具有降低的流注速度的介電流體的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于電絕緣的液體組合物，包含介電流體和添加劑，所述添加劑溶解在介電流體中，并且所述添加劑具有的第一激發(fā)能低于介電流體的第一激發(fā)能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有降低的流注速度的介電流體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電氣和/或電力設(shè)備的介電流體，制備所述流體的方法，包含所述流體的電氣裝置和/或電力裝置，以及所述介電流體的用途。
【背景技術(shù)】[0002]絕緣的介電流體用于電氣裝置中，如變壓器、電容、開(kāi)關(guān)設(shè)備、套管等，并且具有許多功能。介電流體作為分離裝置內(nèi)的高電壓部分和接地部件之間的電絕緣介質(zhì)起作用，并且用作冷卻介質(zhì)以傳遞在載流導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量。另外，所述流體提供了監(jiān)測(cè)變壓器在運(yùn)行期間的健康狀況的媒介。
[0003]除了如上所述基本的功能外，絕緣流體還應(yīng)當(dāng)遵守其它必須和期望的要求。所述流體應(yīng)當(dāng)具有高效率、長(zhǎng)壽命和最小的環(huán)境影響。此外，所述流體必須與在電氣設(shè)備內(nèi)使用的材料相容，并且不應(yīng)當(dāng)對(duì)人員的健康和安全構(gòu)成威脅。實(shí)踐中，絕緣流體應(yīng)當(dāng)滿足各種物理、電氣和化學(xué)特性，并且所有的這些特性通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行控制，其中規(guī)定了每個(gè)重要特性的最小要求。
[0004]傳統(tǒng)上，已經(jīng)將基于石油的油用作為油填充變壓器內(nèi)的絕緣流體，主要是因?yàn)榕c低粘度、低傾點(diǎn)、低介電強(qiáng)度、容易獲得以及低成本有關(guān)的有利特性。在最近的二十年間，變壓器行業(yè)經(jīng)歷了數(shù)次變革。市場(chǎng)上對(duì)于具有長(zhǎng)期性能的緊湊和高效的變壓器的需求與腐蝕性硫和油質(zhì)量的問(wèn)題結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生了提高變壓器油的特性的需求。此外，嚴(yán)格的對(duì)于健康和安全的環(huán)境法規(guī)已經(jīng)穩(wěn)步推進(jìn)，并且在變壓器火災(zāi)或斷電情況中巨大的不利風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)引起了高度關(guān)注。考慮到這些因素，自1990年開(kāi)始已經(jīng)付諸了巨大的研究和開(kāi)發(fā)來(lái)尋找礦物油的替代物。
[0005]在幾種通常已知的選擇中，例如基于酯的流體、硅氧烷流體、氯代苯、全氯乙烯、聚a -烯烴等，基于酯的流體(合成的和天然的二者)是極佳的礦物油替代物，主要是因?yàn)樗鼈兏叨瓤缮锝到饽芰?較低的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn))和高閃點(diǎn)和燃點(diǎn)值(高火災(zāi)安全因素)。此外，主要成分為甘油三酸酯的基于植物油的天然酯由于其可再生性因而是優(yōu)選的。
[0006]因此，本領(lǐng)域中對(duì)改善用于電力和/或電氣設(shè)備中的基于酯的流體、并且更具體地基于甘油三酸酯的流體的性能存在大量的需求，從而替代在行業(yè)內(nèi)所目前使用的相當(dāng)不利的絕緣流體。
[0007]一般地，所有的植物油相比于礦物油均具有高粘度。如果變壓器必須在更高的電壓下運(yùn)行，那么偶爾就可能需要通過(guò)泵使油在變壓器內(nèi)循環(huán)。那么，基于植物的液體的高粘度對(duì)于變壓器設(shè)計(jì)提出了幾個(gè)挑戰(zhàn)，尤其是在冷卻方面。這就導(dǎo)致對(duì)于基于植物的流體來(lái)說(shuō)更低粘度值的要求。
[0008]可生物降解的基于天然酯的流體與礦物油相比具有高傾點(diǎn)溫度，這一點(diǎn)在包含所述流體的電氣裝置必須在極冷的環(huán)境下運(yùn)行的情況下被認(rèn)為是主要缺陷，該問(wèn)題在更高的額定電壓下尤其突出。此外，低傾點(diǎn)可以導(dǎo)致流體介電和/或其它特性的變化以及浸潰這種流體的固體絕緣性的變化。這進(jìn)而迫使變壓器設(shè)計(jì)上的改變，由此可能導(dǎo)致制造成本提高。因此，非常低的傾點(diǎn)對(duì)于植物油而言是所期望的。
[0009]為了執(zhí)行電氣絕緣功能，絕緣流體必須進(jìn)行設(shè)計(jì)以承受根據(jù)電氣裝置的設(shè)計(jì)規(guī)格的期望電氣應(yīng)力。
[0010]電流注(streamer)為低密度導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形式的預(yù)擊穿現(xiàn)象，低密度導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在用大約IXlO8 (V/m)或更大量級(jí)的電場(chǎng)過(guò)載的流體區(qū)域中形成。一旦流注形成，其趨于延伸，從起始點(diǎn)朝向接地點(diǎn)生長(zhǎng)。流注發(fā)展的程度依賴于引起它的電激發(fā)的性質(zhì)。持續(xù)的過(guò)度激發(fā)可以導(dǎo)致流注橋接其起始點(diǎn)和地面之間的流體間隙。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，將形成電弧并發(fā)生電氣擊穿。流注可以由于正和負(fù)激發(fā)二者形成(Sullivan, Thesis (Ph.D.), Massachusetts Institute of Technology, Dept, of Electrical Engineering andComputer Science, 2007)。
