具有降低的流注速度的介電流體的製作方法
2023-12-06 08:25:41
具有降低的流注速度的介電流體的製作方法
【專利摘要】本發明涉及用於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，並且所述添加劑具有的第一激發能低於介電流體的第一激發能。
【專利說明】具有降低的流注速度的介電流體
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於電氣和/或電力設備的介電流體，製備所述流體的方法，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】[0002]絕緣的介電流體用於電氣裝置中，如變壓器、電容、開關設備、套管等，並且具有許多功能。介電流體作為分離裝置內的高電壓部分和接地部件之間的電絕緣介質起作用，並且用作冷卻介質以傳遞在載流導體內產生的熱量。另外，所述流體提供了監測變壓器在運行期間的健康狀況的媒介。
[0003]除了如上所述基本的功能外，絕緣流體還應當遵守其它必須和期望的要求。所述流體應當具有高效率、長壽命和最小的環境影響。此外，所述流體必須與在電氣設備內使用的材料相容，並且不應當對人員的健康和安全構成威脅。實踐中，絕緣流體應當滿足各種物理、電氣和化學特性，並且所有的這些特性通過標準和規範進行控制，其中規定了每個重要特性的最小要求。
[0004]傳統上，已經將基於石油的油用作為油填充變壓器內的絕緣流體，主要是因為與低粘度、低傾點、低介電強度、容易獲得以及低成本有關的有利特性。在最近的二十年間，變壓器行業經歷了數次變革。市場上對於具有長期性能的緊湊和高效的變壓器的需求與腐蝕性硫和油質量的問題結合起來產生了提高變壓器油的特性的需求。此外，嚴格的對於健康和安全的環境法規已經穩步推進，並且在變壓器火災或斷電情況中巨大的不利風險已經引起了高度關注。考慮到這些因素，自1990年開始已經付諸了巨大的研究和開發來尋找礦物油的替代物。
[0005]在幾種通常已知的選擇中，例如基於酯的流體、矽氧烷流體、氯代苯、全氯乙烯、聚a -烯烴等，基於酯的流體(合成的和天然的二者)是極佳的礦物油替代物，主要是因為它們高度可生物降解能力(較低的環境風險)和高閃點和燃點值(高火災安全因素)。此外，主要成分為甘油三酸酯的基於植物油的天然酯由於其可再生性因而是優選的。
[0006]因此，本領域中對改善用於電力和/或電氣設備中的基於酯的流體、並且更具體地基於甘油三酸酯的流體的性能存在大量的需求，從而替代在行業內所目前使用的相當不利的絕緣流體。
[0007]一般地，所有的植物油相比於礦物油均具有高粘度。如果變壓器必須在更高的電壓下運行，那麼偶爾就可能需要通過泵使油在變壓器內循環。那麼，基於植物的液體的高粘度對於變壓器設計提出了幾個挑戰，尤其是在冷卻方面。這就導致對於基於植物的流體來說更低粘度值的要求。
[0008]可生物降解的基於天然酯的流體與礦物油相比具有高傾點溫度，這一點在包含所述流體的電氣裝置必須在極冷的環境下運行的情況下被認為是主要缺陷，該問題在更高的額定電壓下尤其突出。此外，低傾點可以導致流體介電和/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。這進而迫使變壓器設計上的改變，由此可能導致製造成本提高。因此，非常低的傾點對於植物油而言是所期望的。
[0009]為了執行電氣絕緣功能，絕緣流體必須進行設計以承受根據電氣裝置的設計規格的期望電氣應力。
[0010]電流注(streamer)為低密度導電結構形式的預擊穿現象，低密度導電結構在用大約IXlO8 (V/m)或更大量級的電場過載的流體區域中形成。一旦流注形成，其趨於延伸，從起始點朝向接地點生長。流注發展的程度依賴於引起它的電激發的性質。持續的過度激發可以導致流注橋接其起始點和地面之間的流體間隙。當這發生時，將形成電弧並發生電氣擊穿。流注可以由於正和負激發二者形成(Sullivan, Thesis (Ph.D.), Massachusetts Institute of Technology, Dept, of Electrical Engineering andComputer Science, 2007)。
