一种利用纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油及其制备方法
阅读说明：本技术 一种利用纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油及其制备方法 (Low-conductivity olive insulating oil modified by nanocellulose and preparation method thereof ) 是由 张镱议 刘捷丰 许楚琦 李嘉熙 于 2021-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高电压与绝缘技术领域,具体公开了利用一种利用纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油及其制备方法,包括以下步骤：S1.制备纳米纤维素颗粒；S2.将制得所述纳米纤维素加入到橄榄绝缘油中,搅拌均匀,再超声分散,最后进行烘干处理,即得纳米橄榄绝缘油。本发明纳米纤维素改性后的橄榄绝缘油与传统橄榄绝缘油相比较,具有低电导率、耐击穿和高导热性的优点,采用本发明纳米纤维素改性的橄榄绝缘油制备方法,各原料分散均匀,制备步骤简单,成本较低,利于推广和工业化生产。(The invention relates to the technical field of high voltage and insulation, and particularly discloses low-conductivity olive insulating oil modified by nanocellulose and a preparation method thereof, wherein the low-conductivity olive insulating oil comprises the following steps: s1, preparing nano cellulose particles; s2, adding the prepared nano-cellulose into olive insulating oil, uniformly stirring, performing ultrasonic dispersion, and finally performing drying treatment to obtain the nano-olive insulating oil. Compared with the traditional olive insulating oil, the olive insulating oil modified by the nano-cellulose has the advantages of low electrical conductivity, breakdown resistance and high thermal conductivity.)
技术领域
本发明涉及一种高电压与绝缘技术领域，具体涉及一种利用纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油及其制备方法。
背景技术
油浸式电力变压器是电网安全运行中关键的设备，其故障会中断电力供应。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。其中，绝缘油起到了绝缘和散热冷却的作用，保证绝缘油的良好运行特性对于变压器安全运行至关重要。橄榄油因其可再生、可降解、耐击穿等优点而被用作变压器绝缘油。然而，橄榄绝缘油在长期运行过程中容易老化，导致电导率升高，绝缘性能下降，容易导致变压器绝缘故障。因此，开发一种低电导率橄榄绝缘油具有很高的实用价值。
近年来，随着纳米技术的发展，添加纳米粒子是成为提升植物绝缘油性能的重要方法。因此，本发明选取纳米纤维素粒子加入到橄榄绝缘油中以期制备出低电导率橄榄绝缘油。
发明内容
针对橄榄绝缘油电导率高的问题，本发明目的在于，提供一种低电导率的橄榄绝缘油，该绝缘油既能满足变压器中对绝缘油的导热性能和绝缘性能的要求，又能具备低电导率。
本发明的另一目的还在于提供一种利用纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油的制备方法，该方法，制备步骤简单，成本较低，利于推广和工业化生产。
为实现上述目的，本发明提供了一种纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备纳米纤维素颗粒；
S2.将制得纳米纤维素加入到橄榄绝缘油中，搅拌均匀，再超声分散，最后进行烘干处理，即得纳米橄榄绝缘油；
步骤S1中所述纳米纤维素颗粒直径为10nm-100nm。
进一步，上述技术方案中，所述步骤S1包括如下步骤：
S1.1. 按质量份数计将9.5~10.5份棉纤维分散在200~210 份质量浓度为60 %的硫酸水溶液中；
S1.2. 将混合溶液进行单模微波辐射水解，得到水解液；
S1.3. 将所得到的水解液稀释，稀释后的水解液离心分离三次，得到沉淀物；
S1.4. 取沉淀物透析两天，透析后经滤膜过滤，滤液经超声分散，得到稳定的纳米纤维素纤维悬浮液；
S1.5. 将纳米纤维素纤维悬浮液烘干，随后依次用丙酮和去离子水洗至中性，再进行烘干处理，得到纳米纤维素颗粒。
优选的，上述技术方案中，步骤S1.2中水解过程温度为45~47 ℃，单模微波辐射功率为100 W，辐射时间为5~6分钟。
优选的，上述技术方案中，步骤S1.3水解液稀释至原水解液体积的10倍，稀释后的水解液在10000 rpm转速条件下离心分离三次。
优选的，上述技术方案中，步骤S1.4中所用透析膜的截留分子量为8000以上，所用滤膜的孔径为0.45微米，超声功率为200 W，超声分散时间为35分钟。
优选的，上述技术方案中，步骤S1.5中所述烘干在真空干燥箱中进行。
优选的，上述技术方案中，步骤S2中所述搅拌为30℃条件下以500 r/min进行的磁力搅拌。
优选的，上述技术方案中，步骤S2中所述超声分六次进行，每次在功率为300 W，频率为100 kHz条件下超声10min，每两次超声之间间隔6min；所述烘干处理为在真空干燥箱中60 ℃烘干4 h。
本发明提供了一种根据上述技术方法中的纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油的制备方法制得的纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油。
优选的，上述技术方案中，其中的纳米纤维素在纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油中质量占比为1%~10%。
本发明的有益效果：
本发明提供的制备方法采用橄榄绝缘油和纳米纤维素粒子作为原材料，制备步骤简单，成本较低，利于推广和工业化生产；制备的产品加入的纳米纤维素会在电场作用下发生极化，在其周围形成大量陷阱，从而阻碍油中带电粒子的迁移，降低电导电流，提高击穿电压。改性后的橄榄绝缘油与传统橄榄绝缘油相比较，具有低电导、耐击穿和高导热性的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油制备流程示意图；
图2是本发明实施例中纳米纤维素粒子不同占比对橄榄油电导率的影响示意图；
图3是本发明实施例中纳米纤维素纳米粒子不同占比对橄榄油导热系数的影响示意图；
图4是本发明实施例中纳米纤维素粒子不同占比对橄榄油击穿电压的影响示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1：纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油制备
纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油制备流程如图1所示，具体如下：
S1.制备纳米纤维素颗粒：
S1.1. 将10g棉纤维分散在200g质量百分浓度为60%的硫酸水溶液中；
S1.2. 将混合溶液进行单模微波辐射水解，得到水解液；其中水解过程温度为45℃，单模微波辐射功率为100 W，辐射时间为5分钟。
S1.3. 将所得到的水解液稀释至原水解液体积的10倍，稀释后的水解液在10000rpm转速条件下离心分离三次，取出沉淀；
S1.4. 取沉淀物透析两天，透析后经滤膜过滤，滤液经超声分散，得到稳定的纳米纤维素纤维悬浮液；其中所用透析膜的截留分子量为8000以上，所用滤膜的孔径为0.45微米，超声功率为200 W，超声分散时间为35分钟。
S1.5. 将纳米纤维素纤维悬浮液烘干，随后依次用丙酮和去离子水洗至中性，再进行烘干处理，得到纳米纤维素颗粒，两次烘干均在真空干燥箱中进行。得到纳米颗粒直径为10nm-100nm。
S2.纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油形成
将制得纳米纤维素加入到橄榄绝缘油中，搅拌均匀，搅拌的条件为在30℃条件下以500r/min进行磁力搅拌，再超声分散，超声分散条件为在超声功率为300W，超声频率为100kHz条件下超声处理10min六次，每次间隔6min，最后进行烘干处理，烘干条件为60℃下在真空干燥箱中烘干4h。即得纳米纤维素改性的橄榄绝缘油，其中纳米颗粒所占质量分数为1%。
实施例2
S1.制备纳米纤维素颗粒：
S1.1. 将9.5g棉纤维分散在200g质量百分浓度为60%的硫酸水溶液中；
S1.2. 将混合溶液进行单模微波辐射水解，得到水解液；其中水解过程温度为45℃，单模微波辐射功率为100 W，辐射时间为6分钟。
S1.3. 将所得到的水解液稀释至原水解液体积的10倍，稀释后的水解液在10000rpm转速条件下离心分离三次，取出沉淀；
S1.4. 取沉淀物透析两天，透析后经滤膜过滤，滤液经超声分散，得到稳定的纳米纤维素纤维悬浮液；其中所用透析膜的截留分子量为8000以上，所用滤膜的孔径为0.45微米，超声功率为200 W，超声分散时间为35分钟。
