包括至少一种酸阻止剂的变压器油组合物 本发明涉及一种具有改进的稳定性的变压器油组合物。 本发明进一步提供了至少 一种酸清除剂在变压器油组合物中用作一种稳定剂的用途。 本发明进一步涉及至少一种酸 清除剂用于改进变压器油的氧化稳定性的用途。 本发明最后还涉及一种用于产生相应的本 发明的变压器油的方法。
一个变压器是电学工程中的一个部件, 它以低损失将电能或信息在感耦电路之间 传输。从外面看来, 一个变压器的由一个由钢板制成的变压器箱组成。在该箱内是该变压 器的活性部件, 即施加到一个铁芯上的盘管或其线圈。 该铁芯由携带了线圈的多个分支、 以 及完成了磁通路的两个磁轭组成。这种铁芯的组成为一个涂覆的可磁化的铁片。由于这些 片的一个绝缘层 ( 例如水玻璃 ) 位于涡电流的横向, 因此防止了涡电流以及相关联的损失 和发热。 出于绝缘原因, 低电压线圈是位于铁芯的内部并且高电压线圈是位于铁芯的外面。 这些线圈是由用油浸的纸包住的保护件组成的。
一个变压器的所有空腔被填充有一种变压器油用于电绝缘并且用于冷却这些盘 管。
变压器是电力供应中的设备的一些最重要的并且昂贵的部分。 因此在这些部件中 的故障的发生不仅导致了电力供应中断, 并且还导致了经济损失。一个变压器的寿命特别 取决于绝缘材料, 它是从纸获得并产生的。然而这些高度紧凑的纸在一个变压器的运行过 程中分解并且形成水。 这种湿气对旧的变压器的绝缘的效应在变压器故障的研究中已经成 为一个重要的强调之处。
由美国公司 Hartford Steam Boiler Inspection and Insurance Co.(HSB)( 它 提供了针对设备故障的保险 ) 发表的一个报告得到的结论是, 在过去 10 年中, 对于绝缘的 损害构成了变压器故障的第二最频繁原因。 由于被损坏的绝缘而发生故障的变压器的平均 年数是 17.8 年, 并且因此完全低于所设想的 35 至 40 年的寿命。
在变压器中所使用的固体纸绝缘通常是基于纤维素的。当纤维素老化时, 它的聚 合物结构分解并且逐渐将水释放到绝缘油 ( 称为变压器油 ) 中。如果该变压器流体不能吸 收水, 则它仍然在线圈中。
然而, 湿气的出现是不利的, 不仅仅关于降低的绝缘作用, ( 因为水进一步加速了 纤维素的老化 ) 并且进而在自身催化过程中产生水。结果是, 变压器的破坏进一步增加。
在 “自由呼吸式” 变压器中, 另外有可能的是更多的湿气被从大气中吸收。
这种在变压器纤维素的质量上的减少降低了它的电稳定性和机械稳定性两者。 总 的来说, 在变压器油中的含水量越大, 变压器纤维素的机械稳定性的降低越多。
矿物油仅仅具有非常低的吸收湿气的能力。 在变压器纤维素的老化过程中形成的 水的大部分仍然是在线圈中的并且因此降低了变压器的绝缘电阻。 湿气还降低了变压器对 于操作中所出现的机械和电压力的阻力。
此外, 高的湿气水平可以显著地降低矿物油的介电强度。 经过一段时间后, 这导致 了故障和 / 或降低变压器电力的必要性, 并且可能最终引起变压器的完全失效。
在变压器中纤维素的分解是由短链脂肪酸的存在来催化的。 短链脂肪酸最初由于
从用于生产纸的纤维素分解而形成。在变压器油组合物中存在的脂肪酸水平越高, 脂肪酸 分解越快。以化学角度来看, 这个过程因此是自身催化的。当这种分解被推进并且因此引 起一个变压器中的纸破裂时, 在最坏的情况下, 该变压器甚至可以爆炸。
