不同的分子基团；
酯类化合物B2的结构式为：
其中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同结构的分子基团，也可以是具有不同分子结构的基团。
酯交换催化剂Q是由草酸亚锡在温度80-200℃，真空压力200-20mmHg条件下，与戊二酸二甲酯或己二酸二甲酯或戊二酸二甲酯与己二酸二甲酯的混合物按摩尔比在1:2到1:10条件下，反应3-5小时，蒸出副反应产物草酸二甲酯，冷却室温得含有戊二酸亚锡与戊二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q或己二酸亚锡与己二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q，或戊二酸亚锡与戊二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q+己二酸亚锡与己二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q，酯交换催化剂Q分子结构式为：
酯类化合物A的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为(0.01-0.3):(3-4):(1-2)，反应温度100-260℃，真空度为300-20mmHg，反应时间3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物A，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
酯类化合物B的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为(0.01-0.3):(3-4):(1-2)，反应温度100-260℃，真空度为300-20mmHg，反应时间3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物B，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
酯类化合物D的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为(3-4):(1-2)，反应温度100-200℃，真空度为300-20mmHg，反应3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物D，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
酯类化合物E的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为(2-4):(1-2)，反应温度100-200℃，真空度为300-20mmHg，反应3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物E，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％。
抗氧剂为2-烷基咪唑啉化合物，2-烷基咪唑啉化合物的结构式为：
其中R为C9到C17的直链烷基或支链烷基，抗氧剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％。
抗氧剂为十二烷基二羟基苯，十二烷基邻苯二酚、氢醌、萘酚、苯基-萘胺、二苯胺和苯硫醚其一或两种及两种以上的混合，抗氧的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％；金属稳定剂为2-烷基咪唑啉化合物、十二烷基苯***、***和二巯基噻二唑其一或两种及两种以上的混合，金属稳定剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％；
降凝剂为市售的聚甲基丙烯酸高碳醇酯，平均加和数(平均聚合度)
小分子有机酸为C2到C13的直链或支链的烷基有机酸，通式
R为C1到C12的直链烷基或支链烷基。
所述多元醇X烷基丁酸酯的结构式为：
其中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R3的分子结构基团为正丙烷基团或R3的分子结构基团为异丙烷基团。
实施例1
一种可生物降解高燃点型绝缘流体：
酯类化合物A的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为0.01:3:1，反应温度200℃，真空度为180mmHg，反应时间5小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物A，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的0.1％；
酯类化合物B的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为0.01:3:1，反应温度200℃，真空度为180mmHg，反应时间5小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物B，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的0.1％；
酯类化合物D的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为2:1，反应温度150℃，真空度为150mmHg，反应5小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物D，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的0.1％；
酯类化合物E的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为4:1，反应温度150℃，真空度为180mmHg，反应5小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物E，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的0.1％。
酯交换催化剂Q是由草酸亚锡在温度140℃，真空压力120mmHg条件下，与戊二酸二甲酯按摩尔比在1:5条件下，反应4小时，蒸出副反应产物草酸二甲酯，冷却室温得含有戊二酸亚锡与戊二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q。
二元酸、多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物A；
二元酸、多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物B；
多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物D；
多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物E；
酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E混合，酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E分别占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的2％、2％、6％和90％，添加抗氧剂、降凝剂以及金属稳定剂构成可生物降解高燃点型绝缘流体，其燃点>300℃，40℃下的粘度小于23mm2/S，其用于变压器的介电绝缘液体。抗氧剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.2％。
金属稳定剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.2％；
降凝剂平均加和数(平均聚合度)
降凝剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.03％。
绝缘流体指标经检测：
物理特性：颜色153HU，外观清澈，20℃下的容度0.9685g/m3，40℃下运动粘度31.3mm2/s，-20℃下运动粘度690mm2/s，燃点295℃，闪点309℃，无晶体，倾点-50℃；
化学特性：水含量120mg/kg，中和值0.02mgKOH/g，总酸含量0.2mgKOH/g，总沉积物质量占0.005％；