[0011]在AC (50/60Hz)和閃電脈沖(1.2/50ii s)下的介電擊穿耐壓被認(rèn)為是電氣絕緣方面最為重要的參數(shù)。介電擊穿耐壓(擊穿電壓)可以定義為在特定形狀并相互以一定距離放置的兩個(gè)電極之間的油中獲得閃絡(luò)所需要的電壓。AC電壓為電源的線頻率(根據(jù)居住地區(qū)為50或60Hz)。閃電脈沖(LI)擊穿電壓模擬雷擊，并且通常使用1.2微秒使波提高達(dá)到90%振幅，隨后在50微秒后降回至50%振幅。規(guī)定如何執(zhí)行這些測(cè)試的兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D1816 (主要用于AC)和ASTMD3300 (用于脈沖電壓)。該標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明了測(cè)試所要求的電極類(lèi)型和間隙距離。
[0012]與閃電脈沖(LI)擊穿現(xiàn)象相關(guān)的參數(shù)之一是流注從起始點(diǎn)傳播至地面的速度。與LI流注速度相關(guān)的重要參數(shù)是加速電壓(Va)，其可以定義為L(zhǎng)I流注速度加速至非常高的值時(shí)的電壓。
[0013]圖1大體上說(shuō)明了天然酯電介質(zhì)液體和礦物油之間流注速度的差別。天然酯具有約140kV的平均擊穿電壓(Vb)，在其之上，觀察到流注速度急驟地加速。所以，實(shí)際上，在酯液體的情況中Va與Vb是一致的， 即Va/Vb的比值接近I。在另一方面，在礦物油的情況中，Va/Vb的比值為約1.5，其要高得多。另外，礦物油的擊穿電壓與酯液體相比也更高。
[0014]對(duì)于電氣裝置的高安全因素來(lái)說(shuō)，期望具有緩慢流注速度，即高擊穿電壓和更高的va/vb比值。在這方面中。酯流體并不會(huì)表現(xiàn)為類(lèi)似于傳統(tǒng)的礦物油。酯介電流體通常具有快速的LI流注速度，通常高于100km/s (Duy.等，IEEE Transactionson Dielectrics and Electrical Insulation, 2009,第 16 卷，6，第 1582 - 1594 頁(yè),和 Rongsheng L.等,IEEE Conference on Electrical Insulation and DielectricPhenomena, (CEIDP) 2009, 18-21 十月 543-548，ISSN:0084-9162)。因此，在設(shè)計(jì)利用酯流體的電氣裝置時(shí)需要特別小心。
[0015]通過(guò)添加添加劑來(lái)改善在變壓器內(nèi)使用的酯油的特性在本領(lǐng)域中是已知的。用于酯油的常用添加劑為抗氧劑、傾點(diǎn)下降劑和金屬鈍化劑(例如參見(jiàn)US6，274，067)。
[0016]此外，在國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)W02008/071704中，公開(kāi)了用于電氣或者電磁設(shè)備的絕緣液體，其中，所述液體包含載體液體和納米顆粒。納米顆粒優(yōu)選具有10_5至105S/cm的電導(dǎo)率，從而降低正流注的流注速度。
[0017]美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2011/232940同樣公開(kāi)了絕緣液體，其包括酯液體和加入酯液體的添加劑，所稱(chēng)由此降低了快速電流注的形成。然而，沒(méi)有提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)支持這一點(diǎn)。
[0018]目前對(duì)改善酯基介電流體的LI流注速度存在巨大的需求，從而提高與酯基介電流體一起使用的電氣裝置的安全性和性能。
[0019]發(fā)明概沭
[0020]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供用于電氣裝置的介電流體，例如基于酯的液體，其具有降低的LI流注速度。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了用于電氣絕緣的液體組合物，其包含介電流體和添加劑，所述添加劑溶解在所述介電流體中，并且所述添加劑的第一激發(fā)能低于所述介電流體的第一激發(fā)能。
[0022]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了制備用于電氣絕緣的液體組合物的方法，所述組合物包含介電流體和添加劑，所述添加劑溶解在介電流體中，并且其具有的第一激發(fā)能低于所述介電流體的第一激發(fā)能。所述方法可以包括如下步驟:制備包含甘油三酸酯的介電流體，所述甘油三酸酯的脂肪酸組成中約10%至約100%的脂肪酸具有至少一個(gè)碳-碳雙鍵；和將所述添加劑添加至介電流體。
[0023]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了選自電氣裝置和電力設(shè)備的裝置，其包含本發(fā)明組合物的實(shí)施方式。
