专利名称：植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物及其应用和制备方法
技术领域：
本发明涉及绝缘油技术领域，具体涉及一种植物油料复合物，该复合物在制备绝 缘油中的应用，及该植物油料复合物的制备方法。
背景技术：
绝缘油是重要的液体绝缘介质，在变压器等电器设备中大量使用。电力变压器是 电网安全运行中关键的设备之一，变压器的严重事故不但会导致自身损坏，还会中断电力 供应。变压器内部绝缘介质的劣化而引起的绝缘击穿往往是引发的变压器故障的主要原 因。随着输电电压等级的不断提高，油纸复合绝缘已越来越难以满足高电压等级对大容量、 小型化、高可靠性绝缘系统的严格要求。而对油纸复合绝缘在电磁场、热应力作用下老化破 坏特性认识的不足，以及对油纸绝缘的放电机理、介质的空间电荷效应等方面的相关理论 依据的缺乏，进一步增加了变压器绝缘设计和制造的难度。因此，研究油纸复合绝缘系统老 化和破坏的机理，改进和提高绝缘材料性能，开发新型高性能绝缘材料，是高可靠性高压变 压器制造技术的发展方向。公开号为CN101538505A和CN 101538500A的中国发明专利申请公布说明书中公 开了以植物油为原料的绝缘油及其制备方法，植物绝缘油作为一种高燃点、环保型的绝缘 油，尽管有诸如燃点高、生物降解性好，电气性能佳等优点。但植物绝缘油的粘度较高，散热 性能差的缺点也限制了其应用。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供一种包括植物绝缘油和纳米粉体的复 合物，用该复合物制备绝缘油，可提高绝缘油的介电性能。本发明的目的是这样实现的，植物绝缘油和纳米粉体的复合物，包括植物绝缘油 和纳米粉体，所述植物绝缘油的主要成分如下述通式所示
CH2——OOC-R1
CH-OOC-R2
CH2——OOC-R3；进一步，所述植物油为菜籽油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、花生油、山茶籽油和棉 籽油中的一种或多种；进一步，所述纳米粉体为四氧化三铁、氮化铝、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化锌、 氧化镁中的一种或多种；进一步，所述纳米粉体经过如下表面处理A)将纳米粉体与无水乙醇混合；B)加入油酸，油酸质量为纳米粉体质量的 10% ；
C)将步骤B所得的混合液在40°C 70°C下进行超声分散和搅拌；D)无水乙醇清洗纳米粉体，然后在真空烤箱中干燥；E)干燥后的纳米粉体研磨成粉状；进一步，所述纳米粉体的质量为纳米改性植物绝缘油质量的0. 001% 5% ；进一步，所述纳米粉体的直径为IOnm 600nm。本发明还公开上述植物绝缘油和纳米粉体的复合物在制备绝缘油中的应用。本发明还提供可作为纳米改性植物绝缘油的上述植物绝缘油和纳米粉体的复合 物的制备方法，包括如下步骤1)对纳米粉体进行表面处理；2)将经过除水、除气的植物绝缘油和经过表面处理的纳米粉体混合；3)将经过步骤2)混合的混合物进行超声振荡；4)将振荡处理后的混合物加入行星球磨机中，采用湿磨法进行处理，获得植物绝 缘油和纳米粉体的复合物。进一步，步骤4)之后还包括如下步骤5)将植物绝缘油和纳米粉体的复合物进行真空干燥及真空除气，密封保存；进一步，所述步骤1)包括如下步骤A)将纳米粉体与无水乙醇混合；B)加入油酸，油酸质量为纳米粉体质量的 10% ；C)将步骤B所得的混合液在40°C 70°C下进行超声分散和搅拌；D)无水乙醇清洗纳米粉体，然后在真空烤箱中干燥；E)干燥后的纳米粉体研磨成粉状；进一步，所述步骤3)中，超声波的频率为40kHz，功率密度为18W/cm2，超声振荡的 温度为40-60°C，振荡时间为30-60min。与现有技术相比，本发明具有如下优点本发明以植物绝缘油中添加纳米粉体得 到，不含有毒物质，不会对环境和人体造成伤害，而且可快速而彻底地生物降解，是一种环 保型绝缘液体；在绝缘油中加入纳米粉体，可形成纳米液体电介质，它不但可以提高绝缘 油的介电性能，而且可以增强变压器绕组线圈的散热作用；而且纳米粒子比绝缘油中的杂 质粒子小得多，能够和液体介质形成稳定的溶胶体系，在外电场的作用下，不会形成击穿小 桥，从而提高绝缘油的介电强度；本发明对纳米粒子进行了表面处理，使纳米粒子在植物绝 缘油中的分散性和稳定性均有较大提高；本发明以植物油为原料的混合物具有良好的理化 和介电性能，酸值低于0. 03mg KOH/g，凝点低于-18°C，90°C介损值tg δ低于0. 0075，体积 电阻率高于7X1010Ω·m，介电常数在3.0。比较突出的是混合物的工频击穿电压、雷电冲 击电压及局部起始放电电压均可以在空白植物绝缘油样的基础上提高15 % 40 %。本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并 且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可 以从本发明的实践中得到教导。