此外, 在变压器中使用的油 ( 称为变压器油 ) 是昂贵的并且因此在由于水和 / 或 脂肪酸的形成的质量损失的情况下应该被再利用。在重复加工变压器油中, 通常去除诸如 水和沉淀物的物质, 并且将变压器油典型地在一个专用机器 ( 称为一个油分离机器 ) 中加 热, 并且通过喷雾在减压下干燥。在此过程中, 将变压器油过滤并且清除既有的沉淀。
不考虑这些重复处理选项, 在改进变压器油的稳定性从而使得总体延长变压器油 的寿命方面存在很大的兴趣, 并且变压器油的重复处理在后期是所要求的或完全不要求 的。
通过一种组合物实现了本发明的目的, 该组合物包括至少一种变压器油, 以及作 为一种添加剂的至少一种酸清除剂。在本发明的背景下, 所使用的酸清除剂可以尤其是碳 二亚胺、 环氧化的甘油三酯, 如环氧化的大豆油以及环氧化的菜籽油 ; 三烷基胺类 ; 二烷基 胺类 ; 吡啶或吡啶衍生物类 ; 二氮杂双环辛烷 ; 以及聚乙烯吡啶。在本发明的一个优选的实 施方案中, 该酸清除剂是至少一种碳二亚胺化合物。 该碳二亚胺化合物优选是一种单体的、 二聚体的或多聚体的碳二亚胺。
根据本发明发现了, 至少一种酸清除剂、 特别是至少一种碳二亚胺化合物的加入 导致了变压器油中已经形成的脂肪酸的清除, 这些脂肪酸如以上所述导致了纤维素分解的 催化并且因此导致了不想要的水形成。 因此, 至少一种酸清除剂、 如至少一种碳二亚胺化合 物的加入导致了变压器中纤维素的自身催化分解的中断, 并且因此还导致了在变压器油组 合物中形成的水的减少。这些酸清除剂、 如碳二亚胺在本发明的背景下因此稳定了变压器 油组合物并且因此增加了变压器的寿命以及变压器油组合物的使用寿命。
根据本发明提供的酸清除剂、 如碳二亚胺与脂肪酸有选择地进行反应。它们因此 降低了在老化的变压器纤维素中的脂肪酸含量, 这些脂肪酸进而催化了纤维素到水的分 解。
在本发明的背景下, 一种酸清除剂因此应理解为是指能够抑制从纤维素形成脂肪 酸的任何化合物, 或能够至少将脂肪酸在变压器油中的浓度保持恒定 ( 优选降低它 ) 的化 合物。
在本发明的背景下, 稳定一种变压器油组合物尤其应理解为是指变压器油组合物 的电绝缘特性和热消除特性被保持了比没有加入的情况更长的时间。
更具体地, 通过一种酸清除剂稳定一种变压器油组合物应理解为是指该酸清除 剂、 如碳二亚胺能够清除组合物中存在的脂肪酸并且能够将组合物中的水含量保持恒定、 优选降低它。
此外, 通过一种酸清除剂稳定一种变压器油组合物还应理解为是指这些变压器油 组分被保护免受腐蚀。
根据本发明特别优选的碳二亚胺酸清除剂首先在以下详细描述。
碳二亚胺化合物
对于一种碳二亚胺化合物作为创造性的加入物的要求首先涉及它在变压器油组 合物中的溶解度, 该变压器油例如可以是酯基油或矿物油。这些碳二亚胺化合物在 60℃的温度下优选具有的在相应的变压器油中的溶解度为按质量计 0.001%至 2.5%、 更优选按 质量计 0.1%至 1%、 尤其是按质量计 0.2%至 0.5%。
此外, 该碳二亚胺化合物应该在变压器油组合物中具有长期稳定性。这种长期稳 定性应该在使用变压器油的条件下使用, 即尤其在湿气的存在下以及在同样使用变压器油 的温度下。因此它在以下情况下时是尤其优选 : 当有待根据本发明使用的碳二亚胺化合物 在一种 60℃下使用的变压器油中具有长期稳定性并且具有的水含量优选是在矿物油的情 况下至多 30ppm 并且在酯基的绝缘油的情况下至多 400ppm 时。
此外, 碳二亚胺化合物应该是使得它们与短链酸、 特别是与乳酸和 / 或丁酸快速 地并且有选择地反应。