[0024]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了根據(jù)本發(fā)明的組合物在選自電氣裝置和電力設(shè)備的裝置中或者在用于電氣裝置或電力設(shè)備中的部件中的用途。
[0025]本發(fā)明的另一個(gè) 方面提供了根據(jù)本發(fā)明的組合物在用于電氣裝置或電力設(shè)備的部件中的用途。
[0026]本發(fā)明滿足了上述的目標(biāo)，因?yàn)槠涮峁┝说慕M合物包含介電流體例如基于酯的流體和能夠降低所述組合物的LI流注速度的一種或多種添加劑。另外，根據(jù)本發(fā)明的組合物具有與礦物油的LI流注速度相當(dāng)?shù)木徛齃I流注速度。
[0027]本發(fā)明屬于適用于各種電力和/或電氣應(yīng)用的組合物，所述組合物包含電介質(zhì)、基于酯的流體和添加劑，制備所述組合物的方法，電氣和/或電力裝置和包含所述組合物的部件，以及所述組合物的各種應(yīng)用。
[0028]一般地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語(yǔ)將根據(jù)它們?cè)诒尽炯夹g(shù)領(lǐng)域】中的常規(guī)含義來(lái)解釋?zhuān)窃诒疚囊云渌绞矫鞔_指出。所有對(duì)“(一個(gè)/ 一種/所述)元件、裝置、部件、方法、步驟等”的提及將開(kāi)放性地解釋為是指所述元件、裝置、部件、方法、步驟等的至少一個(gè)的情形，除非另有明確指示。本文中公開(kāi)的任何方法步驟將不必以所公開(kāi)的準(zhǔn)確次序來(lái)實(shí)施，除非明確指示。對(duì)于本公開(kāi)不同的特征/部件使用“第一”、“第二”等僅意圖將該特征/部件與其它類(lèi)似的特征/部件區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不賦予該特征/組分任何次序或者層級(jí)。
[0029]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0030]本發(fā)明現(xiàn)在通過(guò)實(shí)例并參考附圖來(lái)進(jìn)行描述，其中:
[0031]圖1為實(shí)驗(yàn)圖，比較了現(xiàn)有技術(shù)中天然酯油和礦物油的流注速度隨施加電壓變化情況。
[0032]圖2示意性地說(shuō)明了化合物的激發(fā)能和電離電位的概念。
[0033]圖3為實(shí)驗(yàn)圖，比較了天然酯油和本發(fā)明的包含添加劑的相同酯油的流注速度。
[0034]圖4為實(shí)驗(yàn)圖，比較了天然酯油和本發(fā)明包含另一種添加劑的相同酯油的流注速度。
[0035]發(fā)明詳沭[0036]本發(fā)明現(xiàn)在將在下文參考本發(fā)明某些的實(shí)施方式進(jìn)行更加全面的描述。然而，本發(fā)明可以具體化為許多不同的形式并且不應(yīng)當(dāng)解釋限于本文所提出的實(shí)施方式；相反，這些實(shí)施方式通過(guò)實(shí)施例的方式提供，從而使得本公開(kāi)將徹底地和完全地，并且將全面地將本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0037]在本申請(qǐng)中使用的所有術(shù)語(yǔ)和縮略語(yǔ)應(yīng)解釋為具有在相關(guān)領(lǐng)域中通常賦予它們的含義，除非另有指示。然而，出于清楚的目的，某些術(shù)語(yǔ)具體定義如下。
[0038]本文中使用術(shù)語(yǔ)“流體”包括油、乳液、懸浮液和其它液體。
[0039]本發(fā)明的介電流體可以是非礦物油，例如植物流體或油。
[0040]此外，植物流體和/或油可以例如選自但不限于花生、油菜籽、蓖麻、橄欖、玉米、棉花、油菜籽、大豆、芝麻、亞麻子、紅花、葡萄籽、棕櫚、鱷梨、南瓜仁、澳洲堅(jiān)果、向日葵及其任意組合和/或混合物。另外地，流體和/或油可以從適合作為流體和/或油來(lái)源的基本上任何有機(jī)物獲得。衍生自動(dòng)物來(lái)源的流體和/或油可以選自牛油、魚(yú)油、豬油及其任意組合和/或混合物。自然地，可以利用上述流體和/或油的各種組合，無(wú)論其來(lái)源為何。
[0041]應(yīng)當(dāng)注意到組合物可以包含其它并不具體涉及降低流注的添加劑，例如其與介電流體混合或溶解于介電流體。這樣的添加劑可以是例如用以提高氧化穩(wěn)定性或改善組合物傾點(diǎn)的添加劑。
[0042]在一方面，本發(fā)明涉及適于包含介電流體的電氣裝置的組合物，其中所述組合物具有與礦物油相當(dāng)?shù)木徛腖I流注速度。所述介電流體可以是基于酯的介電流體。
[0043]與目前市售的基于酯的介電油的任一種——例如源自油菜籽、大豆和向日葵油的甘油三酸酯——的LI流注速度相比，本發(fā)明的一些實(shí)施方式中對(duì)于所施加的固定測(cè)試電壓，組合物的LI流注速度降低至少50%，優(yōu)選50%到最高并包括80%。在再另一種實(shí)施方式中，對(duì)于所施加的相同測(cè)試電壓，組合物的LI流注速度幾乎類(lèi)似于礦物油的LI流注速度。
[0044]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，當(dāng)與不含添加物的介電流體、例如目前可商購(gòu)的基于酯的電介質(zhì)油的任一種、例如來(lái)自油菜籽、大豆和向日葵油的甘油三酸酯的加速電壓相比時(shí)，組合物的加速電壓(Va)提高至少25%。
