低粘度植物油基介电流体的制作方法

专利名称：：低粘度植物油基介电流体的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种植物油基介电流体，特别是涉及一种具有低粘度的植物油基介电流体。
背景技术：
：在包括变压器、切换齿轮及电缆的配电和电力设备中使用的介电流体表现出两种重要的功能。介电流体作为电介质和绝缘介质以及冷却介质发生作用，它们还可以降低氧气和湿气的腐蚀性作用。介电流体的分析可以提供绝缘材料状态的指示，因此可用作评估变压器的固体绝缘状态的诊断工具。介电流体具有几个特别的功能性质特征。例如，介电击穿或介电强度提供了介电流体抗电击穿的能力的指示，其作为在一浸在该流体中的指定间隙的两个电极间引起弧所需的最低电压而被测量。介电流体的脉冲介电击穿电压提供其在瞬时电压应力(例如雷击和电源浪涌)下的抗电击穿能力的指示。介电流体的损耗因子是在流体中的介电损耗的一种量度；低的损耗因子表明低的介电损耗和低浓度的可溶的极性杂质。因为介电流体的一个功能是携带和消散热量，所以明显影响该流体作为介电冷却剂功能的相关能力的因素包括粘度、比热、热传导和膨胀系数。在选择用于专门应用的适当介电流体时必须权衡这些性能的值，特别是在设备运行温度的范围在全定额时。理想的介电流体展示了超过20-30年长期使用寿命的化学稳定性和热稳定性，如上所述的良好的电性能和热性能，低可燃性(即高的燃点和闪点)，低粘度和低倾点，可与现有的变压器油互溶，和非腐蚀性的和/或与所暴露其中的电设备材料相容。矿物油基介电流体极好地展示了上述标准和因此其在全世界被广泛地用于这些应用中超过百年。在全世界的电力和分配变压器中使用的矿物油类介电流体的量被估计在约300到400亿升。然而，日益关心的是理想的介电流体应该也是生物降解的和可再生的，以此对环境表现出很少的或没有有害影响。矿物油类介电流体既不是可生物降解的，也不是从可再生资源获得的。因此，寻找替换的介电流体并不令人惊讶。植物油是可生物降解的、可再生的产品，因此是用于取代石油基介电流体的适宜候选者。有利地，植物油也具有比矿物油较高的闪点和燃点特性，这确保在操作、处理、贮存和运输植物油时较好的安全性和因此确保使用植物油类介电流体的变压器的操作安全性。植物油类介电流体的极好的火灾安全特性使得它们成为用于高压变压器的理想候选者。尽管上述优点，与矿物油相比，植物油是易受氧化降解影响以及具有较高的倾点、较高的损耗因子、较高的酸度值、较高的湿气含量和明显较高的粘度。通过将植物油经历纯化过程以除去水、酸和导电的杂质，以及通过冷凝过程以改善植物油的倾点可以克服大多这些不足之处。此外，可以向已纯化的植物油中加入抗氧化剂以增强其氧化稳定性。植物油类介电流体的低粘度是一非常重要的参数，因为电力和分配变压器的安全操作高度取决于该参数。从热点的热量消散、变压器的有效循环和冷却、在高电压操作条件下的变压器的流畅运行在很大程度上受控于该介电流体的粘度特性。美国专利No.5,949,017公开了包含电绝缘流体的电变压器，所述电绝缘流体包括高油酸油组分作为矿物油基介电流体的替换物，在基底油或终产品中的粘度性质没有或很少有改进。美国专利No.6,280,659公开了植物种子油绝缘流体，其仅在低温即倾点改进了粘度特性，而不是改进植物油基介电流体的全部粘度特性。事实上，在6,280,659中描述的最终介电流体具有约100cSt的粘度(在4(TC测量)，其远远高于典型的矿物油基介电流体。倾点(-18'C)即低温粘度特性的改进不具有意义，因为植物油的倾点参数介于-15。C和-25i:之间。还存在对从可再生资源得到的可生物降解的介电流体的重要需求，与现有的基于矿物油的介电流体相比，该介电流体表现出良好的电性质和热性质、低粘度、化学稳定性和热稳定性、低可燃性、低倾点、与现有的变压器油互溶和20-30年的长使用寿命。本发明通过提供--低粘度植物油基介电流体，至少部分克服了植物油基介电流体的上述缺点。应该理解的是，尽管在此涉及了现有技术使用和公布，在澳洲或任何其它国家，这些参考不构成承认这些中的任意部分形成本领域公知技术的一部分。
发明内容本发明是基于实现一种具有可与矿物油基介电流体相比较的绝缘性能和冷却性能的低粘度的植物油基介电流体，其为通过将植物油基介电流体和烷基酯的混和而获得的。在此使用的术语"介电流体"是指用于配电和电力设备的非可燃性流体，例如用于变压器、电容器、切换齿轮和电缆，这种流体表现出电绝缘性能和冷却性能。因此，本发明的第一方面是提供一种介电流体组合物，其含有植物油和烷基酯。在本发明的一个实施方式中，植物油选自天然植物油、合成植物油、基因修饰的植物油、及其混合物。在另一个实施方式中，植物油选自蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、亚麻子油、橄榄油、棕榈油、花生油、葡萄籽油、菜籽油、红花油、向日葵油、以及大豆油、其高油酸变体、和其混合物。在此使用的术语"高油酸"是指约80%或更高的油酸含量。任何植物油的物理稳定性和化学稳定性是由其脂肪酸含量决定的。在此使用的术语"脂肪酸"是指长链(超过8-10碳原子)的直链或支链、饱和的、单未饱和的、或多未饱和的烃链，其连接有末端羧基。应该理解术语"脂肪酸"还包括单-、二-、三-甘油酯的脂肪酸部分，其为植物油的主要组分。在轻微氧化条件下，饱和脂肪酸是稳定的，然而单未饱和的，甚至更多的这种多未饱和的脂肪酸是容易被氧化的。饱和脂肪酸的熔点随着链的长度增加，以至于癸酸和更长链的饱和脂肪酸在室温时是固体。