电特性：击穿电压60kV，在90℃/50Hz下介电损耗因数0.023，在90℃下直流电阻6欧姆。
实施例2
一种可生物降解高燃点型绝缘流体：
酯类化合物A的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为0.1:3.5:2，反应温度100℃，真空度为300mmHg，反应时间3小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物A，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的万分之5；
酯类化合物B的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为0.1:3.5:2，反应温度100℃，真空度为300mmHg，反应时间3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物B，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的万分之5；
酯类化合物D的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为4:1，反应温度200℃，真空度为300mmHg，反应3小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物D，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的万分之5；
酯类化合物E的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为1:1，反应温度100℃，真空度为300mmHg，反应3小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物E，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的万分之5。
酯交换催化剂Q是由草酸亚锡在温度80℃，真空压力200mmHg条件下，与己二酸二甲酯按摩尔比在1:2条件下，反应3小时，蒸出副反应产物草酸二甲酯，冷却室温得含有己二酸亚锡与己二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q。
二元酸、多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物A；
二元酸、多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物B；
多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物D；
多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物E；
酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E混合，酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E分别占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的10％、20％、30％和40％，添加抗氧剂、降凝剂以及金属稳定剂构成可生物降解高燃点型绝缘流体，其燃点>300℃，40℃下的粘度小于23mm2/S，其用于变压器的介电绝缘液体。
抗氧剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％。
金属稳定剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％；
降凝剂平均加和数(平均聚合度)
降凝剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％。
绝缘流体指标经检测：
物理特性：颜色155HU，外观清澈，20℃下的容度0.9650g/m3，40℃下运动粘度31.8mm2/s，-20℃下运动粘度700mm2/s，燃点290℃，闪点310℃，无晶体，倾点-50℃；
化学特性：水含量120mg/kg，中和值0.02mgKOH/g，总酸含量0.2mgKOH/g，总沉积物质量占0.004％；
电特性：击穿电压60kV，在90℃/50Hz下介电损耗因数0.022，在90℃下直流电阻6.2欧姆。
实施例3
一种可生物降解高燃点型绝缘流体：
酯类化合物A的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为0.3:4:1，反应温度260℃，真空度为20mmHg，反应时间6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物A，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的1％；
酯类化合物B的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为0.3:4:1，反应温度260℃，真空度为20mmHg，反应时间6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物B，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的1％；
酯类化合物D的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为3:2，反应温度100℃，真空度为20mmHg，反应6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物D，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的1％；
酯类化合物E的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为2:1，反应温度200℃，真空度为20mmHg，反应6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物E，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的1％。
酯交换催化剂Q是由草酸亚锡在温度200℃，真空压力20mmHg条件下，与戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯的混合物按摩尔比在1:10条件下，反应5小时，蒸出副反应产物草酸二甲酯，冷却室温得含有戊二酸亚锡与戊二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q以及己二酸亚锡与己二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q。二元酸、多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物A；
二元酸、多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物B；
多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物D；
多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物E；
酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E混合，酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E分别占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的90％、4％、2％和4％，添加抗氧剂、降凝剂以及金属稳定剂构成可生物降解高燃点型绝缘流体，其燃点>300℃，40℃下的粘度小于23mm2/S，其用于变压器的介电绝缘液体。抗氧剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.5％。
金属稳定剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.5％；
降凝剂平均加和数(平均聚合度)