[0045]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，組合物包含基于酯的介電流體以及能夠降低所述流體的LI流注速度的一種或多種添加劑。優(yōu)選地，添加劑能夠降低流體的LI流注速度至少50%。更優(yōu)選地，添加劑能夠降低流體的LI流注速度50%至最高并包括80%，優(yōu)選為60-80%或者優(yōu)選為70-80%。更優(yōu)選地，添加劑能夠降低流體的LI流注速度至少75%。在一些實(shí)施方式中，添加劑能夠提高流體的加速電壓至少25%。更優(yōu)選地，添加劑能夠提高流體的加速電壓25%至最高并包括80%，優(yōu)選為50-80%。更優(yōu)選地，添加劑能夠提高流體的加速電壓至少 75%。
[0046]在一些實(shí)施方式中，組合物的擊穿電壓被提高，其通常與提高加速電壓結(jié)合。與不含添加劑的介電流體相比，擊穿電壓可以例如借助于添加劑提高至少5%，更優(yōu)選為至少10%或者至少25%。在一些實(shí)施方式中，擊穿電壓提高25%至最高并包括100%，優(yōu)選為50-80%。更優(yōu)選地，添加劑能夠提高流體的擊穿電壓至少50%，或者至少75%。
[0047]在一些實(shí)施方式中，在組合物中使用的添加劑的濃度為至少I(mǎi)重量％，例如I重量％至10重量％,或者3重量％至8重量％,例如約5重量％是便利的。
[0048]在一些實(shí)施方式中 ，添加劑為多種不同的添加劑化合物的組合，例如本文中所討論的添加劑化合物“添加劑”。
[0049]合適的添加劑能夠吸收流注傳播期間發(fā)出的電子能量，而添加劑分子自身不會(huì)被電離。添加劑分子的這種特性有助于降低在LI電壓的情況下或者在所施加的具有足夠高的振幅以引入流注的其它電壓的情況下的流注的發(fā)展。優(yōu)選地，添加至組合物中的添加劑的最低或者第一電子激發(fā)能低于介電流體的最低或者第一激發(fā)能。如果(至少)一個(gè)電子由其基態(tài)位置激發(fā)到未占據(jù)的能級(jí)，則獲得激發(fā)態(tài)。第一激發(fā)能為用以將一個(gè)電子從基態(tài)構(gòu)型移動(dòng)至未占據(jù)的能級(jí)所需的最低能量。在一些實(shí)施方式中，添加劑具有的第一激發(fā)能量小于7eV，例如為I至7eV，I至5eV，或者更優(yōu)選為I至4eV。
[0050]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，添加劑的激發(fā)態(tài)的去激發(fā)時(shí)間短于電離時(shí)間。在一種實(shí)施方式中，添加劑的激發(fā)態(tài)的去激發(fā)時(shí)間短于1(T9秒。
[0051]根據(jù)另一種實(shí)施方式，激發(fā)態(tài)的電離時(shí)間長(zhǎng)于10_9秒。從激發(fā)態(tài)的電離相比于從處于其電子基態(tài)的分子的電離需要較少的能量。長(zhǎng)時(shí)間的電離可以補(bǔ)償激發(fā)態(tài)的長(zhǎng)壽命時(shí)間。
[0052]第一激發(fā)能和電離電位的概念參考圖2進(jìn)行解釋。如果所有的電子均處于最低可能的能級(jí)，即基態(tài)構(gòu)型，則分子處于其基態(tài)。如果電子被完全移除(真空能級(jí)之上)，則產(chǎn)生陽(yáng)離子。用以產(chǎn)生陽(yáng)離子的最小能量為電離電位。如果至少一個(gè)電子從其基態(tài)位置激發(fā)至未占據(jù)能級(jí)，則獲得激發(fā)態(tài)。第一激發(fā)能量為用以將一個(gè)電子從基態(tài)構(gòu)型移動(dòng)至未占據(jù)能級(jí)所需的最小能量。激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定并且將在一定時(shí)間之后將去激發(fā)。
[0053]添加劑可溶解在介電流體中。在添加至絕緣液體組合物之前，添加劑可以是例如液體形式或固體例如微粒形式。如果是液體形式，那么添加劑可與介電流體混合使得不會(huì)形成兩相液體體系，并由此溶解在介電流體中。如果是固體形式，那么添加劑可溶解在介電流體中使得添加劑在介電流體中以溶解優(yōu)選完全地溶解的分子出現(xiàn)，并且優(yōu)選不以在具有介電流體/液體的懸浮液中的微粒物質(zhì)出現(xiàn)。然而，除了溶解的添加劑之外，組合物可以還包含微粒流注降低添加劑，例如納米顆粒，例如本文中所討論的任何添加劑化合物的納米顆粒。
[0054]合適的添加劑包括二甲基苯胺(DMA)或選自偶氮化合物或彩色染料例如三芳基甲烷染料、青色素和醌-亞胺染料。適合作為添加劑的彩色染料的其它例子選自阿爾新黃GXS、茜素、茜素紅S、茜素黃GG、茜素黃R、偶氮紅(zaophloxin)、俾斯麥棕R、俾斯麥棕Y、亮甲酚藍(lán)、柯衣定R、柯衣定Y、剛果紅、結(jié)晶紫、酸性品紅、龍膽紫、杰納斯綠、麗絲安堅(jiān)牢黃、馬休黃、麥爾多拉藍(lán)、間胺黃、甲基橙、甲基紅、萘藍(lán)黑12B、萘酚綠B、萘酚黃S、橙黃G、玫瑰紅、蘇丹紅I1、達(dá)旦黃、金蓮橙O、金蓮橙00、金蓮橙000、維多利亞藍(lán)4R、維多利亞藍(lán)B、維多利亞藍(lán)R、和二甲苯藍(lán)FF。在一些實(shí)施方式中，添加劑選自過(guò)渡金屬化合物，例如過(guò)渡金屬的氧化物和碳一氧化物。過(guò)渡金屬化合物的例子為MnO4' Mn2 (CO) 10和Ni (CO)40
[0055]本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“過(guò)渡金屬”是指元素周期表第3族至第12族中的元素。過(guò)渡金屬的例子為鈦、銀、鉻、猛、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、銀、鎘、鶴、銥和金。
[0056]在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“烷基”包括直鏈和支鏈烷基，但是所提及的單個(gè)烷基例如“丙基”特別地僅為直鏈形式。例如，“Cu烷基”包括Cy烷基、Cu烷基、丙基、異丙基和叔丁基。然而，所提及單個(gè)烷基基團(tuán)例如“丙基”特別地僅為直鏈形式形式，所提及單個(gè)支鏈烷基例如“異丙基”特別地僅為支鏈形式。類(lèi)似的規(guī)則也適用于其它的基團(tuán)，例如“苯基Cu烷基”將包括苯基Cy烷基、苯甲基、1-苯基乙基和2-苯基乙基。烷基可以任選地如本文中所定義的進(jìn)行取代。烷基的例子包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、異戊基、己基、辛基、壬基等。本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“亞烷基”是指在兩個(gè)或更多個(gè)位置連接的衍生自直鏈或支鏈飽和烴的飽和脂族基團(tuán)，例如亞甲基(-CH2-X除非另有具體指出，術(shù)語(yǔ)“烷基”可以包括“亞烷基”。
[0057]術(shù)語(yǔ)“配’是指氟、氯、溴和碘。
[0058]當(dāng)任選的取代基選自“一個(gè)或多個(gè)”基團(tuán)時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解該定義包括所有的取代基選自具體指定的基團(tuán)之一，或者所述取代基選自具體指定基團(tuán)的兩個(gè)或更多個(gè)的情形。
[0059]本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“?；鄙婕斑B接至烯基、烷基、芳基、環(huán)烷基、雜芳基、雜環(huán)或者任何其它基團(tuán)(只要連接至碳酰基的原子是碳)的碳?；??！耙阴；笔侵?C(O)CH3基團(tuán)。“烷基碳?；被蛘摺巴轷；笔侵竿榛ㄟ^(guò)碳?；B接至母體分子部分。這種基團(tuán)的例子包括甲基碳酰基和乙基碳?；?。酰基的例子包括甲?；?、烷?；头减；?。
[0060]本文中單獨(dú)和組合使用的術(shù)語(yǔ)“烯基”是指具有一個(gè)或多個(gè)雙鍵并且含有2至20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烴基。在某些實(shí)施方式中，所述烯基包含2至6個(gè)碳原子。術(shù)語(yǔ)“亞烯基”是指在兩個(gè)或更多個(gè)位置連接的碳-碳雙鍵體系例如亞乙烯基[(-CH=CH-)，(-C=C-)]。合適的烯基的例子包括乙烯基、丙烯基、2-甲基丙烯基、1，4-丁二烯基等。除非另外具體指出，術(shù)語(yǔ)“烯基”可以包括“亞烯基”。
[0061]本文中單獨(dú)或組 合使用的術(shù)語(yǔ)“烷氧基”是指烷基醚基團(tuán)，其中，術(shù)語(yǔ)烷基如上所定義。合適的烷基醚基團(tuán)的例子包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
[0062]本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“烷基氨基”是指烷基通過(guò)氨基連接至母體分子部分。合適的烷基氨基可以是單-或者二烷基化的，形成基團(tuán)例如N-甲基氨基、N-乙基氨基、N，N-二甲基氨基、N，N-乙基甲基氨基。
[0063]本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“次烷基(alkylidene)”是指這樣的烯基:其中碳-碳雙鍵的一個(gè)碳原子屬于烯基所連接部分。
[0064]本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“烷硫基”是指烷基硫醚(R-S-)基團(tuán)，其中術(shù)語(yǔ)烷基如上所定義，并且其中硫可以單重或者雙重氧化。合適的烷基硫醚基團(tuán)的例子包括甲硫基、乙硫基、正丙硫基、異丙硫基、正丁硫基、異丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基、甲橫酸基、乙亞
橫酸基等。
[0065]本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“炔基”是指具有一個(gè)或多個(gè)三鍵并且含有2至20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烴基。在某些實(shí)施方式中，所述炔基包含2至6個(gè)碳原子。在其它實(shí)施方式中，所述炔基包含2至4個(gè)碳原子。術(shù)語(yǔ)“亞炔基”是指在兩個(gè)位置連接的碳-碳三鍵例如亞乙炔基(一C:::C—, —C ^ C—)。炔基的例子包括乙炔基、丙炔基、羥基丙炔基、丁炔-1-基、丁炔-2-基、戊炔-1-基、3-甲基-丁炔-1-基、己炔-2-基等。除非另外具體指出，術(shù)語(yǔ)“炔基”可以包括“亞炔基”。
[0066]如本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“酰氨基”和“氨基甲?；笔侵竿ㄟ^(guò)碳酰基連接至母分子部分(反之亦然)的如下所述的氨基。如本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“C-酰氨基”是指-C(=0)-NR2基團(tuán)，其中R如本文中所定義。如本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“N-酰氨基”是指RC(=0)NH-基團(tuán)，其中R如本文中所定義。如本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“酰氨基(acylamino)”包括通過(guò)氨基連接至母部分的?；！磅０被钡睦訛橐阴０被?CH3C(O)NH-)。