单未饱和的和多未饱和的脂肪酸的熔点随着链的长度增加也是事实，随着在遍及脂肪酸的链长或遍及脂肪酸链长的支链延伸上的未饱和度的增加，熔点的增加趋于缓和。在超期使用时介电流体的物理稳定性和化学稳定性是一个重要的性能需求。因此，在本发明的一个实施方式中，植物油包括高含量的单-未饱和脂肪酸。通常，该单-未饱和脂肪酸含量是〉60%。在本发明的一个特别实施方式中，该植物油包括约80%的单-未饱和脂肪酸含量。在植物油中被发现的最为常见的单-未饱和脂肪酸是油酸。其在很多天然存在的植物油中被发现，例如在向日葵油、橄榄油和红花油中有相当高的比例。基因修饰的某些种籽油(oilseedstocks),例如菜籽油和向日葵油，可以产生油酸含量超过80%的植物油。因此，在本发明的一个优选的实施方式中，植物油包括高油酸含量。在本发明的实施方式之一中，植物油是具有80%油酸和<3。"亚油酸的高油酸的向日葵油(HOSO)。在本发明的一个实施方式中，烷基酯包括一种或多种脂肪酸烷基酯。通常，烷基部分具有1到4个碳原子。在本发明的一个实施方式中，烷基酯包括一种或多种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。脂肪酸垸基酯是通过1到4个碳原子的醇与脂肪酸间的酯化反应或酯交换反应形成的有机化合物。在本发明的一个实施方式中，脂肪酸选自饱和脂肪酸、单-未饱和脂肪酸、多-未饱和脂肪酸、和其混合物。饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于r酸、戊酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、木质素酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、虫漆蜡酸、三十三酸。单-未饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于癸烯-4-酸(obtusilic)、癸烯酸(caproleic)、月桂烯酸、天台乌药酸、十四碳烯酸、抹香鲸酸、粗租酸(tsuzuic)、棕榈油酸、芹岩酸(petroselinic)、油酸、十八碳烯酸、鳕烯酸、巨头鲸鱼酸、鲸蜡烯酸、芥酸、和神经酸。多-未饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于亚油酸、Y亚麻酸、二高-Y-亚麻酸、花生四烯酸、a-亚油酸、十八碳四烯酸(stearidonic)、7,10，13,16-二十二碳四烯酸、4,7,10,13,16-二十二碳五烯酸、8,11，14,17-二十碳四烯酸，5,8,11,14,17-二十碳五烯酸(EPA),7,10,13,16,19-二十二碳五烯酸(DPA)、4，7,10,13，16，19-二十二碳六烯酸(DHA)、和5，8，11-二十碳三烯酸(蜂蜜酸Meadacid)。在本发明的一个实施方式中，脂肪酸垸基酯的脂肪酸部分与介电流体组合物的植物油的脂肪酸含量大体上一致。在本发明的另一个实施方式中，烷基酯包括高含量的单-未饱和脂肪酸。通常，烷基酯包括超过60%的单-未饱和脂肪酸含量。在优选的实施方式中，垸基酯包括约80%的单-未饱和脂肪酸含量。在本发明的还一个实施方式中，垸基酯包括衍生自介电流体组合物的植物油的脂肪酸垸基酯。在本发明的一个实施方式中，介电流体组合物包括占40-60%v/v的植物油和占60-40%v/v的烷基酯。在本发明的另一个实施方式中，介电流体组合物还包括至少一种添加剂，该添加剂或每一种添加剂是选自抗氧化剂、倾点抑制剂、缓蚀剂、抗菌剂、粘度改性剂。抗氧化添加剂的适宜实例包括金属失活剂。本发明人研制的植物油基介电流体具有与矿物油可比较的介电性质和性能，所述的矿物油是当前在配电和电力设备中使用的标准的介电流体，所述的配电和电力设备例如变压器、切换齿轮和电缆。现有的变压器可以很容易地用本发明的植物油基介电流体再次充满(retro-filled)并在标准条件下运行。因此，本发明的第二方面是提供一种变压器，其具有一容纳变压器芯/线圈装配的外壳和一包围着所述的芯/线圈装配的介电流体组合物，其中所述的介电流体组合物含有植物油和垸基酯。本发明人发现，通过混和植物油与垸基酯，特别是脂肪酸烷基酯，该植物油基介电流体的粘度可被方便地降低至可与矿物油的粘度相比较可接受的范围内(<20cSt于40。C)。因此，根据本发明的第三方面，提供一种降低植物油基介电流体的粘度的方法，其包括混和植物油基介电流体和烷基酯。应该理解的是，为了得到所需的于4(TC<20cSt的粘度而与植物油基介电流体混和的烷基酯的必需量是根据植物油基介电流体的脂肪酸含量和烷基酯的粘度而变化的。在本发明的一个实施方式中，植物油基介电流体与烷基酯的混和比例介于40:60-60:40。本发明的第四方面是提供一种用于含有烷基酯的植物油基介电流体的粘度改性剂。在本发明的一个实施方式中，粘度改性剂包括一种或多种脂肪酸垸基酯。通常，烷基部分具有l到4个碳原子。在本发明的一个实施方式中，粘度改性剂包括一种或多种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。通常，脂肪酸选自饱和脂肪酸、单-未饱和脂肪酸、多-未饱和脂肪酸、及其混合物。饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于丁酸、戊酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、木质素酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、虫漆蜡酸、三十三酸。