專利名稱:電絕緣油的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電特性及生物降解性好的電絕緣油。
技術(shù)背景作為電絕緣油，可以使用精制礦物油、烷基苯、烷基萘、硅油或酯油等多種的油。最近，環(huán)境問題，尤其是泄漏的絕緣油的生物降解性受到重視、提出了菜籽油與異丁醇通過酯交換反應(yīng)生成的脂肪酸酯構(gòu)成的絕緣油方案(參照特開2000-90740號公報)、還提出了三羥甲基丙烷和/或季戊四醇與特定的脂肪酸制成的酯為主要成分的電絕緣油方案(參照特開2004-273291號公報)。
然而，配電用柱上變壓器等，沒有循環(huán)泵的自然循環(huán)冷卻方式的變壓器等，要求上述生物降解性和通常的絕緣性能、同時還要求低溫下的低粘性或即使多少混入水分而絕緣性能的降低也小等。
前述菜籽油酯構(gòu)成的電絕緣油在流動點或低溫下的粘性等方面不完全令人滿意，另外市售的各種的電絕緣油也在電特性、流動點、低溫下的粘性與生物降解性中的任一方面有問題，基本上沒出現(xiàn)完全滿足這些性能的油。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是解決上述問題的研究，其目的在于提供生物降解性好，在低溫下是低粘性，即使多少混入水分而絕緣性能的降低也小，并有充分的電特性的電絕緣油。
本發(fā)明涉及(1)電絕緣油，其特征在于以新戊二醇與C7-10的直鏈或支鏈羧酸的1種以上制成的酯為主要成分，0℃下的運動粘度是10-200mm2/s、絕緣破壞電壓是30kV以上、生物降解性是60％以上，流動點是-30℃以下。
(2)上述(1)所述的電絕緣油，其特征在于前述酯含有新戊二醇與正庚酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、2-乙基己酸及3，5，5-三甲基己酸的至少1種的酯。
(3)上述(1)所述的電絕緣油，其特征在于前述酯含有5摩爾％以上的新戊二醇與C8或C9的支鏈羧酸的酯1種以上。
(4)上述(3)所述的電絕緣油，其特征在于前述酯含有5-100摩爾％的新戊二醇與2-乙基己酸的酯。
(5)上述(1)所述的電絕緣油，其特征在于分別添加1質(zhì)量％以下的作為抗氧劑的酚系化合物和/或胺系化合物，作為抗靜電劑的三唑化合物，及作為水解抑制劑的碳化二亞胺和/或環(huán)氧化合物的任何一種以上。
本發(fā)明的電絕緣油由于生物降解性好，故即使泄漏也迅速地被微生物分解，對自然環(huán)境的負荷小，并且由于在低溫下是低粘性、故即使是在低溫地區(qū)等的室外也可發(fā)揮自然循環(huán)冷卻功能，此外即使是多少混入雨水等的水分而電絕緣性能的降低也小，有充分的電特性，呈現(xiàn)實用性能好這種顯著的效果。
具體實施方式作為本發(fā)明電絕緣油主要成分的新戊二醇與C7-10的直鏈或支鏈羧酸的1種以上制成的酯，可以通過無催化劑、或在硫酸、烷基磺酸等的強酸催化劑、或氯化錫、氯化鈦等的金屬氯化物催化劑的存在下，采用通常的方法將前述二醇與羧酸進行酯化制造。另外，制得的酯可以與通常精制酯的場合同樣地通過脫酸、水洗、脫水、脫色、過濾等一系列的處理進行精制。
此外，本發(fā)明的電絕緣油，可以使用將上述二醇與各種羧酸分別單獨地酯化的酯適當?shù)鼗旌?，即所謂的物理混合使之具有設(shè)定性狀的酯，還可以使用預(yù)先將二種以上的羧酸適當?shù)嘏浜虾笈c上述二醇進行酯化反應(yīng)的所謂化學混合得到的具有設(shè)定性狀的酯。
這樣，通過把與上述的2種以上的羧酸的物理混合或化學混合形成的酯作為基材，可以出色地滿足作為電絕緣油所要求的各種特性的平衡。
本發(fā)明所述的上述酯，雖然可以是新戊二醇的一部分羥基不酯化而殘余的部分酯，但優(yōu)選該醇(二醇)的全部羥基酯化的酯。具體地，上述酯的羥值優(yōu)選50mgKOH/g以下，特優(yōu)選10mgKOH/g以下。
另外，作為C7-10的直鏈或支鏈羧酸，優(yōu)選用R-COOH表示，有一個羧基，R是C6-9的直鏈或支鏈的烷基的羧酸，特優(yōu)選正庚酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、2-乙基己酸及3，5，5-三甲基己酸。另外，作為上述羧酸，更優(yōu)選C8或C9的支鏈羧酸，具體地，優(yōu)選使用2-乙基己酸或3，5，5-三甲基己酸，優(yōu)選該支鏈羧酸在總羧酸中成為5摩爾％以上，特優(yōu)選15摩爾％以上，再優(yōu)選25摩爾％以上。尤其是，作為羧酸，優(yōu)選使用總羧酸中使2-乙基己酸為5-100摩爾％，特優(yōu)選15-100摩爾％，再優(yōu)選為50-100摩爾％。