[0067]本文中使用的術(shù)語(yǔ)“芳基”是指完全不飽和的含有3-14個(gè)環(huán)原子的單環(huán)、雙環(huán)或者三環(huán)的碳環(huán)體系，其中，這樣的多環(huán)的環(huán)體系稠合在一起。優(yōu)選地，“芳基”為含有5或6個(gè)原子的單環(huán)或者含有9或10個(gè)原子的雙環(huán)。“芳基”的合適值包括但不限于苯基、萘基、蒽基和菲基。特別地，“芳基”為苯基。
[0068]本文中單獨(dú)或組合使用的術(shù)語(yǔ)“雜芳基”是指不飽和的雜單環(huán)，或其中至少一個(gè)稠環(huán)為芳族的稠合單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)體系，其所含有的3至14個(gè)環(huán)原子中，至少一個(gè)原子選自氧、硫或氮。在某些實(shí)施方式中，“雜芳基”是指含有5或6個(gè)原子的單環(huán)或者含有8、9或10個(gè)原子的雙環(huán)，其中至少一個(gè)原子選自氮、硫或氧。該術(shù)語(yǔ)還涵蓋稠合多環(huán)基團(tuán)，其中雜環(huán)與芳環(huán)稠合，其中雜芳環(huán)與其它的雜芳環(huán)稠合，其中雜芳環(huán)與雜環(huán)烷基環(huán)稠合，或者其中雜芳環(huán)與環(huán)烷基環(huán)稠合。雜芳基的例子包括吡咯基、吡咯啉基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、噠嗪基、三唑基、吡喃基、呋喃基、噻吩基、噁唑基、異噁唑基、噁二唑基、噻唑基、噻二唑基、異噻唑基、吲哚基、異吲哚基、吲嗪基、苯并咪唑基、喹啉基、異喹啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、吲唑基、苯并三唑基、苯并二唑基、苯并吡喃基、苯并噁唑基、苯并噁二唑基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、色酮基、香豆素基、苯并批喃基、四氫喹啉基、四唑并噠嗪基、四氫異喹啉基、噻吩并吡啶基、糠酰吡啶基、吡咯并吡啶基等。三環(huán)雜環(huán)基團(tuán)的例子包括咔唑基、苯并咪唑基、鄰二氮雜菲基、二苯并呋喃基、吖啶基、菲啶基、咕噸基等。
[0069]本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“雜環(huán)基”是指飽和的、部分飽和的或者部分不飽和的、或者完全不飽和的單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)的環(huán)體系，其含有至少一個(gè)選自氮、硫或氧的環(huán)原子，其除非另具體指出，可以是碳或氮鍵接的，其中-CH2-基團(tuán)可以任選地由-C(O)-取代，或者環(huán)硫原子可以任選地被氧化以形成S-氧化物。優(yōu)選地，“雜環(huán)基”為飽和的、部分飽和的或者完全不飽和的單環(huán)或雙環(huán)，其含有5或6個(gè)原子，其中至少一個(gè)原子選自氮、硫或氧，其除非另外具體指出，可以是碳或氮鍵·接的，其中-CH2-基團(tuán)可以任選地由-C(O)-取代，或者環(huán)硫原子可以任選地被氧化以形成S-氧化物?！半s環(huán)烷基”和“雜環(huán)”意在包括砜、亞砜、叔氮環(huán)成員的N-氧化物、以及碳環(huán)稠合和苯并稠合環(huán)體系；另外地，兩個(gè)術(shù)語(yǔ)還包括雜環(huán)稠合至如本文中所定義的芳基、或者其它的雜環(huán)基團(tuán)的體系。雜環(huán)基團(tuán)的例子包括包括吖丙啶基、氮雜啶基、1，3-苯并二氧雜環(huán)戊烯基、二氫異吲哚基、二氫異喹啉基、二氫噌嗪基、二氫苯并二氧芑基、二氫[1，3]噁唑[4，5-b]吡啶基、苯并噻唑基、二氫吲哚基、二氫吡啶基、1,3-二氧雜環(huán)己基、1，4-二氧雜環(huán)己基、1，3-二氧雜環(huán)己基、異吲哚啉基、嗎啉基、哌嗪基、吡咯烷基、四氫吡啶基、哌啶基、硫代嗎啉基等。雜環(huán)基團(tuán)可以任選地被取代，除非另外具體指出。
[0070]“碳環(huán)基”為飽和的、部分飽和或不飽和的單環(huán)或雙環(huán)碳環(huán)，其含有3-12個(gè)原子；其中，-CH2-基團(tuán)可以任選地由-C(O)-所取代。優(yōu)選地，“碳環(huán)基”為含有5或6個(gè)原子的單環(huán)或者含有9或10個(gè)原子的雙環(huán)。“碳環(huán)基”的合適實(shí)例包括環(huán)丙基、環(huán)丁基、1-氧代環(huán)戊基、環(huán)戊基、環(huán)戊烯基、環(huán)己基、環(huán)己烯基、苯基、萘基、四氫萘基、二氫茚基或者1-氧代二氫茚基。特別地，“碳環(huán)基”為環(huán)丙基、環(huán)丁基、1-氧代環(huán)戊基、環(huán)戊基、環(huán)戊烯基、環(huán)己基、環(huán)己烯基、苯基或1-氧代二氫茚基。