单-未饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于癸烯-4-酸、癸烯酸、月桂烯酸、天台乌药酸、十四碳烯酸、抹香鲸酸、粗租酸、棕榈油酸、芹岩酸、油酸、十八碳烯酸、鳕烯酸、巨头鲸鱼酸、鲸蜡烯酸、芥酸、和神经酸。多-未饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于亚油酸、Y亚麻酸、二高-Y-亚麻酸、花生四烯酸、a-亚油酸、十八碳四烯酸、7,10,13,16-二十二碳四烯酸、4,7,10,13,16-二十二碳五烯酸、8,11,14,17-二十碳四烯酸，5,8,11,14,17-二十碳五烯酸(EPA),7,10,13，16，19-二十二碳五烯酸(DPA)、4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸(DHA)、和5,8,11-二十碳三烯酸(蜂蜜酸)。在本发明的一个实施方式中，烷基酯包括高含量的单-未饱和脂肪酸。通常，烷基酯包括超过60%的单-未饱和脂肪酸含量。在优选的实施方式中，烷基酯包括约80%的单-未饱和脂肪酸含量。特别的，烷基酯可以源自介电流体以其为基础的植物油。因此，本发明的第五方面是提供一种生产介电流体组合物的方法，其包括步骤a)提供第一体积的植物油和第二体积的植物油；b)用醇酯化该第一体积的植物油，并形成一烷基酯；和c)将该烷基酯与第二体积的植物油混和。在本发明的一个实施方式中，植物油选自天然植物油、合成植物油、基因修饰的植物油、及其混合物。在另一个实施方式中，植物油选自蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、亚麻子油、橄榄油、棕榈油、花生油、葡萄籽油、菜籽油、红花油、向日葵油、以及大豆油、其高油酸变体、和其混合物。在本发明的一个实施方式中，植物油包含高含量的单-未饱和脂肪酸。通常，单-未饱和脂肪酸含量是>60%的。在本发明的一个特别的实施方式中，植物油含有约80%的单-未饱和脂肪酸。在本发明的一个优选的实施方式中，植物油包含高含量的油酸。在本发明的一个实施方式中，植物油是具有80%油酸和<3%亚油酸的高油酸向日葵油(HOSO)。在某些实施方式中，步骤b)酯化第一体积的植物油是在碱催化剂的存在下进行的。碱催化剂的典型实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、醇钠、醇钾、选自甲醇钠、乙醇钠、丙醇钠、丁醇钠、甲醇钾、乙醇钾、丙醇钾、丁醇钾及其混合物的碱金属烷氧化催化剂、三乙醇铵、和其混合物。在另外的实施方式中，步骤b)酯化第一体积的植物油是在酸催化剂的存在下进行的。酸催化剂的典型实例包括无机酸催化剂，其选自硫酸、磷酸、盐酸、或其混合物。通常，以体积百分比40:60至60:40混和烷基酯与第二体积的植物油。在本发明的某些实施方式中，介电流体组合物还与至少一种添加剂混和，该添加剂或每一种添加剂是选自抗氧化剂、倾点抑制剂、缓蚀剂、抗菌剂、粘度改性剂。抗氧化添加剂的适宜的实例包括金属失活剂。该方法还可以包括减少(depleting)所述组合物的水和其它导电杂质(例如酸)的步骤。通常，纯化介电流体组合物包括将该介电流体组合物与吸附介质接触。适宜的除水吸附介质包括但不限于例如硅胶或无水硫酸镁的化学干燥剂、或分子筛。适宜的除酸的吸附介质包括但不限于硅藻土、凹凸棒石(attapulgite)或富勒土(Fuller'searth)。在一个实施方式中，将介电流体组合物通过所述吸附介质的柱洗提，而使介电流体组合物与所述的吸附介质接触。在另一个实施方式中，纯化介电流体组合物的歩骤包括通过第一吸附介质洗提该介电流体组合物并除去水，然后通过第二吸附介质洗提该介电流体并除去酸。在一可供选择的实施方式中，该方法包括在混和第二体积的植物油和烷基酯之前纯化第二体积的植物油和烷基酯的步骤。通常，在步骤c)之前纯化第二体积的植物油和烷基酯，包括通过各自的吸附介质洗提第二体积的植物油和烷基酯以分别除去水和酸。在本发明的说明书和权利要求书中，除非由于表达语言或需要暗示而文中要求相反的意思，以包含在内的含义使用术语"包括"或其变体，例如"包含"或!"含有"，l即以指定规定特征的存在，但不排除在本发明各种实施方式中另外的特征的存在或加和。现通过实施例的方式仅参考所附的附图来描述本发明的结合所有方面的优选实施方式，其中图1是根据本发明的一个方面的用于生产介电流体组合物的方法的框和图2是根据本发明的另一个方面的变压器的示意图。具体实施例方式在描述本发明的优选实施方式之前，应该理解的是本发明不被限制于所描述的具体材料，冈为它们是可以变化的。还应该理解的是在此所使用的术语是仅仅出于描述具体实施方式的目的，并不意图以任何方式限制本发明的范围。必须注意的是除非文中清楚地另有所指，在此所用的那些单数形式"-"和"该"包括所涉及的复数。除非相反地定义，在此所使用的所有技术术语和科学术语具有被本发明所属领域普通技术人员所通常理解的同样意义。本发明提供一种介电流体组合物，其含有植物油和垸基酯。植物油可以是一种或多种植物油。本发明提供天然植物油的使用，同时本发明可以使用与天然植物油具有同样的或类似的组成特性的合成植物油，或是基因修饰的植物油或其混合物。