一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油
阅读说明：本技术 一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油 (By using nano TiO2Preparation of charge accumulation resistant insulating oil from modified sunflower seed oil ) 是由 刘捷丰 张镱议 邢中玉 李毅 范贤浩 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用纳米TiO-(2)改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油,是将葵花籽绝缘油经过真空干燥,加热至40-60℃,搅拌30-60min,往葵花籽绝缘油中加入其质量1-4%的改性纳米TiO-(2),超声振荡均匀,获得改性葵花籽油；所述改性纳米TiO-(2)的制备方法如下：将纳米TiO-(2)颗粒放入研磨机充分研磨,再加入无水乙醇混合,再往混合液中加入油酸、丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯和聚乙二醇组成的改性剂进行表面改性,乙醇洗涤。干燥,即得改性纳米TiO-(2)。本发明方法采用纳米二氧化钛(TiO-(2))粒子改性葵花籽绝缘油,使葵花籽绝缘油的抗电荷积聚能力提高,使其在保证其电气绝缘性能的前提下使电荷易消散、难积聚,减少了由电荷积聚引起的电场畸变程度,使变压器运行更加安全。(The invention discloses a method for preparing a nano TiO film 2 The modified sunflower seed oil is prepared by vacuum drying sunflower seed insulating oil, heating to 40-60 deg.C, stirring for 30-60min, and adding 1-4 wt% of modified nanometer TiO into sunflower seed insulating oil 2 Uniformly oscillating by ultrasonic to obtain modified sunflower seed oil; the modified nano TiO 2 The preparation method comprises the following steps: mixing nanometer TiO 2 Grinding the granules in a grinder, adding absolute ethyl alcohol, mixing, adding a modifier consisting of oleic acid, acrylic rosin polyoxyethylene sucrose ester and polyethylene glycol into the mixed solution for surface modification, and washing with ethyl alcohol. Drying to obtain modified sodiumTiO rice 2 . The method adopts nano titanium dioxide (TiO) 2 ) The sunflower seed insulating oil is modified by the particles, so that the charge accumulation resistance of the sunflower seed insulating oil is improved, the charges are easy to dissipate and difficult to accumulate on the premise of ensuring the electrical insulating property of the sunflower seed insulating oil, the electric field distortion degree caused by charge accumulation is reduced, and the transformer is safer to operate.)
技术领域
本发明涉及电力绝缘技术领域，具体是一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油。
背景技术
电力系统为各行各业提供重要能源,其对我国当今社会经济发展以及人们生活都有着不可或缺的重要作用。油浸式变压器作为作为电力系统中的关键设备，其故障会引发停电等事故。因此，保证变压器安全可靠的工作十分重要。
油浸式变压器是电力系统的关键设备，其故障会导致停电，造成较大经济损失。油浸式变压器的绝缘性能主要取决于由绝缘油和绝缘纸组成的内绝缘。油纸绝缘系统在长期运行过程中，其介质内部积聚的空间电荷会直接导致局部电场分布的畸变，当电场畸变严重时可导致油纸绝缘被击穿。因此，避免电荷积聚对于保障油纸绝缘系统正常运行至关重要。
近年来，葵花籽绝缘油因其耐击穿、高燃点、环保等优点被用作变压器绝缘油，但葵花籽绝缘油空间电荷积聚的特性不能保证绝缘油纸的安全运行，因此限制其广泛应用。开发一种抗电荷积聚的葵花籽绝缘油对于保障油纸绝缘系统安全运行具有重要意义。