根据本发明优选使用的碳二亚胺化合物关于它的化学结构首先是不受到任何具 体的要求, 条件是该碳二亚胺能够出于本发明的目的稳定变压器油组合物, 即更具体地能 够与变压器油中存在的脂肪酸进行反应。
在本发明中可以使用的碳二亚胺化合物可以是通过通常已知的方法合成的那些。 该化合物可以例如通过使用一种有机磷化合物或一种有机金属化合物作为一种催化剂在 不小于约 70℃的温度下不使用任何溶剂或不使用一种惰性溶剂来进行不同的聚异氰酸酯 的脱羧 - 缩合反应来获得。 上述碳二亚胺化合物中存在的单碳二亚胺化合物的实例是二环己基碳二亚胺、 二 异丙基碳二亚胺、 二甲基碳二亚胺、 二异丁基碳二亚胺、 二辛基碳二亚胺、 叔丁基异丙基碳 二亚胺、 2, 6- 二异丙基亚苯基碳二亚胺、 联苯碳二亚胺、 二 - 叔丁基碳二亚胺以及二 -β- 萘 基碳二亚胺, 其中二环己基碳二亚胺或二异丙基碳二亚胺就工业实用性而言是特别优选 的。
用于制备碳二亚胺类的相应方法以及相应地合适的化合物描述在例如 US2,941,956、 JP-B-47-33279、 J.Org.Chem.28, 2069-2075(1963) 以及 Chemical Review, 1981, Vol.81, No.4, pages 619to 621 中。
作为一种用于制备聚碳二亚胺化合物的起始材料的一种有机二异氰酸酯包括例 如芳香族二异氰酸酯、 脂肪族二异氰酸酯、 脂环族二异氰酸酯、 或它们的一种混合物, 并 且尤其包括例如萘 1, 5- 二异氰酸酯、 二苯甲烷 4, 4 ′ - 二异氰酸酯、 二苯二甲基甲烷 4, 4′ - 二异氰酸酯、 亚苯基 1, 3- 二异氰酸酯、 亚苯基 1, 4- 二异氰酸酯、 甲代亚苯基 2, 4- 二异 氰酸酯、 甲代亚苯基 2, 6- 二异氰酸酯、 甲代亚苯基 2, 4- 二异氰酸酯和甲代亚苯基 2, 6- 二 异氰酸酯的一种混合物、 六亚甲基二异氰酸酯、 环己烷 -1, 4- 二异氰酸酯、 苯二甲基二异氰 酸酯、 异佛尔酮二异氰酸酯、 二环己基甲烷 -4, 4′ - 二异氰酸酯、 甲基环己烷二异氰酸酯、 四甲基苯二甲基二异氰酸酯、 2, 6- 二异丙基亚苯基异氰酸酯以及 1, 3, 5- 三异丙苯 -2, 4- 二 异氰酸酯。
此外, 在上述聚碳二亚胺化合物的情况下, 它的聚合度可以通过使用能够与该聚 碳二亚胺化合物的终端的异氰酸酯基团反应的一种化合物 ( 如单异氰酸酯 ) 来充分地控制 到一个合适的水平。
用于通过保护聚碳二亚胺化合物的端基来控制聚合度的这种单异氰酸酯包括苯 基异氰酸酯、 甲苯基异氰酸酯、 二甲基苯基异氰酸酯、 环己基异氰酸酯、 丁基异氰酸酯以及 萘基异氰酸酯。
此外, 用于通过保护聚碳二亚胺化合物的端基来控制聚合度的末端保护剂不限于 上述单异氰酸酯, 并且包括具有能够与异氰酸酯反应的活性氢的化合物, 例如 (i) 具有 -OH 基团的一种脂肪族、 芳香族或脂环族的化合物, 如甲醇、 乙醇、 苯酚、 环己醇、 N- 甲基乙醇胺、 低聚 - 或聚和的乙二醇单甲醚以及低聚 - 或聚和的丙二醇单烷基醚、 脂肪醇和油醇 ; (ii) 具有= NH 基团的一种化合物, 例如二乙胺以及二环己胺 ; (iii) 具有= NH2 基团的一种化合 物, 如丁胺以及环己胺 ; (iv) 具有 -COOH 基团的一种化合物, 如琥珀酸、 苯甲酸以及环己烷 羧酸 ; (v) 具有 -SH 基团的一种化合物, 如乙基硫醇、 烯丙基硫醇以及苯硫酚 ; 以及 (vi) 具 有环氧基团的一种化合物。