[0011]在AC (50/60Hz)和閃電脈衝(1.2/50ii s)下的介電擊穿耐壓被認為是電氣絕緣方面最為重要的參數。介電擊穿耐壓(擊穿電壓)可以定義為在特定形狀並相互以一定距離放置的兩個電極之間的油中獲得閃絡所需要的電壓。AC電壓為電源的線頻率(根據居住地區為50或60Hz)。閃電脈衝(LI)擊穿電壓模擬雷擊，並且通常使用1.2微秒使波提高達到90%振幅，隨後在50微秒後降回至50%振幅。規定如何執行這些測試的兩種技術標準為ASTM D1816 (主要用於AC)和ASTMD3300 (用於脈衝電壓)。該標準說明了測試所要求的電極類型和間隙距離。
[0012]與閃電脈衝(LI)擊穿現象相關的參數之一是流注從起始點傳播至地面的速度。與LI流注速度相關的重要參數是加速電壓(Va)，其可以定義為LI流注速度加速至非常高的值時的電壓。
[0013]圖1大體上說明了天然酯電介質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]對於電氣裝置的高安全因素來說，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。酯流體並不會表現為類似於傳統的礦物油。酯介電流體通常具有快速的LI流注速度，通常高於100km/s (Duy.等，IEEE Transactionson Dielectrics and Electrical Insulation, 2009,第 16 卷，6，第 1582 - 1594 頁,和 Rongsheng L.等,IEEE Conference on Electrical Insulation and DielectricPhenomena, (CEIDP) 2009, 18-21 十月 543-548，ISSN:0084-9162)。因此，在設計利用酯流體的電氣裝置時需要特別小心。
[0015]通過添加添加劑來改善在變壓器內使用的酯油的特性在本領域中是已知的。用於酯油的常用添加劑為抗氧劑、傾點下降劑和金屬鈍化劑(例如參見US6，274，067)。
[0016]此外，在國際專利申請W02008/071704中，公開了用於電氣或者電磁設備的絕緣液體，其中，所述液體包含載體液體和納米顆粒。納米顆粒優選具有10_5至105S/cm的電導率，從而降低正流注的流注速度。
[0017]美國專利申請US2011/232940同樣公開了絕緣液體，其包括酯液體和加入酯液體的添加劑，所稱由此降低了快速電流注的形成。然而，沒有提供實驗數據來支持這一點。
[0018]目前對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]發明概沭
[0020]本發明的一個目的在於提供用於電氣裝置的介電流體，例如基於酯的液體，其具有降低的LI流注速度。
[0021]根據本發明的方面，提供了用於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，並且所述添加劑的第一激發能低於所述介電流體的第一激發能。
[0022]本發明的另一個方面提供了製備用於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，並且其具有的第一激發能低於所述介電流體的第一激發能。所述方法可以包括如下步驟:製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碳-碳雙鍵；和將所述添加劑添加至介電流體。
[0023]本發明的另一個方面提供了選自電氣裝置和電力設備的裝置，其包含本發明組合物的實施方式。
[0024]本發明的另一個方面提供了根據本發明的組合物在選自電氣裝置和電力設備的裝置中或者在用於電氣裝置或電力設備中的部件中的用途。
[0025]本發明的另一個 方面提供了根據本發明的組合物在用於電氣裝置或電力設備的部件中的用途。
[0026]本發明滿足了上述的目標，因為其提供了的組合物包含介電流體例如基於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，根據本發明的組合物具有與礦物油的LI流注速度相當的緩慢LI流注速度。
[0027]本發明屬於適用於各種電力和/或電氣應用的組合物，所述組合物包含電介質、基於酯的流體和添加劑，製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用。
[0028]一般地，在權利要求中使用的所有術語將根據它們在本【技術領域】中的常規含義來解釋，除非在本文以其他方式明確指出。所有對「(一個/ 一種/所述)元件、裝置、部件、方法、步驟等」的提及將開放性地解釋為是指所述元件、裝置、部件、方法、步驟等的至少一個的情形，除非另有明確指示。本文中公開的任何方法步驟將不必以所公開的準確次序來實施，除非明確指示。對於本公開不同的特徵/部件使用「第一」、「第二」等僅意圖將該特徵/部件與其它類似的特徵/部件區分開來，而不賦予該特徵/組分任何次序或者層級。