植物油或植物油混合物还可以与小量的一种或多种矿物油或合成油组合，以使得最终的混和物表现出植物油或植物油混合物的有益特性。适于本发明使用的植物油的典型实例包括但不局限于蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、亚麻子油、橄榄油、棕榈油、花生油、葡萄籽油、菜籽油、红花油、向日葵油和大豆油。本发明的一个具体实施方式使用食品级的植物油，还称作RBD(精制的、漂白的和去味的)植物油。植物油的氧化稳定性在很大程度上由脂肪酸含量的不饱和度决定，同时植物油的凝固点是由链长、分枝度和不饱和度决定。当具有高饱和脂肪酸含量的植物油示出对氧化反应的化学稳定性时，其也具有高的凝固点。通常，大多数植物油中的脂肪酸具有介于16-20个碳原子的链长。因此，通过将本发明的介电流体组合物以具有高含量(超过60%)的单-未饱和脂肪酸的植物油为基础，来达到在氧化稳定性和凝固点特性间的折衷。优选地，植物油含有约80%单-未饱和脂肪酸。在植物油中发现的最为常见的单-未饱和脂肪酸是油酸，具有高油酸含量的植物油特别适于本发明的使用。在此所描述的本发明的一个实施方式使用具有80%油酸水平和<3%亚麻酸的高油酸向日葵油(HOSO)。这种特别的油具有下列脂肪酸组合物81%单-未饱和脂肪酸含量，irx饱和脂肪酸含量和8%多未饱和脂肪酸含量。在本发明的介电流体组合物中所用的烷基酯包括一种或多种脂肪酸烷基酯。典型地，烷基部分具有l到4个碳原子。通常，通过植物油和其它脂质与甲醇或乙醇的酯化反应或酯交换生产出大多数常用到的脂肪酸的烷基酯。在本发明的一个实施方式中烷基酯包括一种或多种的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。脂肪酸烷基酯的脂肪酸部分选自饱和脂肪酸、单-未饱和脂肪酸、多-未饱和脂肪酸、及其混合物。饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于丁酸、戊酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、木质素酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、虫漆蜡酸、三十三酸。单-未饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于癸烯-4-酸、癸烯酸、月桂烯酸、天台乌药酸、十四碳烯酸、抹香鲸酸、粗租酸、棕榈油酸、芹岩酸、油酸、十八碳烯酸、鳕烯酸、巨头鲸鱼酸、鲸蜡烯酸、芥酸、和神经酸。多-未饱和脂肪酸的适宜的实例包括但不局限于亚油酸、Y亚麻酸、二高-Y-亚麻酸、花生四烯酸、a-亚油酸、十八碳四烯酸、7,10,13，16-二十二碳四烯酸、4,7,10,13,16-二十二碳五烯酸、8，11，14,17-二十碳四烯酸，5，8,11,14，17-二十碳五烯酸(EPA),7，10,13,16,19-二十二碳五烯酸(DPA)、4,7，10,13，16,19-二十二碳六烯酸(DHA)、和5,8,1l-二十碳三烯酸(蜂蜜酸)。典型地，不管在脂肪酸部分的不饱和度，大多数脂肪酸烷基酯的粘度落入2-6cSt(于4(TC)的范围。应该理解的是，当带有上述任一脂肪酸部分的脂肪酸烷基酯将适合于作为介电流体的粘度改性剂或作为根据本发明的介电流体组合物中的一个组分来使用时，优选高含量的单-未饱和脂肪酸以提供该粘度改性剂和/或含有所述烷基酯的介电流体组合物对抗氧化反应的较好的化学稳定性。典型地，当垸基酯包括超过60%单-未饱和脂肪酸含量时，可以提供足够的对抗氧化反应的化学稳定性。在优选的实施方式中，烷基酯包括约80%单-未饱和脂肪酸含量。因此，在本发明所使用的垸基酯可以很容易地来源于具有高浓度单-未饱和脂肪酸的高油酸植物油。在本发明的一个实施方式中，脂肪酸烷基酯的脂肪酸部分是与介电流体组合物中的植物油的脂肪酸含量大体上一致的。为了确保介电流体组合物中的垸基酯与植物油的脂肪酸含量类似或相同，烷基酯可以方便地来源于介电流体组合物的植物油，其通过将该植物油与优选的醇进行酯化或酯交换反应。尽管上面描述了优选的实施方式，还应该理解的是，本发明所使用的作为粘度改性剂和作为介电流体组合物的组分之一的垸基酯可以来源于其它脂肪酸来源，包括植物的或动物类的脂质，例如脂肪和牛脂。典型地，介电流体组合物包括占40-60%v/v的植物油，和占60-40%v/v的烷基酯。应该理解的是，介电流体组合物还包括至少一种添加剂，以增加或进一步加强介电性能和本发明介电流体组合物的特性。通过向介电流体组合物加入倾点抑制剂或者冷凝该介电流体组合物，可以改善该介电流体组合物的倾点。典型地，倾点抑制剂包括一分枝的聚甲基丙烯酸酯骨架，其促进了将倾点抑制剂分子夹杂到介电流体组合物中的植物油的生长结晶中。通过蜡状结晶生长图案的干涉(interferingwithwaxcrystalgrowthpatterns),倾点抑制剂扩大了该介电流体组合物的操作范围，以使得在很低的温度下保持了流动性。倾点抑制剂的适宜实例例如Viscoplex10-310、Viscoplex10-930和Viscoplex10-950。冷凝是除去在低温时植物油中出现的沉积物的方法。该沉积是伴随着油的粘度的增加而出现的。典型地，通过慢慢冷却该介电流体组合物到7。C来进行介电流体组合物的冷凝，然后过滤生成的晶体。液体滤液随后以上述的方式进行另一轮缓慢的冷却以除去另外生成的晶体。通过向介电流体组合物加入抗氧化剂和/或金属失活剂也可以改善介电流体组合物的氧化稳定性。