具体实施例方式以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
纳米改性植物绝缘油，包括如通式(1)的组分A和纳米粉体，此外，还可根据需要 添加抗氧化剂、金属钝化剂等添加剂。所述组分A以植物油为原料制得；所述植物油由菜 籽油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、花生油、山茶籽油和棉籽油等油类植物中的一种或多种制 的。
( 1 )。所述纳米粉体为四氧化三铁、氮化铝、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化锌、氧化镁 等无机纳米粉体中的一种或多种；所述纳米粉体的质量为纳米改性植物绝缘油质量的 0. 001% 5% ；所述纳米粉体的直径为IOnm 600nm，所述纳米粉体经过如下表面处理1)将纳米粉体与无水乙醇混合，比例以IOg纳米粉体200mL无水乙醇为宜；2)再加入油酸，油酸质量为纳米粉体质量的 10% ；3)将混合液在40°C 70°C下进行超声分散和搅拌，反应时间为1. 5-3小时；4)用无水乙醇反复清洗纳米粉体，然后在真空烤箱中干燥；5)将干燥后的纳米粉体研磨成粉状，待用。实施例1(1)将直径为40nm左右的Fe304(四氧化三铁)纳米粉体进行表面处理，处理步骤 中，加入油酸的质量为纳米粉体质量的1 %，在水浴50°C下进行超声分散，同时进行机械搅 拌，反应时间为1.5个小时；(2)将经过除水、除气的植物绝缘油和经过表面处理的Fe3O4纳米粉体混合在一 起，纳米粉体的质量为植物绝缘油质量的0.1%。(3)将混合后的混合物采用超声振荡的方法进行处理，超声的频率为40kHz，功率 密度为18W/cm2，超声振荡的温度为50°C，振荡时间为60min。(4)将振荡处理后的混合物加入行星球磨机中，采用湿磨法进行处理，转速为 150r/min，处理时间 30min。(5)将以上处理后的纳米改性植物绝缘油进行真空干燥及真空除气，密封保存。实施例2(1)将直径为IOOnm左右的AlN(氮化铝)纳米粉体进行表面处理，处理步骤中，滴 入油酸的质量为纳米粉体质量4%，然后将混合溶液在水浴60°C下进行超声分散，同时进 行机械搅拌，反应时间为2个小时；(2)将经过除水、除气的植物绝缘油和经过表面处理的AlN纳米粉体混合在一起， 纳米粉体的质量为植物绝缘油质量的0.01%。(3)将混合后的混合物采用超声振荡的方法进行处理，超声的频率为40kHz，功率 密度为18W/cm2，超声振荡的温度为60°C，振荡时间为30min。(4)将振荡处理后的混合物加入行星球磨机中，采用湿磨法进行处理，转速为 150r/min，处理时间 60min。(5)将以上处理后的纳米改性植物绝缘油进行真空干燥及真空除气，密封保存。
实施例3(1)将直径为600nm左右的Al2O3 (三氧化二铝)纳米粉体进行表面处理，处理步 骤中，滴入油酸的质量为纳米粉体质量10%，将混合溶液在水浴50°C下进行超声分散，反 应时间为3个小时。(2)将经过除水、除气的植物绝缘油和经过表面处理的Al2O3纳米粉体混合在一 起，纳米粉体的质量为植物绝缘油质量的0. 5%。(3)将混合后的混合物采用超声振荡的方法进行处理，超声的频率为40kHz，功率 密度为18W/cm2，超声振荡的温度为50°C，振荡时间为20min。(4)将振荡处理后的混合物加入行星球磨机中，采用湿磨法进行处理，转速为 150r/min，处理时间 60min。(5)将以上处理后的纳米植物混合物进行真空干燥及真空除气，密封保存。实施例4(1)将直径为IOnm左右的Fe2O3 (三氧化二铁)和Fe3O4 (四氧化三铁)纳米粉体 进行表面处理，处理步骤中，加入油酸的质量为纳米粉体质量的2 %，在水浴50°C下进行超 声分散，同时进行机械搅拌，反应时间为2. 5个小时；(2)将经过除水、除气的植物绝缘油和经过表面处理的Fe2O3和Fe3O4混合的纳米 粉体混合在一起，纳米粉体的质量为植物绝缘油质量的0. 001%。(3)将混合后的混合物采用超声振荡的方法进行处理，超声的频率为40kHz，功率 密度为18W/cm2，超声振荡的温度为50°C，振荡时间为30min。(4)将振荡处理后的混合物加入行星球磨机中，采用湿磨法进行处理，转速为 150r/min，处理时间 30min。(5)将以上处理后的纳米改性植物绝缘油进行真空干燥及真空除气，密封保存。实施例5(1)将直径为300nm左右的AlN (氮化铝)、Al2O3 (三氧化二铝)纳米粉体进行表面 处理，处理步骤中，加入油酸的质量为纳米粉体质量的2%，在水浴50°C下进行超声分散， 同时进行机械搅拌，反应时间为2. 5个小时；(2)将经过除水、除气的植物绝缘油和经过表面处理的AlN和Al2O3纳米粉体混合 的纳米粉体混合在一起，纳米粉体的质量为植物绝缘油质量的5%。