S1.5. 将纳米纤维素纤维悬浮液烘干，随后依次用丙酮和去离子水洗至中性，再进行烘干处理，得到纳米纤维素颗粒，两次烘干均在真空干燥箱中进行。得到纳米颗粒直径为10nm-100nm。
S2.纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油形成
将制得所述纳米纤维素加入到橄榄绝缘油中，搅拌均匀，搅拌的条件为在30℃条件下以500r/min进行磁力搅拌，再超声分散，超声分散条件为在超声功率为300W，超声频率为100kHz条件下超声处理10min六次，每次间隔6min，最后进行烘干处理，烘干条件为60℃下在真空干燥箱中烘干4h。即得纳米纤维素改性的橄榄绝缘油，其中纳米颗粒所占质量分数为2%。
实施例3
S1.制备纳米纤维素颗粒：
S1.1. 将10.5g棉纤维分散在210g质量百分浓度为60%的硫酸水溶液中；
S1.2. 将混合溶液进行单模微波辐射水解，得到水解液；其中水解过程温度为47℃，单模微波辐射功率为100 W，辐射时间为5分钟。
S1.3. 将所得到的水解液稀释至原水解液体积的10倍，稀释后的水解液在10000rpm转速条件下离心分离三次，取出沉淀；
S1.4. 取沉淀物透析两天，透析后经滤膜过滤，滤液经超声分散，得到稳定的纳米纤维素纤维悬浮液；其中所用透析膜的截留分子量为8000以上，所用滤膜的孔径为0.45微米，超声功率为200 W，超声分散时间为35分钟。
S1.5. 将纳米纤维素纤维悬浮液烘干，随后依次用丙酮和去离子水洗至中性，再进行烘干处理，得到纳米纤维素颗粒，两次烘干均在真空干燥箱中进行。得到纳米颗粒直径为10nm-100nm。
S2.纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油形成
将制得所述纳米纤维素加入到橄榄绝缘油中，搅拌均匀，搅拌的条件为在30℃条件下以500r/min进行磁力搅拌，再超声分散，超声分散条件为在超声功率为300W，超声频率为100kHz条件下超声处理10min六次，每次间隔6min，最后进行烘干处理，烘干条件为60℃下在真空干燥箱中烘干4h。即得纳米纤维素改性的橄榄绝缘油，其中纳米颗粒所占质量分数为4%。
实施例4
S1.制备纳米纤维素颗粒：
S1.1. 将10g棉纤维分散在200g质量百分浓度为60%的硫酸水溶液中；
S1.2. 将混合溶液进行单模微波辐射水解，得到水解液；其中水解过程温度为45℃，单模微波辐射功率为100 W，辐射时间为6分钟。
S1.3. 将所得到的水解液稀释至原水解液体积的10倍，稀释后的水解液在10000rpm转速条件下离心分离三次，取出沉淀；
S1.4. 取沉淀物透析两天，透析后经滤膜过滤，滤液经超声分散，得到稳定的纳米纤维素纤维悬浮液；其中所用透析膜的截留分子量为8000以上，所用滤膜的孔径为0.45微米，超声功率为200 W，超声分散时间为35分钟。
S1.5. 将纳米纤维素纤维悬浮液烘干，随后依次用丙酮和去离子水洗至中性，再进行烘干处理，得到纳米纤维素颗粒，两次烘干均在真空干燥箱中进行。得到纳米颗粒直径为10nm-100nm。
S2.纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油形成
将制得所述纳米纤维素加入到橄榄绝缘油中，搅拌均匀，搅拌的条件为在30℃条件下以500r/min进行磁力搅拌，再超声分散，超声分散条件为在超声功率为300W，超声频率为100kHz条件下超声处理10min六次，每次间隔6min，最后进行烘干处理，烘干条件为60℃下在真空干燥箱中烘干4h。即得纳米纤维素改性的橄榄绝缘油，其中纳米颗粒所占质量分数为10%。
分别对上述实例1-4制备出的低电导率绝缘油性能和未改性绝缘油进行电导率、导热系数和击穿电压测试，结果如图2~4所示，由图2可知橄榄绝缘油随着纳米纤维素颗粒添加量增加其电导率呈现先降低后上升趋势，在纳米纤维素颗粒添加量为1%~10%条件下，其电导率均远远低于没有添加纳米纤维素颗粒橄榄绝缘油电导率；特别是在纳米纤维素颗粒添加量为4%左右的时候相对没有添加纳米纤维素颗粒橄榄绝缘油电导率降低的尤为突出；由图3可知橄榄绝缘油随着纳米纤维素颗粒添加量增加其导热系数呈现先上升后下降趋势，在纳米纤维素颗粒添加量为1%~10%条件下，其导热系数均高于没有添加纳米纤维素颗粒橄榄绝缘油导热系数；特别是在纳米纤维素颗粒添加量为4%左右的时候相对没有添加纳米纤维素颗粒橄榄绝缘油导热系数增加的尤为明显；由图4可知在纳米纤维素颗粒添加量为1%~10%条件下，其击穿电压均高于没有添加纳米纤维素颗粒橄榄绝缘油击穿电压；特别是在纳米纤维素颗粒添加量为2%左右的时候橄榄绝缘油远远高于没有添加纳米纤维素颗粒橄榄绝缘油击穿电压。
综上所述，本发明的纳米纤维素改性的橄榄绝缘油具有低的电导率、高的击穿电压和高的导热系数，并且本发明制备纳米纤维素改性的低电导率橄榄绝缘油方法步骤简单，成本较低，利于推广和工业化生产。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种预镀镍钢电池壳拉伸油及其制备方法