[发明专利]可用作介电流体组合物的共混的油组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及介电流体组合物，其适合用作电变压器绝缘和冷却流体。

背景技术

电气工业使用介电流体，以冷却电气设备，诸如变压器、电力电缆、断路器和电容器。通常，这些介电流体与液体填充的变压器中的固体绝缘体组合使用。示例包括矿物油、高分子量烃(HMWH)、有机硅液和合成烃油(聚α-烯烃)。此类流体必须是电绝缘的、耐受降解并能够充当热传递介质，使得电气装置中产生的大量热能够消散到周围环境中，从而增加固体绝缘体的寿命。

然而，由于担心安全、环境并且考虑到所要求的具体限制，矿物油填充的变压器通常不用于建筑物内部。

已经开发出证明介电流体具有适用于各种设备资格的标准。美国材料试验学会已开发出ASTM标准D3487-88和D522292，其设定了对矿物绝缘油和高着火点的烃绝缘油的规格限制。ASTM D6871-03设定了用于电气装置的天然酯流体的规格限制，国际电工技术委员会标准IEC 61099设定了对合成酯流体的规格限制，并且IEC 60296第4版设定了对未抑制矿物油的规格限制。

常常将添加剂加入介电流体中以增强流体的性能，从而增加配电和电力变压器的寿命。一种常用操作是将氧化抑制添加剂加入未抑制油中。另一种常用操作是将抗析气添加剂加入具有正析气倾向的流体中。用于变压器的介电流体例如可在使用过程中产生气体，如果用于密闭容器内部，则所述气体可产生压力问题。另外，冷却流体的性能还可受到流体中气泡存在的影响。美国专利公布2010/0279904 A1描述了一种电绝缘油，其包含重质重整产品作为抗析气剂。

使用常规的介电流体并不是没有问题的。近年来，管理机构已越来越关注可能污染地面土壤和其它区域的石油泄漏。许多常规流体在适当时间范围内不可生物降解。一些具有使得它们欠佳的电性能。能够生物降解的介电流体将适用于居住区或生态敏感区域内所用的电气装置如变压器。

出于安全和环境原因，天然和合成酯可用作介电流体以替换矿物油。公布的加拿大专利申请CA 2,492,565公开了介电冷却剂，所述介电冷却剂至少具有约-40℃的倾点，并且包含多于一种特定化学结构的多元醇酯的混合物，其中所述烷基基团具有C₅-C₂₂的链长。美国专利8，187,508B2描述了电绝缘油的基料试剂，其主要包含甘油和具有6-14个碳原子的直链或支链的脂肪酸的酯化产物。

已知天然酯的氧化稳定性可通过(1)通过完全或部分氢化减少双键数(不饱和基团)和/或通过(2)减少油中的多不饱和基团来改善。然而，虽然任一种方法均可增强天然油的氧化稳定性，但此类措施可增加油的倾点，并且该结果对于用于暴露于低环境温度的变压器中的油而言是不可取的。

一直需要可生物降解的电冷却流体，其具有良好的氧化稳定性，在低温下保持流动的并在高温下稳定，或在极端温度下以其他方式保持其期望的特性。另外，还可能期望由可再生资源的材料获得变压器介电冷却流体。

还需要控制可生物降解的电冷却流体的特性的方法，所述方法将确保其在一定温度范围内保持流动和稳定的。

发明内容

在一个方面，本发明为可用作介电流体的组合物，所述组合物包含可再生资源的合成饱和多元醇酯或基本上由其组成，所述多元醇酯具有小于约3000ppm的未反应或部分反应的多元醇，其中所述多元醇酯为得自包含以下物质的反应混合物的完全酯化的反应产物：(i)具有至少3个羟基基团的多羟基组分和(ii)饱和羧基衍生物的混合物，其中至少约95摩尔％的羧基衍生物包含6至12个碳原子，其中：所述组合物具有由ASTM D-92测定的至少300℃的着火点，以及由ASTM 445测定的在40℃下小于约30厘沲的粘度。

在另一方面，本发明为可用作介电流体的组合物，所述组合物包含可再生资源的合成多元醇酯，所述多元醇酯具有小于约3000ppm的未反应多元醇，并且还包含合成氧化剂，其中所述多元醇酯为得自包含以下物质的反应混合物的完全酯化的反应产物：(i)具有至少4个羟基基团的甘油低聚物组分；(ii)饱和直链羧基衍生物的混合物，其中至少约95摩尔％的所述羧基衍生物包含6至12个碳原子；以及(iii)任选地酯化催化剂；其中：所述组合物具有由ASTM D924测定的约4.5的介电常数(Dk)，由ASTM D-92测定的至少300℃的着火点，以及由ASTM 445测定的在40℃下小于约30厘沲的粘度。