[0071]“(V6烷酰氧基”和“(^_4烷酰氧基”的例子為乙酰氧基。“(^_6烷氧基碳?；焙汀?V4烷氧基碳?；钡睦影籽趸减；?、乙氧基碳酰基、正丁氧基碳?；褪宥⊙趸减；！?V6烷氧基”和“Cm烷氧基”的例子包括甲氧基、乙氧基和丙氧基?！癈m烷酰氨基”和“(V4烷酰氨基”的例子包括甲酰氨基、乙酰氨基和丙酰氨基?！癈u烷基S (O)a，其中a為O至2”和“(V4烷基S (O)a，其中a為0至2”的例子包括甲硫基、乙硫基、甲基亞硫?；?、乙基亞硫酰基、甲磺?；鸵一酋；?。“(^_6烷?；焙汀癈m烷酰基”的例子包括Cu烷?；?、丙酰基和乙?；！癗-((V6烷基)氨基”和“N-((V4烷基)氨基”的例子包括甲基氨基和乙基氨基。N，N-((V6烷基)2氨基”和“N，N-^4烷基)2氨基”的例子包括二-(N-甲基)氨基、二 -(N-乙基)氨基和N-乙基-N-甲基氨基。“C2_6烯基”和“C2_4烯基”的例子為乙烯基、烯丙基和1-丙烯基?！癈2_6炔基”和“C2_4炔基”的例子為乙炔、1-丙炔和2-丙炔。“NHCh烷基)氨磺?；焙汀癗- ((V4烷基)氨磺酰基”的例子為N- (C1^3烷基)氨磺?；-(甲基)氨磺?；蚇-(乙基)氨磺?；??！癗- ((V6烷基)2氨磺酰基”和“N- (C1^4烷基)2氨磺?；钡睦訛镹，N-(二甲基)氨磺?；蚇-甲基-N-乙基氨磺酰基?！癗-((V6烷基)氨基甲?；焙汀癗-((V4烷基)氨基甲酰基”的例子為甲基氨基碳?；鸵一被减；?。"N, N-^6烷基)2氨基甲酰基”和“N，N-(C1^4烷基)2氨基甲?；钡睦訛槎谆被减；图谆一被减；?。“(^_6烷氧基碳酰氨基”的例子為乙氧基碳酰氨基和叔丁氧基碳酰氨基。“N’ -(C1^6烷基)脲基”的例子為N’ -甲基脲基和N’ -乙基脲基。烷基)脲基”的例子為N-甲基脲基和N-乙基脲基?！癗’，N’ -(C1^6烷基)2脲基”的例子為N’，N’ - 二甲基脲基和N’ -甲基-N’ -乙基脲基?！癗’ -(C1^6烷基)-N-(Cu烷基)脲基”的例子為N’ -甲基-N-甲基脲基和N’ -丙基-N-甲基脲基?！癗’，N’ -((V6烷基)烷基)脲基”的例子為N’，N’ - 二甲基-N-甲基脲基和N’ -甲基-N’ -乙基-N-丙基脲基。
[0072]“三芳基甲烷染料”的例子包括甲基紫染料、品紅染料、酚染料和不同橋接芳烴。
[0073]“甲基紫染料”的例子包括甲基紫2B、甲基紫6B和甲基紫IOB (六甲基副品紅)。
[0074]“品紅染料”的例子包括副品紅([4-[雙(4-氨基苯基)亞甲基]-1-環(huán)己-2，5-二亞烯基]氯化銨氮)，品紅(4-[(4-氨基苯基)-(4-亞氨基-1-環(huán)己基-2，5-二亞烯基)甲基]鹽酸苯胺)，新品紅和酸性品紅。
[0075]“酚染料”的例子包括酚紅(苯酚磺酞)，氯代酚紅(2-氯-4-[3-(3-氯_4_羥基苯基)-1, 1- 二氧代苯并[c]氧雜硫醇-3-基]酚)和甲酚紅(鄰甲酚磺酞)。
[0076]在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“橋接芳烴”包括吖啶、咕噸、噻噸及其衍生物。
[0077]“花青染料”的例子包括球鏈青色素或開(kāi)鏈青色素，半青色素或閉鏈青色素，式如下
[0078]R，R"N+=CH [CH=CH] n_NR，R",
[0079]芳基=N+=CH[CH=CH] n_NR’R",和
[0080]芳基=N+=CH[CH=CH] n_N=芳基，
[0081]其中，兩個(gè)氮原子通過(guò)聚次甲基鏈=CH[CH=CH]n連接，并且兩個(gè)氮原子各自獨(dú)立地為雜芳族部分的部分。閉環(huán)青色素的例子為Cy3和Cy5。
[0082]“醌-亞胺染料”的例子包括選自如下的組:吲達(dá)胺；靛酚；吖嗪，包括二氨吖嗪、鹽基性紅色染料和引杜林染料亞組；噁嗪，包括掊花青(gallocyanin)、掊胺藍(lán)(gallaminblue)和天青石藍(lán)B ;和噻嗪，包括亞甲藍(lán)同系物。
[0083]在一些實(shí)施方式中，本文中的組合物中使用的添加劑選自式(I)的偶氮化合物[0084]R5-N=N-R6 (I)
[0085]其中R5和R6均獨(dú)立地選自
[0086]芳基或雜芳基，所述芳基或雜芳基為未取代的或者在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)位置用獨(dú)立地選自C1^ici烷基、C2_1(l烯基、C2_1(l炔基、OH、CHO、C1,酸基、C1^ici烷氧基、CV6燒酸氧基、C1,燒硫基、C1,烷基氣基、CN、硝基、氣基、酸氣基、橫酸基、芳基橫酸基、鹵素、鹵代C1,烷基、C1,烷基芳基和氨基芳基；或者
[0087]五元碳環(huán)或雜環(huán)，所述五元碳環(huán)或雜環(huán)為未取代的或者在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)位置用獨(dú)立地選自C1,烷基、C2,炔基、OH、CHO、C1,?；?、C1,烷氧基、C1^6烷酰氧基、C1,烷硫基、C1,烷基氨基、CN、硝基、氨基、芳基氨基、酰氨基、磺酰基、芳基磺酰基、鹵素、鹵代C1,烷基、C1,烷基芳基和氨基芳基的取代基取代。
[0088]在一些實(shí)施方式中，R5和R6各自獨(dú)立地選自苯基、呋喃基、苯硫基、吡咯基、噁唑基、噻唑基、咪唑基和呋喃基；
[0089]其中R5和R6各自獨(dú)立地為未取代的或者在一個(gè)或兩個(gè)位置用OH、N(R7)2> NO2、磺?；蛘弑桨坊〈⑶?br> [0090]其中R7選自H或者Ch烷基，優(yōu)選H。
[0091]在一些實(shí)施方式中，R5選自苯基、2-噁唑基、2-噻唑基和2-咪唑基；并且R6選自呋喃基、批咯基、苯硫基、2-噁唑基、2-咪唑基、2-噻唑基、苯基、苯并呋喃基、吲哚基和苯并噻吩；
[0092]其中R5和R6各自獨(dú)立地為未取代的或者在一個(gè)或兩個(gè)位置取代有H、C2,烯基、C2_1Q炔基、OH、CHO、C1,酰基、C1^烷氧基、C^6烷酰氧基、C^ici烷硫基、鹵素、鹵代C1,烷基、C1,烷基芳基、N (R7) 2、NO2、CN、氨基、酰氨基、磺酰基、芳基磺?；桶被蓟?，
`[0093]其中R7選自H或者C1,烷基，優(yōu)選H。