只要是含上述酯作為基油的主要成分就可以，但尤其是從更可靠地充分滿足低溫下的粘度、流動點，生物降解性及電特性等全部要求性能的平衡觀點考慮，優(yōu)選按基油總量基準計含有上述酯5 0質(zhì)量％以上，更優(yōu)選含有80質(zhì)量％以上、進一步更優(yōu)選含有90質(zhì)量％以上、最優(yōu)選上述酯是基油的100質(zhì)量％。
作為本發(fā)明的電絕緣油的基油，除了上述酯外，還可以使用礦物油、烯烴聚合物、烷基苯等的烴系油、或聚乙二醇、聚乙烯基醚、酮、聚苯醚、有機硅、聚硅氧烷、全氟醚、上述酯以外的酯或醚等的含氧合成油。
本發(fā)明的電絕緣油在0℃下的運動粘度需要在10-200mm2/s的范圍，小于10mm2/s時，閃點降低而耐燃性差，超過200mm2/s時，變壓器內(nèi)的絕緣油循環(huán)不充分，冷卻不完全而加熱的原因。再者，優(yōu)選0℃下的運動粘度10-100mm2/s、特優(yōu)選10-50mm2/s的范圍。
另外，本發(fā)明的電絕緣油，為了成為對自然環(huán)境的影響小的油，生物降解性需要是60％以上，優(yōu)選生物降解性是85％以上。再者，該生物降解性是采用OECD 301B規(guī)定的方法測定的28天后的結(jié)果。
此外，本發(fā)明的電絕緣油、流動點是-30℃以下，電絕緣油的流動點不是-30℃以下時，不能耐寒冷地區(qū)等的使用。另外，為了確保電絕緣油優(yōu)異的電特性，按JIS C2101規(guī)定的絕緣破壞電壓必須是30kV以上，優(yōu)選是50kV以上。另外，本發(fā)明的電絕緣油，按JIS C2101規(guī)定的介電損耗正切(80℃)優(yōu)選5％以下，特優(yōu)選是2％以下。此外，本發(fā)明的電絕緣油，為了確保良好的穩(wěn)定性，優(yōu)選總酸值是0.1mgKOH/g以下。
此外，以酯為主要成分的基油，與礦物油的基油相比由于是比介電常數(shù)接近絕緣紙的高介電常數(shù)，故變壓器可小型化。另外，以酯為主要成分的基油，由于飽和水分量高，故即使是水分濃度成為500ppm也可以使絕緣破壞電壓保持在30kV以上。
本發(fā)明的電絕緣油，優(yōu)選在上述酯為主要成分的基油中添加作為抗氧劑的酚系化合物和/或胺系化合物，作為水解抑制劑的碳化二亞胺和/或環(huán)氧化合物，及作為抗靜電劑的三唑化合物中一種以上各1質(zhì)量％以下。
作為前述抗氧劑的酚系化合物或胺系化合物，可以例舉出二叔丁基對甲酚、4，4′-亞甲基-雙(2，6-二叔丁基苯酚)、雙酚A、苯基-α-萘胺、N，N-二(2-萘基)-對苯二胺、二辛基二苯胺等。另外，作為前述抗靜電劑的三唑化合物，可舉出苯并三唑、苯并三唑衍生物，噻二唑等。此外，作為前述水解抑制劑的碳化二亞胺，可舉出二苯基碳化二亞胺、或聯(lián)甲苯基碳化二亞胺、雙(異丙基苯基)碳化二亞胺、雙(二異丙基苯基)碳化二亞胺、雙(三異丙基苯基)碳化二亞胺、雙(丁基苯基)碳化二亞胺等的雙(烷基苯基)碳化二亞胺等，而作為前述水解抑制劑的環(huán)氧化合物，可舉出苯基縮水甘油醚、苯基縮水甘油酯、C5-18的烷基縮水甘油醚、C5-18的烷基縮水甘油酯等。
這些的抗氧劑、水解抑制劑及抗靜電劑，可以根據(jù)每個的要求性能添加一種以上，添加量按電絕緣油的總質(zhì)量基準計，各添加劑應(yīng)為1質(zhì)量％以下。超過1質(zhì)量％時，老化時生成淤渣(sludge)或產(chǎn)生著色。尤其是，對于抗氧劑及水解抑制劑，優(yōu)選0.05-1質(zhì)量％、特優(yōu)選0.1-0.5質(zhì)量％，抗靜電劑優(yōu)選5-1000ppm、特優(yōu)選添加5-50ppm。
另外，本發(fā)明的電絕緣油中除上述添加劑以外，可以單獨添加二硫代磷酸鋅等的抗磨劑、硫化合物等的極壓劑、粘度指數(shù)提高劑、流動點降低劑、清凈分散劑、金屬惰化劑等的添加劑，或?qū)⒍喾N組合進行添加。這些添加劑的添加量沒有特殊限制，但按電絕緣油總量基準，優(yōu)選是1質(zhì)量％以下。
<實施例>