上述有机二异氰酸酯的脱羧 - 缩合反应是在一种适合的碳二亚胺化催化剂的存 在下进行。 要使用的优选的碳二亚胺化催化剂是一种有机磷化合物和一种有机金属的化合 物 [ 由通式 M-(OR)4 表示的一种化合物, 其中 M 是钛 (Ti)、 钠 (Na)、 钾 (K)、 钒 (V)、 钨 (W)、 铪 (Hf)、 锆 (Zr)、 铅 (Pb)、 锰 (Mn)、 镍 (Ni)、 钙 (Ca)、 以及钡 (Ba) 等 ; R 是具有 1 至 20 个碳 原子的一个烷基基团或芳基基团 ] ; 并且从活性的观点看给予特别优选的, 在有机磷化合 物之中它是环磷烯氧化物 (phospholene oxide) 并且在有机金属的化合物之中它是钛、 铪 以及锆的醇化物。 应该进一步提及的是强碱类, 例如碱金属或碱土金属氢氧化物或氧化物、 醇化物以及苯酚盐。 上述环磷烯氧化物具体地包括 3- 甲基 -1- 苯基 -2- 环磷烯 1- 氧化物、 3- 甲 基 -1- 乙基 -2- 环磷烯 1- 氧化物、 1, 3- 二甲基 -2- 环磷烯 1- 氧化物、 1- 苯基 -2- 环磷烯 1- 氧化物、 1- 乙基 -2- 环磷烯 1- 氧化物、 1- 甲基 -2- 环磷烯 1- 氧化物以及它们的双键异 构体。在这些之中, 3- 甲基 -1- 苯基 -2- 环磷烯 1- 氧化物由于其容易的工业可获得性是给 予特别优选的。
该碳二亚胺化合物尤其是 4, 4′ - 二环己基 - 甲烷碳二亚胺 ( 聚合度= 2 至 20)、 四甲基苯二甲基碳二亚胺 ( 聚合度= 2 至 20)、 N, N- 二甲基苯基碳二亚胺 ( 聚合度= 2 至 20) 以及 N, N′ - 二 -2, 6- 二异丙基亚苯基碳二亚胺 ( 聚合度= 2 至 20) 等, 并且它不被明 确地限制, 只要该化合物在具有这种功能的分子中具有至少一个碳二亚胺基团。
在本发明的背景下合适的碳二亚胺类特别地是单体的、 二聚体的、 或多聚体的碳 二亚胺。
以下详细说明了碳二亚胺化合物的一些优选的形式。
在一个第一形式中, 在本发明的背景下, 使用了一种单体的碳二亚胺。
在本发明的构型中, 该碳二亚胺优选具有以下通式 (I)
其中 R1 至 R4 基各自独立地是一个直链或支链的 C2- 至 C20- 烷基、 一个 C2- 至 C20- 环 烷基、 一个 C6- 至 C15- 芳基或一个 C6- 至 C15- 芳烷基。对于 R1 至 R4 基团, 给予优选是 C2-C20 烷基和 / 或 C2-C20 环烷基。 1 4
对于 R 至 R 基团, 给予特别优选的是 C2-C20 烷基。
C2-C20 烷基和 / 或 C2-C20 环烷基基团在本发明的背景下应理解为尤其是指乙基、 丙 基、 异丙基、 仲丁基、 叔丁基、 环己基、 以及十二烷基的基团, 其中异丙基是给予特别优选的。
C6-C15 芳基和 / 或 C6-C15 芳烷基的基团在本发明的背景下应理解为尤其是指苯 基、 甲苯基、 苄基、 以及萘基的基团。
一种相应的碳二亚胺是从 Rhein Chemie Rheinau GmbH 在名称 I或8500、I LF 下可商购的。由 Rasching 作为名称 Stabilisator 3000、7000、 以及 7000A 销售的产品在本发明的背景下也可以使用。
在一个第二形式中, 在本发明的背景下, 使用了一种多聚体的碳二亚胺。
一种相应的多聚体的碳二亚胺具有以下通式 (II)
R’ -(-N = C = N-R-)n-R” (II)
其中
R 是一个芳香族的、 脂肪族的、 脂环族的或芳代脂肪族的基团, 它在一个芳香族的 或芳代脂肪族的基团的情况下在相对于携带该碳二亚胺基团的芳香碳原子的一个邻位、 优 选同时在两个邻位可以携带具有至少 2 个碳原子的脂肪族的和 / 或脂环族的取代基, 这些 取代基优选是具有至少 3 个碳原子的支链的或环脂肪族的基团, 特别是异丙基基团, R‘是芳基、 芳烷基或 R-NCO、 R-NHCONHR1、 R-NHCONR1R2 以及 R-NHCOOR3,
R“是 -N = C = N- 芳基、 -N = C = N- 烷基、 -N = C = N- 脂环族的、 -N = C = 1 1 2 3 N- 芳烷基、 -NCO、 -NHCONHR 、 -NHCONR R 或 NHCOOR ,
其中, 在 R‘和 R“中, 独立地, R1 和 R2 是相同的或不同的并且各自是一种烷基、 环 3 1 烷基或芳烷基的基团, 并且 R 具有 R 的这些含义中的一个或者是一种聚酯或聚酰胺的基 团, 并且
n 为从 1 至 5000、 优选从 1 至 500 的一个整数。
在这些多聚体的碳二亚胺的第一优选的实施方案中, R 是一个芳香族或芳代脂肪 族的基团, 它在相对于携带该碳二亚胺基团的芳香碳原子的至少一个邻位、 优选在两个邻 位携带了具有至少 2 个碳原子的脂肪族和 / 或脂环族的取代基, 这些取代基优选是具有至 少 3 个碳原子的支链的或环的脂肪族的基团, 尤其是异丙基基团。
特别适合的碳二亚胺是具有通式 (I) 和 (II) 的那些, 它们在相对于碳二亚胺基团 的这个芳香族或芳代脂肪族基团的这些邻位上是异丙基取代的, 并且它们在相对于碳二亚 胺基团的对位上同样是异丙基取代的。
在这些多聚体的碳二亚胺的第二优选的实施方案中, R 是通过一个 C1-C8 烷基、 优 选通过一个 C1-C4 烷基被键合至碳二亚胺基团 (-N = C = N-) 上的一个芳香族基团。
此外, 还有可能使用多聚体的脂肪族碳二亚胺类, 例如基于异佛尔酮二异氰酸酯 或 H12-MDI( 氢化的 MDI), 它们是从 Nisshinbo 可获得的。
为了制备具有通式 (I) 或 (II) 的碳二亚胺和 / 或聚碳二亚胺, 有可能使用单异氰 酸酯类和 / 或二异氰酸酯类, 这些单异氰酸酯类和 / 或二异氰酸酯类是在升高的温度 ( 例 如在 40℃至 200℃下 ) 下在多种催化剂的存在下通过缩合作用去除二氧化碳进行转化而形 成相应的碳二亚胺类。 适合的方法描述在 DE-A-11 30 594 以及在 FR 1 180 370 中。 所发现
的有用的催化剂例如是强碱或磷化合物。 给予优选的是使用环磷烯氧化物类 (phospholene oxide)、 磷 杂 咪 唑 烷 类 (phospholidine) 或 二 乙 氧 磷 酰 硫 胆 碱 氧 化 物 类 (phospholine oxide)、 还以及相应的硫化物。 此外, 所使用的催化剂可以是叔胺类、 碱金属化合物、 羧酸金 属盐类以及非碱性的有机金属化合物。
所有的异氰酸酯是适用于制备所使用的碳二亚胺类和 / 或聚碳二亚胺类, 在本发 明的背景下给予优选使用基于 C1-C4- 烷基 - 取代的芳香族异氰酸酯类的碳二亚胺类和 / 或 聚碳二亚胺类, 例如像 : 2, 6- 二异丙基苯基异氰酸酯、 2, 4, 6- 三异丙基苯基 -1, 3- 二异氰酸 酯、 2, 4, 6- 三乙基苯基 -1, 3- 二异氰酸酯、 2, 4, 6- 三甲基苯基 1, 3- 二异氰酸酯、 2, 4′ - 二 异氰酰二苯甲烷、 3, 3′, 5, 5′ - 四异丙基 -4, 4′ - 二异氰酰二苯甲烷、 3, 3′, 5, 5′ - 四乙 基 -4, 4′ - 二异氰酰二苯甲烷、 四甲基二甲苯二异氰酸酯或它们的混合物, 以及基于被取 代芳烷基的, 如 1, 3- 二 (1- 甲基 -1- 异氰酸基乙基 ) 苯。特别优选的是这些碳二亚胺和 / 或聚碳二亚胺是基于 2, 4, 6- 三异丙基苯基 1, 3- 二异氰酸酯。
当聚碳二亚胺是从异氰酸酯类来制备的时, 聚碳二亚胺还可以仍然包含有反应性 的 NCO 基团以及络合的单体异氰酸酯。
这些含 NCO 的聚碳二亚胺类能以这样一种方式进行改性, 即用反应性的、 含氢的 化合物 ( 如醇类、 酚类、 或胺类 ) 以消除存在的这些异氰酸酯基团 ( 参见 DE 11 56 401A 以 及 DE 24 19 968A)。在此方面, 还必须更特别地提及使用聚丙二醇单烷基醚以及脂肪醇和 油醇的基团用于封端。
具有通式 (II) 的多聚体的碳二亚胺还可以用多种异氰酸酯化合物进行封端。
在本发明的背景下的多聚体的碳二亚胺是从 Rhein Chemie Rheinau GmbH 在名称 P、
P100、P200 或P400 下可商购的。在本发明的背景下还可以使用由 Rasching 作为名称 Stabilisator 2000、 9000、 以及 11000 销售的产品。 在本发明的背景下, 碳二亚胺还可以作为几种碳二亚胺的一种混合物来使用。
在本发明的另一个实施方案中, 还可能使用不同碳二亚胺的一种混合物。在使用 碳二亚胺类的一种混合物时, 所使用的这些碳二亚胺类可以是选自下组, 该组为 : 单体的、 二聚体的、 或多聚体的碳二亚胺类, 提及了关于单体的碳二亚胺类以及多聚体的碳二亚胺 类参见以上关于具有通式 (I) 和 (II) 的化合物的评述。
此外, 在本发明的背景下优选的是当使用含有一个减小的含量的游离异氰酸酯的 碳二亚胺类时。优选的碳二亚胺优选包含按重量计小于 1%的游离异氰酸酯。
此外, 还有可能使用其他酸清除剂连同碳二亚胺。
本发明的变压器油可以包括至少一种碳二亚胺, 以一个宽范围变化的量加入。然 而出于效率的原因, 优选的是该至少一种碳二亚胺是以基于本发明的变压器组合物的按重 量计至少 0.01%的量存在于该组合物中的。出于经济方面的原因, 基于本发明的变压器组 合物按重量计超过 10%的在该变压器油组合物中的至少一种碳二亚胺的量是没有兴趣的。
在本发明的一个特别优选的实施方案中, 该至少一种碳二亚胺在本发明的组合物 中的量是按重量计 0.01%至 10%、 更优选按重量计 0.05%至 5%, 特别是按重量计 0.1%至 1.5%, 在每种情况下都是基于本发明的变压器组合物。
还有可能使用酸清除剂、 尤其是碳二亚胺作为一种母料, 在这种情况下, 该酸清除 剂可能以高浓度溶解在一种变压器油中并且在应用中被稀释。现在以下更详细地描述了本发明组合物中优选使用的变压器油 :
变压器油
在本发明的背景下, 有可能使用任何变压器油。当变压器油符合规范 IEC 61099 : 1992 时是优选的。文件 “出于电的目的对于未使用的合成的有机酯的规范” 是一种通用标 准, 其中定义了出于电的目的对于新合成的有机酯的需求。
通常, 该变压器油是选自下组, 该组由以下各项组成 : 基于矿物油的油类、 基于酯 类的油类、 以及基于甘油三酯的油类。