[0029]附圖簡要說明
[0030]本發明現在通過實例並參考附圖來進行描述，其中:
[0031]圖1為實驗圖，比較了現有技術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示意性地說明了化合物的激發能和電離電位的概念。
[0033]圖3為實驗圖，比較了天然酯油和本發明的包含添加劑的相同酯油的流注速度。
[0034]圖4為實驗圖，比較了天然酯油和本發明包含另一種添加劑的相同酯油的流注速度。
[0035]發明詳沭[0036]本發明現在將在下文參考本發明某些的實施方式進行更加全面的描述。然而，本發明可以具體化為許多不同的形式並且不應當解釋限於本文所提出的實施方式；相反，這些實施方式通過實施例的方式提供，從而使得本公開將徹底地和完全地，並且將全面地將本發明的範圍傳達給本領域技術人員。
[0037]在本申請中使用的所有術語和縮略語應解釋為具有在相關領域中通常賦予它們的含義，除非另有指示。然而，出於清楚的目的，某些術語具體定義如下。
[0038]本文中使用術語「流體」包括油、乳液、懸浮液和其它液體。
[0039]本發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於花生、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/或油來源的基本上任何有機物獲得。衍生自動物來源的流體和/或油可以選自牛油、魚油、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，無論其來源為何。
[0041]應當注意到組合物可以包含其它並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於介電流體。這樣的添加劑可以是例如用以提高氧化穩定性或改善組合物傾點的添加劑。
[0042]在一方面，本發明涉及適於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的緩慢的LI流注速度。所述介電流體可以是基於酯的介電流體。
[0043]與目前市售的基於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，本發明的一些實施方式中對於所施加的固定測試電壓，組合物的LI流注速度降低至少50%，優選50%到最高並包括80%。在再另一種實施方式中，對於所施加的相同測試電壓，組合物的LI流注速度幾乎類似於礦物油的LI流注速度。
[0044]在本發明的一些實施方式中，當與不含添加物的介電流體、例如目前可商購的基於酯的電介質油的任一種、例如來自油菜籽、大豆和向日葵油的甘油三酸酯的加速電壓相比時，組合物的加速電壓(Va)提高至少25%。
[0045]在本發明的一些實施方式中，組合物包含基於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。優選地，添加劑能夠降低流體的LI流注速度至少50%。更優選地，添加劑能夠降低流體的LI流注速度50%至最高並包括80%，優選為60-80%或者優選為70-80%。更優選地，添加劑能夠降低流體的LI流注速度至少75%。在一些實施方式中，添加劑能夠提高流體的加速電壓至少25%。更優選地，添加劑能夠提高流體的加速電壓25%至最高並包括80%，優選為50-80%。更優選地，添加劑能夠提高流體的加速電壓至少 75%。
[0046]在一些實施方式中，組合物的擊穿電壓被提高，其通常與提高加速電壓結合。與不含添加劑的介電流體相比，擊穿電壓可以例如藉助於添加劑提高至少5%，更優選為至少10%或者至少25%。在一些實施方式中，擊穿電壓提高25%至最高並包括100%，優選為50-80%。更優選地，添加劑能夠提高流體的擊穿電壓至少50%，或者至少75%。
[0047]在一些實施方式中，在組合物中使用的添加劑的濃度為至少I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出的電子能量，而添加劑分子自身不會被電離。添加劑分子的這種特性有助於降低在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展。優選地，添加至組合物中的添加劑的最低或者第一電子激發能低於介電流體的最低或者第一激發能。如果(至少)一個電子由其基態位置激發到未佔據的能級，則獲得激發態。第一激發能為用以將一個電子從基態構型移動至未佔據的能級所需的最低能量。在一些實施方式中，添加劑具有的第一激發能量小於7eV，例如為I至7eV，I至5eV，或者更優選為I至4eV。
[0050]在本發明的一種實施方式中，添加劑的激發態的去激發時間短於電離時間。在一種實施方式中，添加劑的激發態的去激發時間短於1(T9秒。
[0051]根據另一種實施方式，激發態的電離時間長於10_9秒。從激發態的電離相比於從處於其電子基態的分子的電離需要較少的能量。長時間的電離可以補償激發態的長壽命時間。
[0052]第一激發能和電離電位的概念參考圖2進行解釋。如果所有的電子均處於最低可能的能級，即基態構型，則分子處於其基態。如果電子被完全移除(真空能級之上)，則產生陽離子。用以產生陽離子的最小能量為電離電位。如果至少一個電子從其基態位置激發至未佔據能級，則獲得激發態。第一激發能量為用以將一個電子從基態構型移動至未佔據能級所需的最小能量。激發態不穩定並且將在一定時間之後將去激發。
[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，那麼添加劑可與介電流體混合使得不會形成兩相液體體系，並由此溶解在介電流體中。如果是固體形式，那麼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選完全地溶解的分子出現，並且優選不以在具有介電流體/液體的懸浮液中的微粒物質出現。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、柯衣定R、柯衣定Y、剛果紅、結晶紫、酸性品紅、龍膽紫、傑納斯綠、麗絲安堅牢黃、馬休黃、麥爾多拉藍、間胺黃、甲基橙、甲基紅、萘藍黑12B、萘酚綠B、萘酚黃S、橙黃G、玫瑰紅、蘇丹紅I1、達旦黃、金蓮橙O、金蓮橙00、金蓮橙000、維多利亞藍4R、維多利亞藍B、維多利亞藍R、和二甲苯藍FF。在一些實施方式中，添加劑選自過渡金屬化合物，例如過渡金屬的氧化物和碳一氧化物。過渡金屬化合物的例子為MnO4' Mn2 (CO) 10和Ni (CO)40
[0055]本文中所使用的術語「過渡金屬」是指元素周期表第3族至第12族中的元素。過渡金屬的例子為鈦、銀、鉻、猛、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、銀、鎘、鶴、銥和金。
[0056]在本說明書中，術語「烷基」包括直鏈和支鏈烷基，但是所提及的單個烷基例如「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，所提及單個烷基基團例如「丙基」特別地僅為直鏈形式形式，所提及單個支鏈烷基例如「異丙基」特別地僅為支鏈形式。類似的規則也適用於其它的基團，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。本文中單獨或組合使用的術語「亞烷基」是指在兩個或更多個位置連接的衍生自直鏈或支鏈飽和烴的飽和脂族基團，例如亞甲基(-CH2-X除非另有具體指出，術語「烷基」可以包括「亞烷基」。
[0057]術語「配』是指氟、氯、溴和碘。
[0058]當任選的取代基選自「一個或多個」基團時，應當理解該定義包括所有的取代基選自具體指定的基團之一，或者所述取代基選自具體指定基團的兩個或更多個的情形。
[0059]本文中單獨或組合使用的術語「醯基」涉及連接至烯基、烷基、芳基、環烷基、雜芳基、雜環或者任何其它基團(只要連接至碳醯基的原子是碳)的碳醯基。「乙醯基」是指-C(O)CH3基團。「烷基碳醯基」或者「烷醯基」是指烷基通過碳醯基連接至母體分子部分。這種基團的例子包括甲基碳醯基和乙基碳醯基。醯基的例子包括甲醯基、烷醯基和芳醯基。
[0060]本文中單獨和組合使用的術語「烯基」是指具有一個或多個雙鍵並且含有2至20個碳原子的直鏈或支鏈烴基。在某些實施方式中，所述烯基包含2至6個碳原子。術語「亞烯基」是指在兩個或更多個位置連接的碳-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，術語「烯基」可以包括「亞烯基」。