以下，根據(jù)實施例更詳細地說明本發(fā)明。再者，本發(fā)明不受以下的實施例任何限制。
(實施例1)作為醇使用新戊二醇(NPG)、作為羧酸使用正庚酸(nC7)、正辛酸(nC8)、正壬酸(nC9)、正癸酸(nC10)、2-乙基己酸(bC8)、3，5，5-三甲基己酸(bC9)、正丁酸(nC4)、正十二烷酸(nC12)，并且為了比較，作為醇使用三羥甲基丙烷(TMP)或季戊四醇(PE)，按表1所示的比例制備酯，作為供試驗用油。再者，是使用2種以上羧酸的酯進行化學混合，即按設(shè)定比混合羧酸，與醇進行酯化反應(yīng)制備的酯。
表1
對上述供試驗用油，分別測定物性，對實用性能進行了評價。采用以下的方法進行物性測定及性能評價。把這些結(jié)果示于表2。
(1)運動粘度，采用JISK2283規(guī)定的方法，在0℃進行測定。
(2)生物降解性采用OECD 301B規(guī)定的方法(28天后)進行測定。
(3)流動點采用JIS K2269規(guī)定的方法進行測定。
(4)總酸值采用JIS K2514規(guī)定的方法進行測定。
(5)絕緣破壞電壓采用JIS C2101規(guī)定的方法進行測定。
(6)介電損耗角正切采用JIS C2101規(guī)定的方法在80℃進行測定。
(7)閃點采用JIS K2265規(guī)定的方法(克利弗蘭德開放式)進行測定。
表2
由表2看出，根據(jù)本發(fā)明的供試驗用油-17、運動粘度、生物降解性、低溫流動性、燃燒性、熱穩(wěn)定性好。認為電絕緣油的性能平衡。相比之下，比較用的供試驗用油8運動粘度及閃點低，供試驗用油9流流動點太高，供試驗用油10運動粘度高，而且生物降解性低，供試驗用油11生物降解性低，供試驗用油12-13流動點高、生物降解性低，供試驗用油14流動點高，作為電絕緣油均差。
(實施例2)上述供試驗用油6中，按總供試驗用油質(zhì)量基準，分別如表3表示的量添加作為抗氧劑的2，6-二叔丁基對甲酚(DBPC)或苯基-α-萘胺(PNA)，作為抗靜電劑的苯并三唑(BTA)，作為水解抑制劑的雙(丁基苯基)碳化二亞胺(BBPC)或苯基縮水甘油醚(PGE)。
對該供試驗用油進行氧穩(wěn)定度試驗(采用JIS C2101規(guī)定的方法，120℃、75小時)。把結(jié)果示于表3。
表3
由該結(jié)果說明通過添加抗氧劑、抗靜電劑或水解抑制劑等可以改善氧化穩(wěn)定性。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的電絕緣油由于生物降解性好，低溫下是低粘性，即使多少混入水分而絕緣性能的降低也小，有充分的電特性，故尤其是作為配電用柱上變壓器的電絕緣油極為有用，也可以作為其他的變壓器、電纜、電容器、開關(guān)器等各種的電器等的絕緣油使用。
權(quán)利要求
1.電絕緣油，其特征在于以新戊二醇與C7-10的直鏈或支鏈羧酸的1種以上制成的酯為主要成分，0℃下的運動粘度是10-200mm2/s、絕緣破壞電壓是30kV以上、生物降解性是60％以上、流動點是-30℃以下。
2.權(quán)利要求
1所述的電絕緣油，其特征在于前述酯含有新戊二醇與正庚酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、2-乙基己酸及3，5，5-三甲基己酸的至少1種的酯。
3.權(quán)利要求
1所述的電絕緣油，其特征在于前述酯含有5摩爾％以上的新戊二醇與C8或C9的支鏈羧酸的酯1種以上。
4.權(quán)利要求
3所述的電絕緣油，其特征在于前述酯含有新戊二醇與2-乙基己酸的酯5-100摩爾％。
5.權(quán)利要求
1所述的電絕緣油，其特征在于分別添加1質(zhì)量％以下的作為抗氧劑的酚系化合物和/或胺系化合物，作為抗靜電劑的三唑化合物及作為水解抑制劑的碳化二亞胺和/或環(huán)氧化合物的任何一種以上。
專利摘要
本發(fā)明提供生物降解性好、在低溫下是低粘性，即使多少混入水分而絕緣性能的降低也小，又具有充分的電特性的電絕緣油，更詳細地講，提供以新戊二醇與C
文檔編號H01B3/20GK1993775SQ200580025050
公開日2007年7月4日 申請日期2005年9月6日
發(fā)明者開米貴, 森島欣之 申請人:株式會社日本能源導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan