电绝缘油组合物和油浸电设备技术领域
本发明涉及电绝缘油组合物和油浸电设备。
背景技术
对于电容器油等电绝缘油主要要求的性能，以介质击穿电压高为代表，
可以列举：氢气吸收性高、粘度低、熔点低等、以及对构成电容器元件的密
封件、电介质部件等各种部件的适用性良好。近年来，以电容器为代表，各
种含油电设备(油浸电设备)在世界中使用时，逐渐使用介质击穿电压更高
的电绝缘油。伴随世界经济的发展，对于油浸电设备，要求在迄今尚未使用
过的极低温地区中使用，正在开展能够应对其的低温特性优异的电绝缘油的
探讨。另一方面，在以往的电容器的性能提高的过程中，具有高介电常数的
聚丙烯膜代替纸作为电极间的电介质来使用。上述那样具有高的电绝缘性
(高的介质击穿电压)的绝缘油由于通常构成其的化合物为芳香族化合物，
因此使聚丙烯膜溶胀、使薄膜的缺陷扩大、使薄膜在牢固卷绕后的电容器中
的机械应力增大等，从而成为降低电容器的介质击穿电压的主要原因。该影
响尤其是在高温时显著，对于设置于室外的产业用设备而言，由于其使用形
态，因此高温下的电特性也很重要。
作为具有高的介质击穿电压的电绝缘油，苄基甲苯和二苄基甲苯的混合
物是经长期使用的。苄基甲苯的分子中的芳香族碳的比率高、氢气吸收性高、
耐电压特性优异，因此被广泛用于电绝缘油。
另外，在下述专利文献1中，记载了由苄基甲苯和二甲苯基甲烷构成的
电绝缘油，可知根据所配混的物质、其配混比率，性能发生较大变化。即，
电绝缘油根据所配混的物质而在极少数情况下会引发常理无法预料到的性
能。
另一方面，1-苯基-1-二甲苯基乙烷或1-苯基-1-乙基苯基乙烷由于具有容
易制造、介质击穿电压比较高、介电损耗小等优异的特性，因此被广泛用于
电绝缘油。例如，作为介质击穿电压优异和介电损耗小、以及氧化稳定性特
别优异的电绝缘油组合物，提出了含有1-苯基-1-(2,4-二甲基苯基)乙烷或
1-苯基-1-(2,5-二甲基苯基)乙烷的组合物(参照下述专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-64217号公报
专利文献2：日本特开昭57-50708号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，近年来关于使用了苄基甲苯的电绝缘油的研究主要是预防低温区
域内的晶体析出，设想供给到在低温环境下也具有优异性能的电容器中。
但是，对于大型因而往往设置于室外的产业用电设备，要求即使周围温
度为50℃左右也可使用的性能。换言之，电容器等电设备和可用于其的电绝
缘油要求即使在50℃以上的高温下也可以长期维持高性能。
关于高温下电容器的性能降低的原因之一，可以举出由电绝缘油导致的
对于作为电容器最重要部件之一的电极间的电介质而使用的聚丙烯膜的溶
胀。
近年来的聚丙烯膜为绝缘缺陷少的薄膜，但是为了更可靠地防止介质击
穿而想到了如下的构思：在电极间插入2张薄膜，只要绝缘缺陷部分不重叠，
就不会发生由绝缘缺陷引起的电容器的介质击穿。然而，聚丙烯膜因溶胀导
致体积膨胀，因此发生密度的降低，存在在未浸渗时尚不能称为绝缘缺陷的
水平的轻微缺陷因溶胀而扩大成明显的绝缘缺陷、导致介质击穿的情况。电
容器暴露在高温下的时间越长，越显著发生该问题。
尤其对于油浸电容器的元件，在铝电极间夹持聚丙烯膜后进行卷绕、对
其从卷绕的直径方向施加压力并压扁，从而放入壳体。因此，已卷绕的聚丙
烯膜从外周朝向内周发生曲率半径变化，并且即使在同一周也产生平面部分
和曲面部分，尤其是曲面部分中，即使油浸渗前的阶段也处于施加了某一程
度的应力的状态。在其曲面部分浸渗有电绝缘油时，受到溶胀的影响比平面
部分更多，因此存在曲面部分容易发生缺陷的生成、导致介质击穿的情况。
因此，对于使用聚丙烯膜的电容器中油的选择，应探讨对聚丙烯膜溶胀
的溶胀性、使用溶胀性更低的电绝缘油。该溶胀性低的电绝缘油的开发与提
供高温环境下具有优异性能的电容器等电设备相关。
本发明是鉴于上述现有技术具有的问题而做出的，其目的在于提供可以
在-50℃～65℃的宽温度范围内维持高的介质击穿电压、并且即使在高温下长
时间使用时也可以抑制介质击穿电压的降低的电绝缘油组合物和油浸电设
备。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明提供一种电绝缘油组合物，其包含1,1-二苯
基乙烷和苄基甲苯，上述苄基甲苯中的对位异构体的比率以上述苄基甲苯总
量作为基准计为45质量％以上。
为了开发上述本发明的电绝缘油组合物，本发明人等反复深入地研究，
进行了以下探讨。即，关于苄基甲苯(以下，根据情况简称为“BT”)的各
异构体，对聚丙烯膜溶胀的溶胀性进行研讨，结果可知，难以通过实验来调
查溶胀性。具体而言，可知由于薄膜的膜厚非常薄(20μm以下)且难以去
除附着于薄膜表面的剩余油等，因此难以基于油浸渗后的薄膜重量变化等准
确地评价溶胀性。因此，为了探索理论上的基准进行了探讨，结果应用了汉
森溶解度参数。比较苄基甲苯的各异构体与聚丙烯的溶解度参数值(SP值)
的距离，将SP值的距离作为对聚丙烯膜的溶胀性的指标。比较聚丙烯与苄基
甲苯的各异构体的汉森SP值的距离时，计算出邻-BT为5.61、间-BT为5.80、
对-BT为6.00。可以说评价为SP值距离越大、相容性越低，但在本探讨中将
其解释为SP值距离越大、溶胀性越低。
然而，仅苄基甲苯的各异构体的溶胀性和SP值距离并不一定能够评价电
绝缘油组合物的高温下的性能。另一方面，电绝缘油组合物不仅要求抑制高
温下的溶胀，而且也要求维持低温下的性能，因此关于利用凝固点下降而进
行的低温下的固化防止和低粘度化也进行了反复研究。其结果是，通过组合
使用1,1-二苯基乙烷和苄基甲苯、并且将苄基甲苯中的对位异构体(对-BT)
的比率设为规定的比率以上，从而完成了使上述低温和高温下的特性平衡、
低温下可使用且具有高温下的耐久性的本发明的电绝缘油组合物。根据所述
本发明的电绝缘油组合物，具有上述构成，由此可以在-50℃～65℃的宽温度
范围内维持高的介质击穿电压、并且即使在高温下长时间使用时也可以抑制
介质击穿电压的降低。
本发明的电绝缘油组合物中，上述1,1-二苯基乙烷和上述苄基甲苯的总
含量优选以电绝缘油组合物总量作为基准计为80质量％以上。由此，可以在
-50℃～65℃的宽温度范围内维持更高的介质击穿电压、并且即使在高温下长
时间使用时也可以进一步抑制介质击穿电压的降低。
本发明的电绝缘油组合物优选还含有以电绝缘油组合物总量作为基准
计为0.01～1.0质量％的环氧化合物。由此，可以抑制电绝缘油组合物中的氯
等极性物质成分导致的性能恶化。其结果是，电绝缘油组合物的性能恶化被
抑制，可以在-50℃～65℃的宽温度范围内维持更高的介质击穿电压、并且即
使在高温下长时间使用时也可以进一步抑制介质击穿电压的降低。
本发明的电绝缘油组合物的氯成分优选为50质量ppm以下。由此，电绝
缘油组合物的性能恶化被抑制，可以在-50℃～65℃的宽温度范围内维持更高
的介质击穿电压、并且即使在高温下长时间使用时也可以进一步抑制介质击
穿电压的降低。
本发明还提供浸渗有上述本发明的电绝缘油组合物的油浸电设备。另
外，上述油浸电设备优选为至少一部分使用聚丙烯膜作为电介质的油浸电容
器。这些油浸电设备使用上述本发明的电绝缘油组合物，因此可以在-50℃
～65℃的宽温度范围内维持高的介质击穿电压、并且即使在高温下长时间使
用时也可以抑制介质击穿电压的降低。
发明的效果
根据本发明，可以提供能在-50℃～65℃的宽温度范围内维持高的介质击
穿电压、并且即使在高温下长时间使用时也可以抑制介质击穿电压的降低的
电绝缘油组合物和油浸电设备。本发明的电绝缘油组合物不仅为上述那样的
低温下可使用的电绝缘油组合物，而且为例如对电容器部件的高温下的影响
少、故此可以显著地抑制高温下电容器性能的劣化的电绝缘油组合物。因此，
本发明的电绝缘油组合物为盛行使用聚丙烯膜作为电容器的电介质的当今
实用性极其优异的电绝缘油组合物。
具体实施方式
以下，结合本发明的优选实施方式，对本发明进行详细说明。
本实施方式的电绝缘油组合物包含配混了1,1-二苯基乙烷和苄基甲苯的
二芳基烷烃混合物，上述苄基甲苯中的对位异构体的比率以苄基甲苯总量作
为基准计为45质量％以上。
1,1-二苯基乙烷和苄基甲苯的获得方法没有特别限制，可以使用市售品、
也可以自行制造。关于苄基甲苯，可以按照对位异构体的比率成为上述范围
的方式调整制造方法、也可以将各异构体分别制造之后以所期望的比率混
合。
苄基甲苯中的对位异构体的比率以苄基甲苯总量(全部异构体的总量)
作为基准计为45质量％以上，从更进一步抑制高温下长时间使用时的介质击
穿电压的降低的观点出发，优选为50质量％以上、更优选为52质量％以上、
进一步优选为55质量％以上。另一方面，从使低温下的性能和高温下的性能
平衡良好地提高的观点出发，苄基甲苯中的对位异构体的比率以苄基甲苯总
量作为基准计优选为80质量％以下、更优选为75质量％以下、进一步优选为
70质量％以下。
苄基甲苯中的除对位异构体以外的异构体的比率没有特别限定，从抑制
低温下的结晶化和流动性降低(粘度增加)导致的绝缘性能降低的观点出发，
间位异构体的比率以苄基甲苯总量作为基准计优选为5质量％以上、更优选
为8质量％以上。
电绝缘油组合物中的1,1-二苯基乙烷(1,1-DPE)与苄基甲苯(BT)之
比(1,1-DPE/BT)没有特别限定，从进一步提高低温下的性能的观点出发，
以质量比计优选为0.50以上、更优选为0.55以上、进一步优选为0.58以上。另
外，从充分提高电绝缘油组合物中的对-BT的浓度、进一步提高高温下的介
质击穿电压的观点出发，上述比以质量比计优选为2.5以下、更优选为2.2以
下、进一步优选为2.0以下、特别优选为1.3以下。
另外，电绝缘油组合物中的对-BT的含量没有特别限定，从更进一步抑
制高温下长时间使用时的介质击穿电压的降低的观点出发，以电绝缘油组合
物总量作为基准计优选为13质量％以上、更优选为15质量％以上、进一步优
选为18质量％以上、特别优选为20质量％以上。另一方面，从使低温下的性
能和高温下的性能平衡良好地提高的观点出发，电绝缘油组合物中的对-BT
的含量以电绝缘油组合物总量作为基准计优选为50质量％以下、更优选为45
质量％以下。
电绝缘油组合物可以含有除1,1-二苯基乙烷和苄基甲苯以外的成分，1,1-
二苯基乙烷和苄基甲苯的总含量以电绝缘油组合物总量作为基准计优选为
80质量％以上、更优选为90质量％以上、进一步优选为95质量％以上。通过
将1,1-二苯基乙烷和苄基甲苯的总含量设为上述范围内，可以更高地维持宽
温度范围内的介质击穿电压。
电绝缘油组合物除包含1,1-二苯基乙烷和苄基甲苯以外，还可以包含碳
数12～18的烷基苯、环烷基苯、1,2-二苯基乙烷、二苯基甲烷等2环的芳香族
化合物、烷基萘等多环芳香族化合物等其它的烃。
通常使苄基氯与甲苯反应来制造苄基甲苯，因此电绝缘油组合物中会包
含氯成分。但是，可知氯成分使电绝缘油组合物的性能恶化。因此，电绝缘
油组合物中的氯成分优选为50质量ppm以下、更优选为30质量ppm以下、进
一步优选为10质量ppm以下。通过将氯成分的含量抑制为上述范围，可以抑
制电绝缘油组合物的性能恶化。对于电绝缘油组合物，通过进行白土处理可
去除对电绝缘油组合物的性能产生坏影响的极性物质，但有机氯成分难以通
过白土处理而去除，因此期望在苄基甲苯的制造阶段降低氯浓度。
电绝缘油组合物因含有水等极性物质而使介电损耗角正切变高，介电损
耗角正切高时绝缘性变低，因此作为电绝缘油组合物的性能恶化。为了回避
这些问题，若使电绝缘油组合物与活性白土进行接触而去除水等极性物质，
则介电损耗角正切减小、作为电绝缘油组合物的性能改善。此时所使用的活
性白土没有特别限定。作为活性白土的形状没有特别限定，从实用上的观点
出发，优选成型体。由于利用活性白土不一定能够去除氯成分，因此优选添
加环氧化合物作为氯捕捉剂(氯捕获剂)。该环氧化合物由于与活性白土接
触时会在某一程度上被去除，因此期望在电绝缘油组合物经白土处理之后添
加环氧化合物。
作为环氧化合物，例如可例示出3,4-环氧环己基甲基(3,4-环氧环己烷)
羧酸酯、乙烯基环己烯二环氧化物、3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基(3,4-环
氧基-6-甲基己烷)羧酸酯等脂环式环氧化合物、苯酚酚醛清漆型环氧化合物、
邻甲酚酚醛清漆型环氧化合物等双酚A的二缩水甘油醚型环氧化合物等。作
为环氧化合物的添加量，以电绝缘油组合物总量作为基准计优选为0.01～1.0
质量％、更优选为0.3～0.8质量％。添加量低于0.01质量％时，存在不能充分发
挥捕捉氯成分的效果的倾向，超过1.0质量％时，存在电绝缘油组合物的电特
性变低、在电容器内部产生介电损耗而放热、损害电容器的性能的倾向。
本实施方式的电绝缘油组合物在油浸电设备中可以适宜使用，尤其可以
适宜地用于浸渗到在绝缘材料或电介质材料的至少一部分中使用了塑料薄
膜的油浸电容器中。
作为塑料薄膜，除聚酯膜、聚偏氟乙烯膜等以外，还可以使用聚丙烯膜、
聚乙烯膜等聚烯烃膜等，其中，优选聚烯烃膜。特别优选的聚烯烃膜为聚丙
烯膜。
本实施方式中优选的油浸电容器可以通过将作为导体的铝等的金属箔
和作为上述绝缘材料或电介质材料的塑料薄膜、与根据需要的绝缘纸等其它
材料一起进行卷绕，利用常规方法使电绝缘油组合物浸渗，从而制造。或者，
油浸电容器也可以通过将如下的金属蒸镀塑料薄膜(金属化薄膜)与根据需
要的塑料薄膜或绝缘纸一起进行卷绕，利用常规方法使电绝缘油组合物浸
渗，从而制造，所述金属蒸镀塑料薄膜(金属化薄膜)为在作为上述绝缘材
料或电介质材料的塑料薄膜上利用蒸镀等方法形成铝、锌等的作为导体的金
属层而成的金属蒸镀塑料薄膜(金属化薄膜)。
实施例
以下，根据实施例更具体地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
(实施例1)
如表1所示那样，制备包含1,1-二苯基乙烷(1,1-DPE)35质量％和苄基
甲苯(BT)60质量％的电绝缘油组合物。此处，1,1-DPE以有效成分浓度
(1,1-DPE浓度)为85质量％以上的DPE馏分的形式进行配混，DPE馏分所含
的除1,1-DPE以外的成分在表1中、以其它成分的形式表示。另外，表1中所
示的其它成分的含量是也包括后述的环氧化合物0.65质量％的量。苄基甲苯
使用如下物质：将利用追加试验日本特公平8-8008号公报中记载的参考制造
例而制造得到的苄基甲苯通过蒸馏精密地分离成各异构体，然后通过馏分的
混合而使异构体比为邻位体(邻-BT)3质量％、间位体(间-BT)51质量％、
对位体(对-BT)46质量％的苄基甲苯。另外，其它成分中包含除1,1-二苯基
乙烷和苄基甲苯以外的二苯基甲烷、1,2-二苯基乙烷等2环芳香族化合物、烷
基萘等多环芳香族化合物、碳数12～18的烷基苯类和环烷基苯。对于表1中数
值的单位，氯成分为质量ppm、其它均为质量％。
(实施例2～12和比较例1～6)
将1,1-DPE含量、BT含量、其它成分含量和BT异构体比变更为表1所示
的值，除此以外，与实施例1同样地制备实施例2～12和比较例1～6的电绝缘油
组合物。BT异构体比通过改变与实施例1同样地制造的苄基甲苯的各异构体
的混合比率来调整。
(比较例7和8)
使用表1所示的量的苯基二甲苯基乙烷(PXE)代替1,1-DPE，将BT含量、
其它成分含量和BT异构体比变更为表1所示的值，除此以外，与实施例1同样
地制备比较例7和8的电绝缘油组合物。BT异构体比通过改变与实施例1同样
地制造的苄基甲苯的各异构体的混合比率来调整。
[表1]
＜试验A：基于模型电容器的试验油的评价＞
用于试验的电容器如下所述。使用重叠2张厚度为12.7μm(重量法)的
Shin-EtsuFilmCo.,Ltd.制造的吹塑法聚丙烯膜而成的薄膜作为电介质，使用
铝箔作为电极。按照常规方法将它们卷绕、层叠，由此制作油浸渗用的模型
电容器元件。
该元件具有0.2～0.3μF的静电容量。将该元件放入马口铁制的罐中。罐为
在绝缘体在低温下收缩时能够充分应对的柔软的结构。另外，电极的端部为
保持切条后的原样而没有弯曲的状态。作为从电极至端子进行接线的方法，
与用于高频用电容器的方法相同，制成如下结构：以使电极一端各自从聚丙
烯膜伸出的结构进行卷绕，将伸出的部分集中并与引线进行点焊。
将这样准备好的罐型的电容器按照常规方法进行真空干燥，然后在相同
的真空下浸渗试验油(实施例1～12和比较例1～8的电绝缘油组合物)并封口。
需要说明的是，浸渗时将各试验油预先利用活性白土进行处理之后使用。即，
向试验油(添加下述环氧化合物前的油)中添加10质量％的Mizusawa
IndustrialChemicals,Ltd.制造的活性白土Galleonite(日文：ガレオナイト)
#036，在液温25℃下搅拌30分钟，然后过滤。过滤后，按照以电绝缘油组
合物总量作为基准计为0.65质量％的方式，添加作为氯捕获剂的环氧化合物
(脂环式环氧化合物，商品名：CELLOXIDE2021P，DaicelChemical
Industries,Ltd.制造)，将所得到的电绝缘油组合物作为试验油用于浸渗。
接着，为了使电容器内部的浸渗状况均匀且稳定化，在恒温槽中、以80℃
实施2昼夜的热处理。之后，将电容器在室温下静置5天，然后用AC1270V(相
当于50V/μm)在30℃的恒温槽中进行16小时的通电处理，然后供于试验。
将此称为预通电。
接着，利用规定的通电方法将这些油浸电容器在规定的温度下以交流电
压进行通电，利用下述式(1)由电容器发生了介质击穿的电压和时间求出
介质击穿电压。需要说明的是，规定的温度设为-50℃和80℃。在高温侧时，
实际上要求65℃下的性能，在本试验中在更严苛的条件即80℃下进行评价。
规定的通电方法是指，从电势梯度50v/μm起、以每24小时10v/μm的比率阶梯
式升高通电电压的方法。结果示于表2中。
介质击穿电压(v/μm)＝V+S×(T/1440)…(1)
式(1)中，V表示介质击穿时的通电电压(v/μm)，S表示每24小时的
升高电压(v/μm)，T表示通电电压上升后至介质击穿的经过时间(分钟)。
＜试验B：耐久性试验＞
与供于试验A的电容器同样地制作电容器，准备好实施至预通电为止的
电容器。对于这些模型电容器，在60℃下以1000小时施加试验A中得到的80℃
下的介质击穿电压的90％的电势梯度。对于到1000小时为止发生介质击穿的
电容器，记录其时间；针对直至1000小时为止未发生击穿的电容器，从该阶
段起在80℃下实施与试验A同样的介质击穿试验，从而实施60℃下长时间通
电后的电容器的性能评价(耐久性试验)。另外，利用下述式(2)求出性能
降低率。结果示于表2中。
性能降低率(％)＝{(试验A中的80℃介质击穿电压-试验B中的1000
小时后的80℃介质击穿电压)/试验A中的80℃介质击穿电压}×100…
(2)
[表2]
由表2所示的结果可知，实施例中试验A和试验B两者均得到良好的结
果。由此，可确认实施例的电绝缘油组合物为不仅具有低温下的高性能、而
且即使在高温区域下也具有高的耐久性的电绝缘油组合物。另一方面，比较
例1和7的试验B中，1000小时后的性能降低率大，比较例2～6和8的试验B中，
1000小时以内发生了介质击穿。另外，关于试验B实施后的模型电容器，观
察露出在电容器元件表面的聚丙烯膜，结果，表示聚丙烯膜的体积膨胀的薄
膜表面的褶皱在比较例1～8中显著，而在实施例1～12中其数量和褶皱的程度
很小。
产业上的可利用性
本发明的电绝缘油组合物不仅具有低温区域下的必要性能、而且通过抑
制聚丙烯膜的溶胀性而在高温区域下也具有优异的电特性，作为电容器浸渗
用等在实用上极其有用。