抗氧化剂的适宜实例包括但不局限于诸如IgmnoZL109、IgranoxL64、IgranoxL94的酚抗氧化剂，和诸如IgranoxL57的辛基化的/丁基化的二苯胺抗氧化剂。典型地，介电流体组合物包括少于1.5%的抗氧化剂。金属失活剂的适宜实例包括但不局限于诸如苯并三唑和三唑衍生物的铜失活剂。典型地，介电流体组合物包括少于0.7%的金属失活剂。当设想食品级的植物油被用作本发明的介电流体组合物的一个组分时，已经公认的是，当用于诸如电力和配电变压器的电设备时，也被称作RBD(精制的、漂白的和去味的)植物油的食品级植物油在作为介电流体使用时通常是不令人满意的，因为它含有水和其它导电杂质会降低其作为介电流体的性能特性的。例如，就HOSO来说，通常的介电击穿电压是"5kV(IEC156，2mm间隙电极)，在90。C和50HZ的介电损耗因子<0.085(IEC247)，起始酸度值<0.12mgKOH/g(IEC296)，起始表面张力(IFT)>21,0dynes/cm(ISO6295)，倾点<-15GC(ISO3016)，和湿气含量>380ppm。这些数值是在可接受的介电性能之外。因此，由于很多相同的原因，本发明的垸基酯的介电特性在作为介电流体使用时通常不令人满意。因此，应该理解的是，尽管本发明的介电流体组合物包括植物油和烷基酯，该介电流体组合物通常将需要经历一次或多次纯化过程以给予该介电流体组合物可与现有矿物油基介电流体相比的所需性能特性的补偿。在本发明的一个实施方式中，纯化介电流体组合物以除去水和其它极性杂质。用己知的脱水方法实现水的去除。脱水方法的适宜实例包括但不局限于在重力作用下通过诸如分子筛、淀粉和干燥剂的吸附介质来洗提该介电流体组合物，离心分离，和真空脱水。典型地，在本发明中使用的脱水方法减少了超过70%，优选超过80%的介电流体组合物的水含量。典型地，在重力作用下通过吸附介质洗提介电流体组合物来完成极性杂质的去除，所述吸附介质包括但不局限于富勒土、活性粘土和凹凸棒石。典型地，通过上述吸附介质的介电流体组合物的洗提减少了介电流体组合物的酸值和增加了介电流体组合物的表面张力至可接受的参数。应该理解的是，取决于食品级植物油的起始的酸值和表面张力，上述方法可以进行一次或多次。优选地，在用除去极性杂质的吸附介质处理之前对该介电流体组合物进行脱水。有利地，发现先用干燥剂接着通过吸附介质的洗提来连续处理介电流体组合物是一个有效的用于明显改善该介电流体组合物的介电电压和损耗因子的方法，以至于在所述的处理后这些参数落入介电流体可接受的标准范围内。作为选择，在将植物油和垸基酯混和前，可以通过上述方法分别地纯化植物油和垸基酯以提供本发明的介电流体组合物。参考图1的流程图，根据本发明的一实施方式，现描述一种用于生产介电流体组合物的方法。在催化剂存在下，将第一体积的植物油io和醇(例如甲醇或乙醇)混和以使得第-体积的植物油10酯化和形成烷基酯12(步骤20)。在某些实施方式中，酯化该植物油的步骤20是在碱催化剂的存在下进行的。碱催化剂的典型实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、醇钠、醇钾、选自甲醇钠、乙醇钠、丙醇钠、丁醇钠、甲醇钾、乙醇钾、丙醇钾、丁醇钾、及其混合物的碱金属垸氧化催化剂、三乙醇铵、和其混合物。作为选择，酯化该植物油10的步骤20是在酸催化剂的存在下进行的。酸催化剂的典型实例包括无机酸催化剂，其选自硫酸、磷酸、盐酸、或其混合物。在完成酯化反应后，分离反应产物的混合物14，其主要是烷基酯12和丙三醇，包括含有催化剂的醇的未反应的反应物，和其它副产物(步骤30)。通常是通过本领域公知的重力作用或离心分离技术从垸基酯12中分离丙三醇(步骤40)。通过减压蒸馏或蒸发除去过量的醇。这些分离的垸基酯通常包括带走的催化剂，其可通过一次或多次水的洗涤(歩骤50)被除去，接着通过干燥剂和/或离心分离技术和/或减压过滤除水(步骤60)。然后将第二体积的植物油16与生成的烷基酯12以40:60-60:40的体积百分比例混和以提供本发明的介电流体组合物18。应该理解的是，与第二体积植物油16混和的烷基酯12的体积是足以获得<20cSt(于40°C)的粘度。然后通过上述技术处理该介电流体组合物18以从那里除水(步骤80)，和然后接下来处理以从那里除去杂质，例如酸(步骤90)。然后将组合物18中混和一种或多种如上所述的添加剂以改善组合物18的介电性能(歩骤100)。本发明人已经确定了本发明的介电流体组合物和现有的矿物油类介电流体是相溶的。因此，该组合物可以方便地被再次填入配电和电力设备中，特别是变压器、切换齿轮和电缆，这些设备现在都是用矿物油类介电流体操作的。参考图2，示出了一个具有一外壳112的变压器110，其容纳了变压器芯/线圈装配114。安置该变压器芯-线圈装配114浸入在本发明的介电流体组合物116中，以至于介电流体组合物116围绕着变压器芯-线圈装配114和按照所需的电标准运行。通过描述优选的实施方式，下面的实施例举例说明了但不限制本发明。实施例酯化植物油以提供烷基酯在碱-催化条件下，用乙醇酯化RBD食品级的植物油，其包括具有80%油酸水平和<3%亚麻酸的高油酸向日葵油(HOSO)和下列脂肪酸组分81%单-未饱和脂肪酸，irz饱和脂肪酸，8%多未饱和脂肪酸。首先将分析级乙醇(27.4ml)和氢氧化钾(1.3g)—起剧烈搅拌并加到HOSO(lOOml)中。该混合物搅拌6小时，然后静置过夜以使得烷基酯从丙三醇副产物和反应烧瓶底部的淤泥状杂质中完全分离出来。