[0061]本文中單獨或組 合使用的術語「烷氧基」是指烷基醚基團，其中，術語烷基如上所定義。合適的烷基醚基團的例子包括甲氧基、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]本文中單獨或組合使用的術語「烷基氨基」是指烷基通過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]本文中單獨或組合使用的術語「次烷基(alkylidene)」是指這樣的烯基:其中碳-碳雙鍵的一個碳原子屬於烯基所連接部分。
[0064]本文中單獨或組合使用的術語「烷硫基」是指烷基硫醚(R-S-)基團，其中術語烷基如上所定義，並且其中硫可以單重或者雙重氧化。合適的烷基硫醚基團的例子包括甲硫基、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]本文中單獨或組合使用的術語「炔基」是指具有一個或多個三鍵並且含有2至20個碳原子的直鏈或支鏈烴基。在某些實施方式中，所述炔基包含2至6個碳原子。在其它實施方式中，所述炔基包含2至4個碳原子。術語「亞炔基」是指在兩個位置連接的碳-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，術語「炔基」可以包括「亞炔基」。
[0066]如本文中單獨或組合使用的術語「醯氨基」和「氨基甲醯基」是指通過碳醯基連接至母分子部分(反之亦然)的如下所述的氨基。如本文中單獨或組合使用的術語「C-醯氨基」是指-C(=0)-NR2基團，其中R如本文中所定義。如本文中單獨或組合使用的術語「N-醯氨基」是指RC(=0)NH-基團，其中R如本文中所定義。如本文中單獨或組合使用的術語「醯氨基(acylamino)」包括通過氨基連接至母部分的醯基。「醯氨基」的例子為乙醯氨基(CH3C(O)NH-)。
[0067]本文中使用的術語「芳基」是指完全不飽和的含有3-14個環原子的單環、雙環或者三環的碳環體系，其中，這樣的多環的環體系稠合在一起。優選地，「芳基」為含有5或6個原子的單環或者含有9或10個原子的雙環。「芳基」的合適值包括但不限於苯基、萘基、蒽基和菲基。特別地，「芳基」為苯基。
[0068]本文中單獨或組合使用的術語「雜芳基」是指不飽和的雜單環，或其中至少一個稠環為芳族的稠合單環、雙環或三環體系，其所含有的3至14個環原子中，至少一個原子選自氧、硫或氮。在某些實施方式中，「雜芳基」是指含有5或6個原子的單環或者含有8、9或10個原子的雙環，其中至少一個原子選自氮、硫或氧。該術語還涵蓋稠合多環基團，其中雜環與芳環稠合，其中雜芳環與其它的雜芳環稠合，其中雜芳環與雜環烷基環稠合，或者其中雜芳環與環烷基環稠合。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、苯並咪唑基、喹啉基、異喹啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、吲唑基、苯並三唑基、苯並二唑基、苯並吡喃基、苯並噁唑基、苯並噁二唑基、苯並噻唑基、苯並噻二唑基、苯並呋喃基、苯並噻吩基、色酮基、香豆素基、苯並批喃基、四氫喹啉基、四唑並噠嗪基、四氫異喹啉基、噻吩並吡啶基、糠醯吡啶基、吡咯並吡啶基等。三環雜環基團的例子包括咔唑基、苯並咪唑基、鄰二氮雜菲基、二苯並呋喃基、吖啶基、菲啶基、咕噸基等。
[0069]本文中所使用的術語「雜環基」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、雙環或三環的環體系，其含有至少一個選自氮、硫或氧的環原子，其除非另具體指出，可以是碳或氮鍵接的，其中-CH2-基團可以任選地由-C(O)-取代，或者環硫原子可以任選地被氧化以形成S-氧化物。優選地，「雜環基」為飽和的、部分飽和的或者完全不飽和的單環或雙環，其含有5或6個原子，其中至少一個原子選自氮、硫或氧，其除非另外具體指出，可以是碳或氮鍵·接的，其中-CH2-基團可以任選地由-C(O)-取代，或者環硫原子可以任選地被氧化以形成S-氧化物。「雜環烷基」和「雜環」意在包括碸、亞碸、叔氮環成員的N-氧化物、以及碳環稠合和苯並稠合環體系；另外地，兩個術語還包括雜環稠合至如本文中所定義的芳基、或者其它的雜環基團的體系。雜環基團的例子包括包括吖丙啶基、氮雜啶基、1，3-苯並二氧雜環戊烯基、二氫異吲哚基、二氫異喹啉基、二氫噌嗪基、二氫苯並二氧芑基、二氫[1，3]噁唑[4，5-b]吡啶基、苯並噻唑基、二氫吲哚基、二氫吡啶基、1,3-二氧雜環己基、1，4-二氧雜環己基、1，3-二氧雜環己基、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。雜環基團可以任選地被取代，除非另外具體指出。
