專利名稱：適用于變壓器的多元醇酯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于合成的多元醇酯的變壓器液體以及其作為適于變壓器的介電絕緣液的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
變壓器傳送高電壓。為安全運(yùn)行需足夠的電絕緣。還需排出在電能傳送時產(chǎn)生的熱。已知某些液體具有絕緣和散熱的特性。應(yīng)用這些液體的問題特別是，該液體的所需特性隨通過高電壓的時間和負(fù)荷而下降。通常應(yīng)用礦物質(zhì)油或硅液體。但其具有非常差的生物可分解性，由此對人和環(huán)境產(chǎn)生危險。
因此越來越需要在變壓器中用作絕緣液的可生物分解的油。至今這種需要是通過應(yīng)用向日葵油、菜油或豆油滿足的，但這些油在氧化穩(wěn)定性方面并不都顯示出所需的特性。
除已提及的氧化穩(wěn)定性和熱特性如閃點(diǎn)和燃點(diǎn)外，還包括按IEC的穩(wěn)定性試驗(yàn)中的傾點(diǎn)、低酸值、介電穩(wěn)定性和低的泥渣形成性。此外，優(yōu)良的腐蝕性能、密封相容性和特別是粘度穩(wěn)定性均是必不可少的。
所應(yīng)用的油必需符合標(biāo)準(zhǔn)IEC61099“適于電流用途的未使用過的合成有機(jī)酯的規(guī)格”。此外，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)也是重要的參數(shù)。
礦物質(zhì)油或硅化合物的主要優(yōu)點(diǎn)在于其低粘度。其差的生物可分解性和缺乏或不合格的耐燃性也使其不能僅因其有利的特性而可使用的理由。
在EP0292025中描述了一種充填有防火油的電儀器。該油由閃點(diǎn)超過300℃的多元醇酯組成。描述的多元醇酯的粘度仍超過所需的范圍。此外，也未提及該使用的有酸性組分的多元醇是否具有優(yōu)良的生物可分解性。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種適于作為變壓器的介電絕緣液的化合物，其滿足標(biāo)準(zhǔn)ICE61009，表明有非常好的生物可分解性，并具有在高的粘度穩(wěn)定性下的盡可能低的粘度和在相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)的閃點(diǎn)和燃點(diǎn)下的氧化穩(wěn)定性。在有利的情況下，該介電絕緣液基于可再生的原料，并可簡單而廉價生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
已發(fā)現(xiàn)，飽和脂肪酸作為酸性組分的三羥甲基丙烷酯能很好滿該要求。
因此，本發(fā)明涉及含下面通式I的三羥甲基丙烷酯(TMP酯)的組合物 其中R1、R2和R3是相同的或互不相同的含5-11個碳原子的直鏈或支鏈烷基，該酯在40℃下的粘度小于23mm2/s，并且其燃點(diǎn)＞300℃。這種酯特別適于用作變壓器的介電絕緣液。
在優(yōu)選實(shí)施方案中于40℃下仍等于或小于20mm2/s的低粘度導(dǎo)致改進(jìn)耐散熱作用，并因此使變壓器有更長的使用壽命。
該低粘度可在酯化時通過選擇酸性組分來達(dá)到。在式(I)中的取代基R1、R2和R3由5-11個碳原子的直鏈或支鏈烷基組成。優(yōu)選使用7-9個碳原子的直鏈或支鏈烷基。該取代基必需是飽和的，以達(dá)所需的氧化穩(wěn)定性。在多元醇酯中所有的取代基可以是是相同的、僅兩個取代基是相同的或所有的取代基均不同。在用C8-10脂肪酸組成的酸混合物酯化三羥甲基丙烷時優(yōu)選產(chǎn)生7-9碳原子的取代基的分布，這時該燃點(diǎn)必需超過300℃，并且該粘度達(dá)所述的優(yōu)選范圍即在40℃下小于23mm2/s。碳原子數(shù)越多，該燃點(diǎn)越高，但粘度也越大。因?yàn)檫@些值是互相反向的，所以對每一對值均有最佳的取代基R1、R2和R3的碳鏈分布。
這類三羥甲基丙烷酯是與IEC61099相符合的，并由德國聯(lián)邦環(huán)境署(UBA，Berlin)劃分為對水無害(NWG)類。
因此其生物可分解性遠(yuǎn)超過水危害級1的標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到的生物可分解性為28天后＞60％BOD/COD或CO2釋放或＞70％DOC下降。這相當(dāng)于易分解/易生物分解的限值(如按OECD-方法301)。