在某些时候在烷基酯层会形成乳液，这妨碍了垸基酯从丙三醇副产物中的迅速分离。可以通过加热反应混合物至约8CTC或者通过向混合物中加入少量的冰醋酸(10ml/L植物油)来打破该乳液。作为选择，通过剧烈搅拌该混合物20min、向该混合物加入水(15ml/L植物油)，再剧烈搅拌该混合物20min，可以打破该乳液。在分离成烷基酯层和丙三醇层时，慢慢倾倒出该烷基酯层，并用水(50%v/v)洗涤3次。然后用干燥剂干燥该烷基酯和/或置于真空下以除去水和残余的乙醇。典型地，如上所述源自于HOSO的烷基酯的粘度是6cSt，而HOSO的粘度是43cSt。介电流体组合物RBDHOSO的介电性能如下介电击穿电压〉55kV(IEC156，2mm间隙电极)，于9(TC和50HZ的介电损耗因子<0.085(IEC247)，起始酸度值<0.12mgKOH/g(IEC296)，起始表面张力(IFT)>21.0dynes/cm(ISO6295)，倾点<-15。C(ISO3016)，和H2O>380ppm。然后根据如下组分，将如上所述制备的烷基酯与RBDHOSO混禾口:混和物1:100%RBDHOSO混和物2:40%烷基酯和60%RBDHOSO混和物3:50%烷基酯和50%RBDHOSO混和物4:70%垸基酯和30%RBDHOSO混和物5:100%烷基酯表l示出了上述混和的物理性能、热性能、化学性能和电性能。表l:烷基酯和HOSO的不同混和物的表征<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>典型地，本发明的介电流体组合物是低粘度的介电流体，其具有的电性能在电力和配电变压器中所使用的典型的介电流体的可接受范围内。例如，一典型的介电流体展示出介电击穿电压至少70kV(正C156-2.5mm间隙电极)，在90。C和50Hz损耗因子少于0.04(正C247)，酸度或中和值少于0.02mgKOH/g油(IEC296)，湿气含量少于80ppm(Karl-Fischer)，于40。C粘度少于16cSt(ISO3104)，闪点至少250。C(ISO2719)和倾点至少-15°C(ISO3016)。本发明的低粘度植物油基介电流体组合物具有粘度值少于或等于20cSt，优选少于或等于15cSt。混和物2-5证明粘度少于或等于20cSt，混和物3-5证明粘度少于或等于15cSt。然而，考虑到对于混和物作为介电流体组合物被安全使用时，混和物4和混和物5具有的闪点太高。因此，选择混和物3用于进一歩研究其作为介电流体组合物所需的性能。表2示出了在进行纯化处理以前的混和物3的物理性能、热性能、化学性能和电性能，用于比较目的的典型的矿物油，和变压器的介电流体的可允许值。表2:混和物3的热性能、物理性能、化学性能、电性能和生物降解特性，矿物油，和在变压器中所用的介电流体的可允许值<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>推荐比较饱和度水平而不是湿气，因为与矿物油基流体相比，植物油基流体具有更高的饱和点。然后进--步纯化混和物3以除去水和导电的杂质，以提高其包括湿气含量、酸值、IFT、介电强度、损耗因子和氧化稳定性(参见表3)在内的介电性能。下面描述该纯化方法。表3:混和物3的热性能、物理性能、化学性能、电性能和生物降解特性，<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>推荐比较饱和度水平而不是湿气，因为与矿物油基流体相比，植物油基流体具有更高的饱和点。纯化方法湿气含量通过在重力作用下过用专卖淀粉(proprietarystarch)(PS-Multi)装填的柱来洗提介电流体组合物使该介电流体组合物脱水。作为选择，通过在重力作用下过用分子筛(3A)和下面组合物0.6K2O:0.40Na20:1.0A1203:2.0±0.1Si02:xH20装填的柱来洗提介电流体组合物使该介电流体组合物脱水。酸值和IFT通过在重力作用下过用凹凸棒石(attapulgite)装填的柱来洗提介电流体组合物，从该介电流体组合物中除去导电杂质。倾点23通过加入介电流体组合物0.5%w/w的倾点抑制剂ViscoplexlO-WO来降低该介电流体组合物的倾点。作为选择，通过冷凝该介电流体来降低该介电流体组合物的倾点，所述的冷凝是按照将介电流体组合物冷却至7i:，然后过滤除去结晶的颗粒物。再次缓慢地冷冻剩余的液体滤液以确保不再形成结晶。慢慢冷却使得容易被过滤的大晶体可以生长。介电电压和损耗因子通过在重力作用下过用分子筛(3A)和凹凸棒石连续层装填的柱来洗提介电流体组合物，可以明显改善介电流体组合物的介电电压和损耗因子至作为在电变压器中的介电流体使用可接受的标准。分子筛和凹凸棒石均在使用前在烘箱中于11(TC干燥24小时。该柱包括第一层分子筛(20g，4cm)，第二层凹凸棒石(70g，20cm)和第三层分子筛(80g，16cm)。首先介电流体组合物通过分子筛，其确保了该介电流体组合物在通过凹凸棒石前是半千的。这减少了润湿该粘土的机会，这种润湿会阻碍该粘土的效能。最后的分子筛层除去在介电流体组合物中还存在的湿气。上面的过程成功地使得该介电流体组合物达到可与矿物油相比较的电级别标准。除了那些已经被描述的，相关领域的技术人员将会提出很多变化和修改，其没有偏离基本的发明思想。所有这些变化和修改都被认为在本发明的范围内，其本质是从前面的描述中被确定。权利要求1.一种介电流体组合物，含有植物油和烷基酯。