当所使用的变压器油是矿物油时, 这些矿物油优选是根据基础油 ATIEL-API 分类 的组 III 的流动的环烷的低硫基础油, 具有良好的低温和氧化特性。相应的矿物油例如从 Nynaes(Sweden) 以商标名 或从 Shell 以商标名 Shell Diala D 可得。这些变压器 油符合 IEC 60296 : 2003-“用于电工学应用的流体 - 用于变压器和开关设备的未用的矿物 绝缘油” 。
当存在对于具有低可燃性的并且是可生物降解的并且展示出相对高吸水率的变 压器油的要求时, 给予优选使用基于分支的或支链的饱和的流动的多元酯 ( 优选与低酸 数 ) 的变压器油。它的实例是由 M&J 以商标名 的是大豆油、 菜籽油或向日葵油。 在本发明的一个优选的实施方案中, 该变压器油是具有以下通式 (III) 的一种三 羟甲基丙烷酯 (TMP)
出售的系统。在这种情况下同样适合相应的三羟甲基丙烷酯是从德国专利申请 DE 10 2004 025 939A1 已知的。在以 上通式 (III) 中, R1、 R2 和 R3 基是相同的或不同的并且各自是一种具有 5 到 11 个碳原子的 直链或支链烷基。在本发明的另一个优选的实施方案中, R1、 R2 和 R3 基是相同的或不同的 并且各自是一种具有 7 到 9 个碳原子的直链或支链烷基。
具有通式 (III) 的三羟甲基丙烷酯 (TMP) 的特征在于在 40℃下小于 23mm2/s 的一 个粘度以及高于 300℃的一个燃烧点。这些酯因此出色地适合用作一种电介质绝缘流体用 于变压器。
这种低粘度可以通过选择酯化作用中的酸组分来实现。在化学式 (I) 中的 R1、 R2 和 R3 基由具有 5 到 11 个碳原子的直链或支链烷基组成。给予优选的是使用具有直链或支 链烷基的基团, 该烷基基团具有 7 到 9 个碳原子。这些基团必须是饱和的从而达到必要的 氧化稳定性。有可能多元醇酯中的所有的基团是相同的、 仅仅两个基团是相同的或所有它 们是不同的。给予优选的是具有 7 到 9 个碳原子的基团的分布, 这些碳原子出现在三羟甲 基丙醇与 C8- 至 C10- 脂肪酸的一种酸混合物的酯化中, 其中燃烧点必须是大于 300℃并且粘 2 度达到所述的优选范围 ( 在 40℃下小于 23mm /s)。碳原子的数目越大, 燃烧点越高, 但是 1 2 3 粘度越高。由于这些值以相反方向延伸, 对于每对值, 存在 R 、 R 以及 R 基团的最优碳链长 度分布。
这种类别的三羟甲基丙烷酯符合标准 IEC61099 的要求并且它们是通过 German Federal Environment Agency(UBA, Berlin) 来分类的并且对于水是没有危险的 (NWG)。
在本发明的另一个实施方案中, 该变压器油还可以是一种季戊四醇基酯。此类基 于酯的变压器油在市场上例如作为 7131 是已知的。以没有加入的形式, 然而这些 变压器油导致了酸从绝缘纸形成并且因此导致了水的形成, 它进而导致了变压器的严重损 坏。
除了已经涉及的由于碳二亚胺在变压器油中的酸清除剂作用的稳定效应之外, 这 些碳二亚胺还与铜、 铅、 锡和锌协同地作用, 这是通过防止变压器中使用的这些金属的腐蚀 并且因此保护了与这些金属接触的变压器油免于老化。 本发明的协同效应尤其是当纸中存 在缺陷并且线圈与变压器油开始接触时发生。 本发明的协同效应在包括铜作为材料的线圈 的情况下是尤其有利的。
本发明的变压器油组合物可以额外地包括对于这种使用领域常规的另外的添加 剂。例如, 这些可以是抗氧化剂或金属减活化剂。