[0070]「碳環基」為飽和的、部分飽和或不飽和的單環或雙環碳環，其含有3-12個原子；其中，-CH2-基團可以任選地由-C(O)-所取代。優選地，「碳環基」為含有5或6個原子的單環或者含有9或10個原子的雙環。「碳環基」的合適實例包括環丙基、環丁基、1-氧代環戊基、環戊基、環戊烯基、環己基、環己烯基、苯基、萘基、四氫萘基、二氫茚基或者1-氧代二氫茚基。特別地，「碳環基」為環丙基、環丁基、1-氧代環戊基、環戊基、環戊烯基、環己基、環己烯基、苯基或1-氧代二氫茚基。
[0071]「(V6烷醯氧基」和「(^_4烷醯氧基」的例子為乙醯氧基。「(^_6烷氧基碳醯基」和「(V4烷氧基碳醯基」的例子包括甲氧基碳醯基、乙氧基碳醯基、正丁氧基碳醯基和叔丁氧基碳醯基。「(V6烷氧基」和「Cm烷氧基」的例子包括甲氧基、乙氧基和丙氧基。「Cm烷醯氨基」和「(V4烷醯氨基」的例子包括甲醯氨基、乙醯氨基和丙醯氨基。「Cu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、甲基亞硫醯基、乙基亞硫醯基、甲磺醯基和乙磺醯基。「(^_6烷醯基」和「Cm烷醯基」的例子包括Cu烷醯基、丙醯基和乙醯基。「N-((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。「C2_6炔基」和「C2_4炔基」的例子為乙炔、1-丙炔和2-丙炔。「NHCh烷基)氨磺醯基」和「N- ((V4烷基)氨磺醯基」的例子為N- (C1^3烷基)氨磺醯基、N-(甲基)氨磺醯基和N-(乙基)氨磺醯基。「N- ((V6烷基)2氨磺醯基」和「N- (C1^4烷基)2氨磺醯基」的例子為N，N-(二甲基)氨磺醯基和N-甲基-N-乙基氨磺醯基。「N-((V6烷基)氨基甲醯基」和「N-((V4烷基)氨基甲醯基」的例子為甲基氨基碳醯基和乙基氨基碳醯基。"N, N-^6烷基)2氨基甲醯基」和「N，N-(C1^4烷基)2氨基甲醯基」的例子為二甲基氨基碳醯基和甲基乙基氨基碳醯基。「(^_6烷氧基碳醯氨基」的例子為乙氧基碳醯氨基和叔丁氧基碳醯氨基。「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。「N』，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。「N』 -(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。「N』，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- 二氧代苯並[c]氧雜硫醇-3-基]酚)和甲酚紅(鄰甲酚磺酞)。
[0076]在本說明書中，術語「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，兩個氮原子通過聚次甲基鏈=CH[CH=CH]n連接，並且兩個氮原子各自獨立地為雜芳族部分的部分。閉環青色素的例子為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(gallaminblue)和天青石藍B ;和噻嗪，包括亞甲藍同系物。
[0083]在一些實施方式中，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、兩個或三個位置用獨立地選自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、滷素、滷代C1,烷基、C1,烷基芳基和氨基芳基；或者
[0087]五元碳環或雜環，所述五元碳環或雜環為未取代的或者在一個、兩個或三個位置用獨立地選自C1,烷基、C2,炔基、OH、CHO、C1,醯基、C1,烷氧基、C1^6烷醯氧基、C1,烷硫基、C1,烷基氨基、CN、硝基、氨基、芳基氨基、醯氨基、磺醯基、芳基磺醯基、滷素、滷代C1,烷基、C1,烷基芳基和氨基芳基的取代基取代。
[0088]在一些實施方式中，R5和R6各自獨立地選自苯基、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各自獨立地為未取代的或者在一個或兩個位置用OH、N(R7)2> NO2、磺醯基或者苯胺基取代，並且
[0090]其中R7選自H或者Ch烷基，優選H。
[0091]在一些實施方式中，R5選自苯基、2-噁唑基、2-噻唑基和2-咪唑基；並且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、苯並呋喃基、吲哚基和苯並噻吩；