2、根据权利要求1所述的介电流体组合物，其中所述植物油选自天然植物油、合成植物油、基因修饰的植物油、及其混合物。3、根据权利要求1或2所述的介电流体组合物，其中所述植物油选自蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、亚麻子油、橄榄油、棕榈油、花生油、葡萄籽油、菜籽油、红花油、向日葵油以及大豆油、其高油酸变体、和其混合物。4、根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述植物油包括高含量的单-未饱和脂肪酸。5、根据权利要求4所述的介电流体组合物，其中所述单-未饱和脂肪酸含量是>60%。6、根据权利要求4或5所述的介电流体组合物，其中所述植物油含有约80%的单-未饱和脂肪酸。7、根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述植物油包括高含量的油酸。8、根据权利要求7所述的介电流体组合物，其中所述植物油是具有80%油酸和<3%亚油酸的高油酸的向日葵油(HOSO)。9、根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述垸基酯包括一种或多种脂肪酸烷基酯。10、根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述烷基部分具有l到4个碳原子。11、根据权利要求9或IO所述的介电流体组合物，其中所述垸基酯包括一种或多种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。12、根据权利要求9-11中的任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述脂肪酸选自饱和脂肪酸、单-未饱和脂肪酸、多-未饱和脂肪酸、和其混合物。13、根据权利要求12所述的介电流体组合物，其中所述饱和脂肪酸选自丁酸、戊酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、木质素酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、虫漆蜡酸、三十三酸；所述单-未饱和脂肪酸选自癸烯-4-酸、癸烯酸、月桂烯酸、天台乌药酸、十四碳烯酸、抹香鲸酸、粗租酸、棕榈油酸、芹岩酸、油酸、十八碳烯酸、鳕烯酸、巨头鲸鱼酸、鲸蜡烯酸、芥酸、和神经酸；和所述多-未饱和脂肪酸选自亚油酸、Y亚麻酸、二高-Y-亚麻酸、花生四烯酸、a-亚油酸、十八碳四烯酸、7,10,13,16-二十二碳四烯酸、4，7,10，13,16-二十二碳五烯酸、8,1U4，17-二十碳四烯酸,5,8,11,14,17-二十碳五烯酸(EPA)，7，10,13,16,19陽二十二碳五烯酸(DPA)、4，7,10，13,16，19-二十二碳六烯酸(DHA)、和5，8，11-二十碳三烯酸(蜂蜜酸)。14、根据权利要求9-13中的任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述脂肪酸烷基酯的脂肪酸与介电流体组合物的植物油的脂肪酸含量大体上一致。15、根据权利要求9-14中的任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述烷基酯包括高含量的单-未饱和脂肪酸。16、根据权利要求15所述的介电流体组合物，其中所述烷基酯含有超过60%的单-未饱和脂肪酸。17、根据权利要求16所述的介电流体组合物，其中所述垸基酯含有约80%的单-未饱和脂肪酸。18、根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述烷基酯包括得自介电流体组合物的植物油的脂肪酸垸基酯。19、根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述介电流体组合物包括占40-60%v/v的植物油和占60-40%v/v的烷基酯。20、根据前述任一权利要求所述的介电流体组合物，其中所述介电流体组合物还包括至少一种添加剂，该添加剂或每一种添加剂是选自抗氧化剂、倾点抑制剂、缓蚀剂、抗菌剂、粘度改性剂。21、根据权利要求20所述的介电流体组合物，其中所述抗氧化添加剂包括金属失活剂。22、一种变压器，其具有一容纳变压器芯/线圈装配的外壳和一包围着所述芯/线圈装配的介电流体组合物，其中所述的介电流体组合物如前述任一权利要求所定义。23、一种降低植物油基介电流体的粘度的方法，其包括混和植物油基介电流体和烷基酯。24、根据权利要求24所述的方法，其中与植物油基介电流体混和的烷基酯的量是足以得到于4(TC〈0cSt的粘度。25、根据权利要求23或24所述的方法，其中植物油基介电流体与烷基酯的混和比例介于40:60-60:40。26、一种用于植物油基介电流体的粘度改性剂，其含有垸基酯。27、根据权利要求26所述的粘度改性剂，其中所述粘度改性剂含有一种或多种脂肪酸烷基酯。28、根据权利要求26或27所述的粘度改性剂，其中所述烷基部分具有l到4个碳原子。29、根据权利要求27或28所述的粘度改性剂，其中所述粘度改性剂含有一种或多种脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。30、根据权利要求27-29中任一权利要求所述的粘度改性剂，其中所述脂肪酸选自饱和脂肪酸、单-未饱和脂肪酸、多-未饱和脂肪酸、及其混合物。