降凝剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.05％。
绝缘流体指标经检测：
物理特性：颜色154HU，外观清澈，20℃下的容度0.9622g/m3，40℃下运动粘度31.5mm2/s，-20℃下运动粘度695mm2/s，燃点297℃，闪点306℃，无晶体，倾点-50℃；
化学特性：水含量121mg/kg，中和值0.02mgKOH/g，总酸含量0.2mgKOH/g，总沉积物质量占0.006％；
电特性：击穿电压62kV，在90℃/50Hz下介电损耗因数0.024，在90℃下直流电阻6.1欧姆。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (8)
1.一种可生物降解高燃点型绝缘流体，其特征在于：
包括二元酸、多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物A；
二元酸、多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物B；
多元醇丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物D；
多元醇X烷基丁酸酯和小分子有机酸在酯交换催化剂Q作用下发生酯交换反应生成的酯类化合物E；
酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E按一定比例混合并添加抗氧剂、降凝剂以及金属稳定剂构成可生物降解高燃点型绝缘流体；
所述酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E分别占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的2％-90％、2％-90％、2％-90％和2％-90％；
所述二元酸包括戊二酸和己二酸其一或其二者的混合；多元醇丁酸酯包括季戊四醇四丁酸酯和季戊四醇四异丁酸酯其一或其二者的混合；多元醇X烷基丁酸酯包括三羟甲基X烷基三正丁酸酯和三羟甲基X烷基异丁酸酯其一或其二者的混合。
2.根据权利要求1所述的可生物降解高燃点型绝缘流体，其特征在于：所述酯类化合物A包括化合物A1或化合物A2或化合物A1以及化合物A2的混合物；所述化合物A1的结构式为：
Z1与Z2可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团，Z1与Z2的结构式为：
式中R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中的直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子基团，可以具有不同的分子基团；
所述化合物A2的结构式为：
Z3与Z4可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团，Z3与Z4的结构式为：
式中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子结构基团，也可以具有不同的分子结构基团。
3.根据权利要求1所述的可生物降解高燃点型绝缘流体，其特征在于：所述酯类化合物B包括化合物B1或化合物B2或化合物B1以及化合物B2的混合物；
所述酯类化合物B1的结构式为：
其中R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同的分子基团，也可以具有不同的分子基团；
所述酯类化合物B2的结构式为：
其中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R1的结构式为C2到C12的直链烷基或支链烷基，其中直链烷基或支链烷基可以具有相同结构的分子基团，也可以是具有不同分子结构的基团。
4.根据权利要求1所述的可生物降解高燃点型绝缘流体，其特征在于：所述酯交换催化剂Q是由草酸亚锡在温度80-200℃，真空压力200-20mmHg条件下，与戊二酸二甲酯或己二酸二甲酯或戊二酸二甲酯与己二酸二甲酯的混合物按摩尔比在1:2到1:10条件下，反应3-5小时，蒸出副反应产物草酸二甲酯，冷却室温得含有戊二酸亚锡与戊二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q，或己二酸亚锡与己二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q，或戊二酸亚锡与戊二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q+己二酸亚锡与己二酸二甲酯的悬浮均匀液体催化剂Q，酯交换催化剂Q分子结构式为：
5.根据权利要求1所述的可生物降解高燃点型绝缘流体，其特征在于：所述酯类化合物A的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为(0.01-0.3):(3-4):(1-2)，反应温度100-260℃，真空度为300-20mmHg，反应时间3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物A，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
所述酯类化合物B的制备反应，是由所需的二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为(0.01-0.3):(3-4):(1-2)，反应温度100-260℃，真空度为300-20mmHg，反应时间3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应产物冷却室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物B，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为二元酸、小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
所述酯类化合物D的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇丁酸酯摩尔比为(3-4):(1-2)，反应温度100-200℃，真空度为300-20mmHg，反应3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物D，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％；
所述酯类化合物E的制备反应，是由所需的小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯摩尔比为(2-4):(1-2)，反应温度100-200℃，真空度为300-20mmHg，反应3-6小时，蒸出反应生成的副产物丁酸，反应物冷却至室温，过滤除掉酯交换催化剂Q，得酯化反应产物E，反应过程中酯交换催化剂Q的填加比例为小分子有机酸和多元醇X烷基丁酸酯反应混合物总质量的万分之5到1％。
6.根据权利要求1所述的可生物降解高燃点型绝缘流体，其特征在于：所述抗氧剂为2-烷基咪唑啉化合物，2-烷基咪唑啉化合物的结构式为：
其中R为C9到C17的直链烷基或支链烷基，抗氧剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％。
7.根据权利要求1所述的可生物降解高燃点型绝缘流体，其特征在于：所述抗氧剂为十二烷基二羟基苯、十二烷基邻苯二酚、氢醌、萘酚、苯基-萘胺、二苯胺和苯硫醚其一或两种及两种以上的混合，抗氧的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％；
金属稳定剂为2-烷基咪唑啉化合物、十二烷基苯***、***和二巯基噻二唑其一或两种及两种以上的混合，金属稳定剂的质量占酯类化合物A、酯类化合物B、酯类化合物D和酯类化合物E的混合物总质量的0.01％-0.5％；
降凝剂为聚甲基丙烯酸高碳醇酯，平均加和数(平均聚合度)
8.根据权利要求1所述的可生物降解高燃点型绝缘流体，其特征在于：所述小分子有机酸为C2到C13的直链或支链的烷基有机酸，通式
R为C1到C12的直链烷基或支链烷基；
所述多元醇X烷基丁酸酯的结构式为：
其中X为C1到C12的直链烷基或支链烷基，R3的分子结构基团为正丙烷基团或R3的分子结构基团为异丙烷基团。
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