[0092]其中R5和R6各自獨立地為未取代的或者在一個或兩個位置取代有H、C2,烯基、C2_1Q炔基、OH、CHO、C1,醯基、C1^烷氧基、C^6烷醯氧基、C^ici烷硫基、滷素、滷代C1,烷基、C1,烷基芳基、N (R7) 2、NO2、CN、氨基、醯氨基、磺醯基、芳基磺醯基和氨基芳基，
`[0093]其中R7選自H或者C1,烷基，優選H。
[0094]在一些實施方式中，R5選自苯基、2-噁唑基、2-噻唑基和2-咪唑基；並且R6選自苯基和2-噻唑基；
[0095]其中R5和R6各自獨立地為未取代的或者在一個或兩個位置用OH、N(R7)2> NO2、磺醯基或苯胺基取代，
[0096]其中R7選自H或者C^6烷基，優選H。
[0097]在一些實施方式中，添加劑選自具有如下式(II )、( III)和(IV)之一的偶氮化合物，
[0098]
【權利要求】
1.用於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，並且所述添加劑的第一激發能低於所述介電流體的第一激發能。
2.權利要求1的組合物，其中，所述添加劑的第一激發能小於7eV，例如為I至4eV。
3.前述權利要求任一項的組合物，其中，所述介電流體為基於酯的介電流體。
4.前述權利要求任一項的組合物，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.前述權利要求任一項的組合物，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.前述權利要求任一項的組合物，其中，所述添加劑的激發態的去激發時間短於電離時間。
7.前述權利要求任一項的組合物，其中，所述添加劑選自彩色染料。
8.前述權利要求1-5任一項的組合物，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、兩個或三個位置用獨立地選自C1,烷基、C2_10炔基、OH、CHO、C1,醯基、C1^10烷氧基、C1^6烷醯氧基X1,烷硫基X1,烷基氨基、CN、硝基、氨基、醯氨基、磺醯基、芳基磺醯基、滷素、滷代C1,烷基、C1,烷基芳基和氨基芳基的取代基取代；或者 五元碳環或雜環，所述五元碳環或雜環為未取代的或者在一個、兩個或三個位置用獨立地選自C1^烷基、C2_10炔基、OH、CHO、C1,醯基、C1^10烷氧基、C1^6烷醯氧基、C1,烷硫基、C1,烷基氨基、CN、硝基、氨基、芳基氨基、醯氨基、磺醯基、芳基磺醯基、滷素、滷代C1,烷基、C1,烷基芳基和氨基芳基的取代基取代。
9.根據權利要求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；並且 R6選自苯基和2-噻唑基。
10.根據權利要求8或9的組合物，其中，所述添加劑選自式(II)、(III)和(IV)，
11.根據權利要求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 ;並且 R4選自H和Cl。
12.根據權利要求11的組合物，其中 R1 選自 H、CN、CH3> OH、OCH3 和 NH2。
13.根據權利要求8的組合物，其中所述添加劑具有如下的式(V)
14.根據權利要求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 對二甲基氨基-偶氮苯磺酸。
15.製備權利要求1-14任一項的組合物的方法，其中所述方法包括: 製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碳-碳雙鍵；和添加所述添加劑。
16.選自電氣裝置和電力設備的裝置，其包括根據權利要求1-14任一項的組合物。
17.權利要求1-14任一項的組合物在選自電氣裝置和電力設備的裝置中的用途，或者在用於電氣裝置或電力設備的部件中的用途。
18.權利要求1-14任一項的組合物在用於電氣裝置或電力設備的部件中的用途。
【文檔編號】C10M169/04GK103717717SQ201280026543
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年5月31日 優先權日:2011年6月1日
【發明者】M·昂格, S·辛哈, O·赫斯塔德, S·英格布裡格特森, H-S·斯馬羅, P-O·阿斯特蘭德 申請人:Abb研究有限公司