31、根据权利要求30所述的粘度改性剂，其中所述饱和脂肪酸选自丁酸、戊酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、山俞酸、木质素酸、蜡酸、二十七酸、褐煤酸、三十酸、虫漆蜡酸、三十三酸；所述单-未饱和脂肪酸选自组，其包括癸烯-4-酸、癸烯酸、月桂烯酸、天台乌药酸、十四碳烯酸、抹香鲸酸、粗租酸、棕榈油酸、芹岩酸、油酸、十八碳烯酸、鳕烯酸、巨头鲸鱼酸、鲸蜡烯酸、芥酸、和神经酸；和所述多-未饱和脂肪酸选自亚油酸、Y亚麻酸、二高-Y-亚麻酸、花生四烯酸、a-亚油酸、十八碳四烯酸、7,10，13，16-二十二碳四烯酸、4,7,10,13,16-二十二碳五烯酸、8,11，14,17-二十碳四烯酸,5，8，11,14,17-二十碳五烯酸(EPA),7，10，13，16，19陽二十二碳五烯酸(DPA)、4,7，10，13,16,19-二十二碳六烯酸(DHA)、和5，8,11-二十碳三烯酸(蜂蜜酸)。32、根据权利要求30或31所述的粘度改性剂，其中所述烷基酯包括高含量的单-未饱和脂肪酸。33、根据权利要求32所述的粘度改性剂，其中所述烷基酯含有超过60%的单-未饱和脂肪酸。34、根据权利要求33所述的粘度改性剂，其中所述烷基酯含有约80%的单-未饱和脂肪酸。35、根据权利要求34所述的粘度改性剂，其中所述烷基酯得自介电流体以其为基础的植物油。36、一种生产介电流体组合物的方法，其包括步骤a)提供第一体积的植物油和第二体积的植物油；b)用醇酯化该第一体积的植物油，并形成一烷基酯；和c)将该烷基酯与第二体积的植物油混和。37、根据权利要求36所述的方法，其中所述植物油选自天然植物油、合成植物油、基因修饰的植物油、和其混合物。38、根据权利要求36或37所述的方法，其中所述植物油选自蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、亚麻子油、橄榄油、棕榈油、花生油、葡萄籽油、菜籽油、红花油、向日葵油以及大豆油、其高油酸变体、和其混合物。39、根据权利要求36-38中任一权利要求所述的方法，其中所述植物油包括高含量的单-未饱和脂肪酸。40、根据权利要求39所述的方法，其中所述单-未饱和脂肪酸含量是>60%的。41、根据权利要求40所述的方法，其中所述植物油的单-未饱和脂肪酸含量约80%。42、根据权利要求36-41中任一权利要求所述的方法，其中所述植物油包括高含量的油酸。43、根据权利要求42所述的方法，其中所述植物油是具有80。％油酸和<3%亚油酸的高油酸的向日葵油(HOSO)。44、根据权利要求36-43中任一权利要求所述的方法，其中所述步骤b)酯化第一体积的植物油是在碱催化剂的存在下进行的。45、根据权利要求44所述的方法，其中所述碱催化剂是选自氢氧化钠、氢氧化钾、醇钠、醇钾、选自甲醇钠、乙醇钠、丙醇钠、丁醇钠、甲醇钾、乙醇钾、丙醇钾、丁醇钾及其混合物的碱金属烷氧化催化剂、三乙醇铵。46、根据权利要求36-43中任一权利要求所述的方法，其中所述步骤b)酯化第一体积的植物油是在酸催化剂的存在下进行的。47、根据权利要求46所述的方法，其中所述酸催化剂是无机酸催化剂，其选自硫酸、磷酸、盐酸、或其混合物。48、根据权利要求36-47中任一权利要求所述的方法，其中垸基酯以体积百分比40:60至60:40与第二体积的植物油混和。49、根据权利要求36-48中任一权利要求所述的方法，其中所述介电流体组合物还与至少一种添加剂混和，该添加剂或每一种添加剂是选自抗氧化剂、倾点抑制剂、缓蚀剂、抗菌剂、粘度改性剂。50、根据权利要求36-49中任一权利要求所述的方法，该方法还包括减少所述组合物的水和例如酸的其它导电杂质的步骤。51、根据权利要求50所述的方法，其中减少所述组分的步骤包括将该介电流体组合物与吸附介质接触。52、根据权利要求51所述的方法，其中除水吸附介质选自诸如硅胶或无水硫酸镁的化学干燥剂、或分子筛。53、根据权利要求51所述的方法，其中除酸的吸附介质选自硅藻土、凹凸棒石或富勒土。54、根据权利要求51-53中任一权利要求所述的方法，其中通过将介电流体组合物在所述吸附介质的柱上洗提，而使介电流体组合物与所述的吸附介质接触。55、根据权利要求51-53中任一权利要求所述的方法，其中减少介电流体组合物的水和杂质的步骤包括通过第一吸附介质洗提该介电流体组合物并除去水，然后通过第二吸附介质洗提该介电流体并除去酸。56、根据权利要求36-49中任一权利要求所述的方法，在混和第二体积的植物油和烷基酯之前，还包括减少第二体积的植物油和烷基酯的水和诸如酸的其它导电杂质的步骤。57、根据权利要求56所述的方法，其中第二体积的植物油和烷基酯被分别地通过相应的第一吸附介质洗提以除水，然后分别通过第二吸附介质洗提以除酸。全文摘要本发明提供一种低粘度的植物油基介电流体组合物，其含有植物油和烷基酯。介电流体超期使用时的物理稳定性和化学稳定性是一重要的性能需求。因此，优选具有高含量的单未饱和脂肪酸的植物油，特别是高油酸植物油。植物油和烷基酯介于40∶60至60∶40的混和提供了具有在40℃小于20cSt粘度的介电流体组合物。文档编号H01B3/20GK101300644SQ200680038033公开日2008年11月5日申请日期2006年10月11日优先权日2005年10月11日发明者加里·叶恩科,莫哈米迪·阿玛努拉哈,萨姆尔·夏米,赛耶德·莫菲朱尔·艾莎拉姆申请人:百奥立克特赖斯股份有限公司