在一个另外的实施方案中, 本发明的组合物因此额外地包含按重量计 0.005%至 1.0%的抗氧化剂和 / 或按重量计 0.01%至 2.0%的金属减活化剂, 在每种情况下都基于该 变压器油。 抗氧化剂的优选的量是在按重量计 0.1 %与 0.5 %之间、 并且特别是按重量计 0.1%, 基于该变压器油。
金属减活化剂的优选的量是在按重量计 0.1%与 1.0%之间、 并且特别是按重量 计 0.1%, 基于该变压器油。
抗氧化剂优选是选自下组, 该组由以下各项组成 : 二羟基甲苯、 氢醌、 4- 叔丁基邻 苯二酚、 萘酚、 苯基萘胺、 二苯胺、 苯基硫醚、 生育酚以及所列的这些物质的混合物。一种合 适的抗氧化剂特别是 2, 6- 二 - 叔丁基羟甲苯 (BHT), 它是由 Lanxess Deutschland GmbH 以
商标名来出售的。 金属活化剂优选是选自下组, 该组由以下各项组成 : 有机杂化合物如三唑、 甲苯基 三唑、 二巯基噻二唑以及所列的这些物质的混合物。
本发明另外涉及用于生产一种相应的本发明的变压器油组合物的方法, 是通过将 该变压器油与至少一种酸清除剂、 特别是至少一种碳二亚胺进行混合。 为此目的, 将酸清除 剂加入到该变压器油中, 将得到的组合物任选地加热并且用标准设备将酸清除剂搅入到该 变压器油中。在变压器油的常规操作温度下 ( 大约 60℃ ), 通常同样将该酸清除剂溶解到 该变压器油中, 并且从而还可能用加热和 / 或搅拌将该添加剂分散到该变压器油中 ( 在使 用它之前 )。
本发明另外涉及了至少一种酸清除剂、 特别是一种碳二亚胺在变压器油组合物中 用作一种稳定剂的用途。关于碳二亚胺和该变压器油组合物, 参照以上的评论。
本发明另外特别涉及了至少一种碳二亚胺在该变压器油组合物中作为一种酸清 除剂的用途。关于至少一种碳二亚胺以及变压器油的描述, 参照以上的评论。
本发明进一步尤其涉及了至少一种碳二亚胺用于保护变压器免受腐蚀的用途。 关 于至少一种碳二亚胺以及变压器油的描述, 参照以上的评论。
根据本发明提供的碳二亚胺可以或者被加入到首次使用的新的变压器油中或者
被加入到已经使用过的变压器油中。 更具体地, 还有可能加入根据本发明提供的酸清除剂、 特别是碳二亚胺作为添加剂到已经再生的变压器油中。
用于将使用过的变压器油再生的相应方法本身对于本领域的普通技术人员是已 知的, 并且对于这个主题参照广泛已知的现有技术。
本发明进一步提供了包括上述变压器油组合物的变压器。 这些变压器可以是电源 变压器、 配电变压器、 架空变压器、 抽头变换器或转换开关。
通过以下实例展示了本发明, 而并被这些实例限制。
工作实例 :
关于老化特征检查了以下样品 :
样品 1 : 按重量计 100%的 Diala D( 对比实例 ) 以及
样品 2 : 按重量计 100%的 Shell Diala D+1% RC 8500( 具有通式 I 的 一种碳二亚胺, 其中 R1、 R 2、 R3 和 R4 =异丙基, 它们从 Rheinchemie Rheinau GmbH 可得 ) 作 为一个本发明的实例。
在 20 重量的绝缘纸 ( 来自 Weidmann Plastics Technology AG) 的存在下将样品 1 和 2 在一个封闭的容器中在 145℃下老化 40 天的一段时间。 将绝缘纸的与老化相关的解聚作用 ( 对于 DIN EN 60450 确定的 ) 取作对于推进 的老化的一个量度。图 1 以图形形式显示了结果。随时间测量了聚合程度。明显的是, 碳 二亚胺的加入减慢了绝缘纸从开始的解聚作用。