随着纳米技术的发展，利用纳米粒子来改性绝缘油的各项性能也成为了近年来的研究热点。纳米二氧化钛(TiO2)由于具有比表面积较大、分散性好、耐候性强等优点，本发明将纳米二氧化钛作为葵花籽的改性粒子，以克服葵花籽绝缘油存在的缺陷。
发明内容
本发明针对葵花籽绝缘油存在的不足，提供一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油。本发明提供的改性葵花籽油绝缘油能够提高葵花籽绝缘油的电荷消散能力，减弱电荷积聚对电场的畸变作用，使得绝缘油系统能够长期稳定运行特性，使得变压器运行更加安全、可靠，延长变压器的使用寿命。
为了实现以上目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油，包括如下步骤：是将葵花籽绝缘油经过真空干燥，加热至40-60℃，搅拌 30-60min，往葵花籽绝缘油中加入其质量1-4％的改性纳米TiO2，超声振荡均匀，获得改性葵花籽油；
所述改性纳米TiO2的制备方法如下：将纳米TiO2颗粒放入研磨机充分研磨，再加入无水乙醇混合，再往混合液中加入油酸、丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯和聚乙二醇组成的改性剂进行表面改性，乙醇洗涤，干燥，即得改性纳米TiO2。
本发明方法的进一步优化方案为：所述改性剂的加入量为纳米TiO2质量的3-10％。
本发明方法的进一步优化方案为：所述改性剂中油酸、丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯和聚乙二醇的质量比为3-5:1-3:1-3。
本发明方法的进一步优化方案为：所述搅拌是在转速为 50-150r/min下搅拌30-60min。
本发明方法的进一步优化方案为：所述改性纳米TiO2和葵花籽绝缘油是在1000-1500W下超声振荡30-60min。
本发明方法的进一步优化方案为：所述研磨是在转速为 300-500r/min下研磨2-3h。
本发明方法的进一步优化方案为：所述纳米TiO2的粒径为 10-50nm。
本发明方法的进一步优化方案为：所述改性纳米TiO2的干燥是在50-60Pa压强和60-80℃温度下充分干燥。
本发明方法的进一步优化方案为：所述无水乙醇与纳米TiO2颗粒的质量比为1:20-50。
本发明方法的进一步优化方案为：所述葵花籽绝缘油的酸值为 0.01-0.04mgKOH/g，闭口闪点270-290℃，击穿电压70-80kV。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明方法采用纳米二氧化钛(TiO2)粒子改性葵花籽绝缘油，使葵花籽绝缘油的抗电荷积聚能力提高，使其在保证其电气绝缘性能的前提下使电荷易消散、难积聚，减少了由电荷积聚引起的电场畸变程度，使变压器运行更加安全。
2、本发明方法利用油酸、丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯和聚乙二醇作为纳米二氧化钛(TiO2)的改性剂，不仅能解决纳米粒子容易发生团聚的问题，还能提高纳米粒子和纤维素之间的相容性，提高葵花籽绝缘油的抗电荷积聚性能。
具体实施方式
下面将具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但不限于本发明的保护范围。
实施例1
一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油，包括如下步骤：
(1)制备改性纳米TiO2：称取5g TiO2纳米颗粒放入研磨机，在转速为300r/min下研磨3h，再将纳米TiO2加入到200ml无水乙醇中混合，再往混合液中加入质量比为3:1:1的油酸、丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯和聚乙二醇组成的改性剂进行表面改性，所述改性剂的加入量为TiO2的8％，乙醇洗涤，在50Pa压强和60℃温度下充分干燥，即得改性纳米TiO2。
(2)TiO2改性葵花籽油：将500g葵花籽绝缘油在室温下进行真空干燥，加热至45℃，在转速为100r/min下搅拌30min，再往葵花籽绝缘油中加入上述改性纳米TiO2，在功率为1500W下超声振荡 30min，获得改性葵花籽油。
实施例2
一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油，包括如下步骤：
(1)制备改性纳米TiO2：称取10g TiO2纳米颗粒放入研磨机，在转速为500r/min下研磨2h，再将纳米TiO2加入到200ml无水乙醇中混合，再往混合液中加入质量比为4:2:1的油酸、丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯和聚乙二醇组成的改性剂进行表面改性，所述改性剂的加入量为TiO2的7％，乙醇洗涤，在50Pa压强和60℃温度下充分干燥，即得改性纳米TiO2。
(2)TiO2改性葵花籽油：将500g葵花籽绝缘油在室温下进行真空干燥，加热至50℃，在转速为50r/min下搅拌60min，再往葵花籽绝缘油中加入上述改性纳米TiO2，在功率为1000W下超声振荡 45min，获得改性葵花籽油。
实施例3
一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油，包括如下步骤：