(3)将混合后的混合物采用超声振荡的方法进行处理，超声的频率为40kHz，功率 密度为18W/cm2，超声振荡的温度为60°C，振荡时间为60min。(4)将振荡处理后的混合物加入行星球磨机中，采用湿磨法进行处理，转速为 150r/min，处理时间 30min。(5)将以上处理后的纳米改性植物绝缘油进行真空干燥及真空除气，密封保存。本发明制备的纳米改性植物绝缘油的主要指标如下 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人 员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的 这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些 改动和变型在内。
权利要求
植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物，其特征在于包括植物绝缘油和纳米粉体。
2.如权利要求1所述的植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物，其特征在于所述纳米 粉体为四氧化三铁、氮化铝、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化锌、氧化镁中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物，其特征在于所述纳米 粉体经过如下表面处理A)将纳米粉体与无水乙醇混合；B)加入油酸，油酸质量为纳米粉体质量的 10%；C)将步骤B所得的混合液在40°C 70°C下进行超声分散和搅拌；D)无水乙醇清洗纳米粉体，然后在真空烤箱中干燥；E)干燥后的纳米粉体研磨成粉状。
4.如权利要求1所述的植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物，其特征在于所述纳米 粉体的质量为纳米改性植物绝缘油质量的0. 001% 5%。。
5.如权利要求1至4中任一项所述的植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物，其特征在 于所述纳米粉体的直径为IOnm 600nm。
6.如权利要求1至5中任一项所述的植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物在制备绝缘 油中的应用。
7.植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)对纳米粉体进行表面处理；2)将经过除水、除气的植物绝缘油和经过表面处理的纳米粉体混合；3)将经过步骤2)混合的绝缘油进行超声振荡；4)将振荡处理后的混合物加入行星球磨机中，采用湿磨法进行处理，获得植物绝缘油 和改性纳米粉体的复合物。
8.如权利要求7所述的纳米改性植物绝缘油的制备方法，其特征在于步骤4)之后还 包括如下步骤5)将植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物进行真空干燥及真空除气，密封保存。
9.如权利要求7所述的植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物的制备方法，其特征在 于所述步骤1)包括如下步骤A)将纳米粉体与无水乙醇混合；B)加入油酸，油酸质量为纳米粉体质量的 10%；C)将步骤B所得的混合液在40°C 70°C下进行超声分散和搅拌；D)无水乙醇清洗纳米粉体，然后在真空烤箱中干燥；E)干燥后的纳米粉体研磨成粉状，待用。
10.如权利要求7至9中任一项所述的植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物的制备方 法，其特征在于所述步骤3)中，超声波的频率为40kHz，功率密度为18W/cm2，超声振荡的 温度为40-60°C，振荡时间为30-60min。
全文摘要
本发明提供一种植物绝缘油和改性纳米粉体的复合物及其应用和制备方法，所述复合物包括植物绝缘油和纳米粉体，所述复合物用于制备绝缘油，所述制备方法包括如下步骤对纳米粉体进行表面处理；将经过除水、除气的植物绝缘油和经过表面处理的纳米粉体混合；将混合的绝缘油进行超声振荡；将振荡处理后的混合物加入行星球磨机中，采用湿磨法进行处理。本发明在植物绝缘油中加入纳米粉体，可形成纳米液体电介质，它不但可以提高绝缘油的介电性能，而且可以增强变压器绕组线圈的散热作用；而且纳米粒子比绝缘油中的杂质粒子小得多，能够和液体介质形成稳定的溶胶体系，在外电场的作用下，不会形成击穿小桥，从而提高绝缘油的介电强度。
文档编号H01B19/00GK101901637SQ20101024067
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者唐炬, 孙才新, 廖瑞金, 张晓星, 李剑, 杜林 , 杨丽君, 王有元, 陈伟根 申请人:重庆大学