[0094]在一些實(shí)施方式中，R5選自苯基、2-噁唑基、2-噻唑基和2-咪唑基；并且R6選自苯基和2-噻唑基；
[0095]其中R5和R6各自獨(dú)立地為未取代的或者在一個(gè)或兩個(gè)位置用OH、N(R7)2> NO2、磺酰基或苯胺基取代，
[0096]其中R7選自H或者C^6烷基，優(yōu)選H。
[0097]在一些實(shí)施方式中，添加劑選自具有如下式(II )、( III)和(IV)之一的偶氮化合物，
[0098]
【權(quán)利要求】
1.用于電絕緣的液體組合物，其包含介電流體和添加劑，所述添加劑溶解在所述介電流體中，并且所述添加劑的第一激發(fā)能低于所述介電流體的第一激發(fā)能。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中，所述添加劑的第一激發(fā)能小于7eV，例如為I至4eV。
3.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的組合物，其中，所述介電流體為基于酯的介電流體。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的組合物，其中，與不含添加劑的介電流體相比，所述組合物的加速電壓提高至少25%。
5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的組合物，其中，與不含添加劑的介電流體相比，所述組合物的擊穿電壓提高至少5%。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的組合物，其中，所述添加劑的激發(fā)態(tài)的去激發(fā)時(shí)間短于電離時(shí)間。
7.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的組合物，其中，所述添加劑選自彩色染料。
8.前述權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的組合物，其中，所述添加劑選自式(I)的偶氮化合物:
R5-N=N-R6 (I) 其中R5和R6均獨(dú)立地選自芳基或雜芳基，所述芳基或雜芳基為未取代的或者在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)位置用獨(dú)立地選自C1,烷基、C2_10炔基、OH、CHO、C1,?；?、C1^10烷氧基、C1^6烷酰氧基X1,烷硫基X1,烷基氨基、CN、硝基、氨基、酰氨基、磺?；?、芳基磺?；?、鹵素、鹵代C1,烷基、C1,烷基芳基和氨基芳基的取代基取代；或者 五元碳環(huán)或雜環(huán)，所述五元碳環(huán)或雜環(huán)為未取代的或者在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)位置用獨(dú)立地選自C1^烷基、C2_10炔基、OH、CHO、C1,?；?、C1^10烷氧基、C1^6烷酰氧基、C1,烷硫基、C1,烷基氨基、CN、硝基、氨基、芳基氨基、酰氨基、磺?；⒎蓟酋；?、鹵素、鹵代C1,烷基、C1,烷基芳基和氨基芳基的取代基取代。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的組合物，其中 R5選自苯基、2-噁唑基、2-噻唑基和2-咪唑基；并且 R6選自苯基和2-噻唑基。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的組合物，其中，所述添加劑選自式(II)、(III)和(IV)，
11.根據(jù)權(quán)利要求10的組合物，其中 X選自S和O ; R1選自H、Ch烷基、OH、CV4烷氧基、CN和NH2 ； R2選自H或CN ; R3 選自 H、CHO、CH=CH2 ;并且 R4選自H和Cl。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的組合物，其中 R1 選自 H、CN、CH3> OH、OCH3 和 NH2。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的組合物，其中所述添加劑具有如下的式(V)
14.根據(jù)權(quán)利要求8的組合物，其中，所述添加劑選自 4-苯胺基-4’ -硝基偶氮苯；和 對(duì)二甲基氨基-偶氮苯磺酸。
15.制備權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)的組合物的方法，其中所述方法包括: 制備包含甘油三酸酯的介電流體，所述甘油三酸酯的脂肪酸組成中約10%至約100%的脂肪酸具有至少一個(gè)碳-碳雙鍵；和添加所述添加劑。
16.選自電氣裝置和電力設(shè)備的裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)的組合物。
17.權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)的組合物在選自電氣裝置和電力設(shè)備的裝置中的用途，或者在用于電氣裝置或電力設(shè)備的部件中的用途。
18.權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)的組合物在用于電氣裝置或電力設(shè)備的部件中的用途。
【文檔編號(hào)】C10M169/04GK103717717SQ201280026543
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月1日
【發(fā)明者】M·昂格, S·辛哈, O·赫斯塔德, S·英格布里格特森, H-S·斯馬羅, P-O·阿斯特蘭德 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司