本發(fā)明的組合物顯示出優(yōu)良的熱特性和優(yōu)異的介電特性。
為進(jìn)一步改進(jìn)該絕緣液的特性，還可并優(yōu)選使用抗氧化劑和/或金屬去活化劑。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的組合物還含有基于酯的0.005-1.0重量％的抗氧化劑和/或0.01-2.0重量％的金屬去活化劑。
該抗氧化劑的優(yōu)選量基于酯為0.01-0.5重量％，特別是0.1重量％。
該金屬去活化劑的優(yōu)選量基于酯為0.1-1.0重量％，特別是0.1重量％。
該抗氧化劑優(yōu)選選自二羥基甲苯、氫醌、4-叔-丁基鄰苯二酚、萘酚、苯基-萘胺、二苯胺、苯硫醚、維生素E和這些物質(zhì)的混合物。
該金屬去活化劑優(yōu)選是選自三唑、甲苯基三唑、二巰基噻二唑和這些物質(zhì)的混合物的有機(jī)雜化物。
本發(fā)明的也涉及含下面通式I的三羥甲基丙烷酯(TMP酯)的本發(fā)明的組合物在變壓器中作為介電絕緣液的應(yīng)用 其中R1、R2和R3是相同的或互不相同的含5-11個碳原子的直鏈或支鏈烷基，該酯在40℃下的粘度小于23mm2/s，并且其燃點(diǎn)＞300℃，其用作變壓器的介電絕緣液。
該變壓器包括電源變壓器、配電網(wǎng)用變壓器、電桿變壓器、負(fù)載級開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)。
實(shí)施例酯T1制備實(shí)施例在氮?dú)庀禄旌?50g的三羥甲基丙烷和850g脂肪酸。加入0.05g草酸錫(II)后將其在強(qiáng)力攪拌下加熱至230℃。該反應(yīng)從160℃開始有強(qiáng)的水分解。達(dá)到230℃反應(yīng)溫度后，該反應(yīng)進(jìn)行直到酸值為20。然后置于真空，該反應(yīng)在同樣溫度下完成。其后將該反應(yīng)混合物進(jìn)行冷卻，并且該催化劑通過加入50％的NaOH-溶液中和。干燥該反應(yīng)混合物并經(jīng)Celatom過濾。
在第二步驟中，在酯T1中混入0.1％抗氧化劑和0.1％的金屬去活化劑，按IEC61099進(jìn)行氧化試驗(yàn)并測定參數(shù)。示例性地列出完全加成的酯的參數(shù)以及按IEC61099的介電特性。



權(quán)利要求
1.含下面通式I的三羥甲基丙烷酯(TMP酯)的組合物 其中R1、R2和R3是相同的或互不相同的含5-11個碳原子的直鏈或支鏈烷基，該酯在40℃下的粘度小于23mm2/s，并且其燃點(diǎn)＞300℃，其用作變壓器的介電絕緣液。
2.權(quán)利要求1的組合物，其特征在于，該取代基R1、R2和R3是相同的或互不相同的含7-9個碳原子的直鏈或支鏈烷基。
3.權(quán)利要求1和/或2的組合物，其特征在于，該酯的粘度在40℃下小于或等于20mm2/s。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的組合物，其特征在于，還含基于酯的0.005-1.0重量％的抗氧化劑和/或0.01-2.0重量％的金屬去活化劑。
5.權(quán)利要求4的組合物，其特征在于，該抗氧化劑優(yōu)選選自二羥基甲苯、氫醌、4-叔-丁基鄰苯二酚、萘酚、苯基-萘胺、二苯胺、苯硫醚、維生素E和這些物質(zhì)的混合物。
6.權(quán)利要求4的組合物，其特征在于，該金屬去活化劑優(yōu)選是選自三唑、甲苯基三唑、二巰基噻二唑和這些物質(zhì)的混合物的有機(jī)雜化物。
7.權(quán)利要求1-6的組合物作為變壓器的介電絕緣液的應(yīng)用。
8.權(quán)利要求7的應(yīng)用，其特征在于，該變壓器包括電源變壓器、配電網(wǎng)用變壓器、電桿變壓器、負(fù)載級開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含通式I的三羥甲基丙烷酯(TMP酯)的組合物其中R1、R2和R3是相同的或互不相同的含5－11個碳原子的直鏈或支鏈烷基，該酯在40℃下的粘度小于23mm
文檔編號C07C69/30GK1984980SQ200580017052
公開日2007年6月20日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者馬賽厄斯·霍夫, 霍斯特·巴爾, 馬克·穆恰, 奈杰爾·庫班, 安德烈亞斯·威林 申請人:考格尼斯知識產(chǎn)權(quán)管理有限責(zé)任公司