(1)制备改性纳米TiO2：称取15g TiO2纳米颗粒放入研磨机，在转速为400r/min下研磨2.5h，再将纳米TiO2加入到200ml无水乙醇中混合，再往混合液中加入质量比为3:2:1的油酸、丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯和聚乙二醇组成的改性剂进行表面改性，所述改性剂的加入量为TiO2的6％，乙醇洗涤，在60Pa压强和70℃温度下充分干燥，即得改性纳米TiO2。
(2)TiO2改性葵花籽油：将500g葵花籽绝缘油在室温下进行真空干燥，加热至55℃，在转速为150r/min下搅拌30min，再往葵花籽绝缘油中加入上述改性纳米TiO2，在功率为1200W下超声振荡 30min，获得改性葵花籽油。
实施例4
一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油，包括如下步骤：
(1)制备改性纳米TiO2：称取20g TiO2纳米颗粒放入研磨机，在转速为350r/min下研磨3h，再将纳米TiO2加入到200ml无水乙醇中混合，再往混合液中加入质量比为3:1:1的油酸、丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯和聚乙二醇组成的改性剂进行表面改性，所述改性剂的加入量为TiO2的5％，乙醇洗涤，在60Pa压强和60℃温度下充分干燥，即得改性纳米TiO2。
(2)TiO2改性葵花籽油：将500g葵花籽绝缘油在室温下进行真空干燥，加热至50℃，在转速为100r/min下搅拌30min，再往葵花籽绝缘油中加入上述改性纳米TiO2，在功率为1000W下超声振荡 45min，获得改性葵花籽油。
对比例1
TiO2改性葵花籽油的方法：将500g葵花籽绝缘油在室温下进行真空干燥，加热至50℃，在转速为50r/min下搅拌60min，再往葵花籽绝缘油中加入10g纳米TiO2(TiO2纳米颗粒先放入研磨机，在转速为350r/min下研磨3h)在功率为1000W下超声振荡45min，获得改性葵花籽油。
对比例2
一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油，包括如下步骤：
(1)制备改性纳米TiO2：称取10g TiO2纳米颗粒放入研磨机，在转速为500r/min下研磨2h，再将纳米TiO2加入到200ml无水乙醇中混合，再往混合液中加入为TiO2质量7％的油酸进行表面改性，所述改性剂的加入量为TiO2的7％，乙醇洗涤，在50Pa压强和60℃温度下充分干燥，即得改性纳米TiO2。
(2)TiO2改性葵花籽油：将500g葵花籽绝缘油在室温下进行真空干燥，加热至50℃，在转速为50r/min下搅拌60min，再往葵花籽绝缘油中加入上述改性纳米TiO2，在功率为1000W下超声振荡 45min，获得改性葵花籽油。
对比例3
一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油，包括如下步骤：
(1)制备改性纳米TiO2：称取10g TiO2纳米颗粒放入研磨机，在转速为500r/min下研磨2h，再将纳米TiO2加入到200ml无水乙醇中混合，再往混合液中加入为TiO2质量7％的丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯进行表面改性，所述改性剂的加入量为TiO2的7％，乙醇洗涤，在50Pa压强和60℃温度下充分干燥，即得改性纳米TiO2。
(2)TiO2改性葵花籽油：将500g葵花籽绝缘油在室温下进行真空干燥，加热至50℃，在转速为50r/min下搅拌60min，再往葵花籽绝缘油中加入上述改性纳米TiO2，在功率为1000W下超声振荡 45min，获得改性葵花籽油。
对比例4
一种利用纳米TiO2改性葵花籽油制备抗电荷积聚绝缘油，包括如下步骤：
(1)制备改性纳米TiO2：称取10g TiO2纳米颗粒放入研磨机，在转速为500r/min下研磨2h，再将纳米TiO2加入到200ml无水乙醇中混合，再往混合液中加入为TiO2质量7％的聚乙二醇进行表面改性，所述改性剂的加入量为TiO2质量7％的聚乙二醇，乙醇洗涤，在 50Pa压强和60℃温度下充分干燥，即得改性纳米TiO2。
(2)TiO2改性葵花籽油：将500g葵花籽绝缘油在室温下进行真空干燥，加热至50℃，在转速为50r/min下搅拌60min，再往葵花籽绝缘油中加入上述改性纳米TiO2，在功率为1000W下超声振荡 45min，获得改性葵花籽油。
将本发明实施例1-4及对比例1-4制得的改性葵花籽油与未改性的葵花籽油的界面电荷积累特性、界面电荷消散特性及在不同天数的热老化试验后测定绝缘油的击穿电压(kV)。测定结果如表1、2、3 所示。其中界面电荷积累特性及界面电荷消散特性的测定方法如下: 其中表面电荷密度(pC/mm2)。热老化试验步骤为：将绝缘油样品置于老化罐中，抽去罐中的剩余空气，并充氮气后密封，将装有油品的老化罐置于130℃的老化箱中进行热老化试验，在不同的时间天数测试绝缘油的击穿电压(kV)。
表1：本发明制得的改性葵花籽绝缘油的界面电荷积累特性
表2：本发明制得的改性葵花籽绝缘油的界面电荷消散特性
本发明制得的改性葵花籽绝缘油与未改性葵花籽绝缘油相比，改性葵花籽绝缘油可使油纸界面的电荷易消散、难积聚。
表3：本发明改性葵花籽绝缘油的击穿电压随老化时间的变化
上述测试结果表明，热老化后的改性葵花籽绝缘油的击穿电压明显高于未改性葵花籽绝缘油，说明本方法制得的改性葵花籽绝缘油具有较好的绝缘性能。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。