本發(fā)明涉及絕緣材料，具體涉及一種環(huán)保阻燃型絕緣油及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、絕緣油是一種液體絕緣介質(zhì)，在變壓器、斷路器和電壓互感器等油浸絕緣高電壓設(shè)備中廣泛應(yīng)用。絕緣油主要有硅油、礦物油和酯類油三大類。礦物質(zhì)絕緣油的生物降解率僅有30％左右，且殘存的礦物質(zhì)絕緣油會(huì)引發(fā)土壤結(jié)構(gòu)變化，與土壤內(nèi)部殘留的重金屬銅發(fā)生協(xié)同反應(yīng)還會(huì)引起復(fù)合污染的可能，影響植物生長(zhǎng)，危害人體健康。鑒于石油資源的不可再生的性質(zhì)，人們終將面臨緊缺和枯竭等問題。目前，人們的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，對(duì)絕緣油提出了更多的要求。
2、中國(guó)專利cn115141671b公開了一種烷基改性硅油絕緣潤(rùn)滑脂，本發(fā)明通過對(duì)硅油進(jìn)行改性，在硅油分子側(cè)鏈上引入了cf3基團(tuán)，在分子鏈端引入了磷酸酯基團(tuán)，cf3基團(tuán)能夠賦予硅油優(yōu)異的減摩和抗磨性能；引入的磷酸酯基團(tuán)屬于阻燃有效成分，能夠顯著提升硅油的抗燃性能，但是硅油本身生物降解性差，長(zhǎng)期存在于環(huán)境中可能造成污染，且硅油在高溫或電弧作用下可能分解，產(chǎn)生有害物質(zhì)甲醛，對(duì)環(huán)境和人體健康造成潛在威脅。中國(guó)專利cn102682869b公開了一種植物絕緣油的制備方法，植物絕緣油以精煉后的植物油為原料，和低分子醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)停止后精制洗滌、減壓蒸餾除水除醇、脫色、降酸、過濾，再進(jìn)行深度除水，最后加入抗氧化劑和降凝劑所得，此發(fā)明制備得到的植物絕緣油的閃點(diǎn)最優(yōu)為270℃，其閃點(diǎn)有待提高，以便擴(kuò)大適用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種環(huán)保阻燃型絕緣油及其應(yīng)用，使絕緣油具有較高的閃點(diǎn)，同時(shí)具有良好的環(huán)保性和阻燃性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，包括以下步驟：
3、將預(yù)處理的環(huán)氧大豆油和添加劑混合，加熱，反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，加入二氧化硅凝膠，靜置，過濾，得到環(huán)保阻燃型絕緣油；
4、其中，添加劑的制備方法包括以下步驟：
5、步驟(1)在惰性氣體氛圍下，馬來(lái)酸酐接枝木質(zhì)素、dopo和n,n-二甲基甲酰胺混合攪拌加熱回流，發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，減壓蒸餾，過濾，洗滌，干燥，得到改性木質(zhì)素；
6、步驟(2)將羥基磷灰石、賴氨酸加入到n,n-二甲基甲酰胺中，加入催化劑，加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，過濾，洗滌，干燥，得到改性羥基磷灰石；
7、步驟(3)改性木質(zhì)素、改性羥基磷灰石、三乙胺加入到n,n-二甲基甲酰胺中，加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，過濾，洗滌，干燥，得到添加劑。
8、優(yōu)選地，預(yù)處理的環(huán)氧大豆油的制備方法包括以下步驟：
9、將環(huán)氧大豆油與二氧化硅凝膠混合，在-0.1mpa、80℃溫度下的真空干燥箱內(nèi)干燥脫水48h，冷卻至室溫；加入二氧化硅凝膠，攪拌，靜置，過濾，重復(fù)3次，得到預(yù)處理的環(huán)氧大豆油。
10、優(yōu)選地，馬來(lái)酸酐接枝木質(zhì)素的制備方法包括以下步驟：
11、將木質(zhì)素經(jīng)鹽酸水溶液重復(fù)洗滌3次，干燥；加入馬來(lái)酸酐、4-二甲氨基吡啶和n,n-二甲基甲酰胺混合，加熱，反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，加入去離子水，過濾，洗滌，干燥，得到馬來(lái)酸酐接枝木質(zhì)素；
12、其中，木質(zhì)素、馬來(lái)酸酐、4-二甲氨基吡啶和n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為(8-10):(10-14):(0.1-0.14):(50-70)；
13、其中，反應(yīng)條件為80-100℃反應(yīng)8-12h。
14、優(yōu)選地，預(yù)處理的環(huán)氧大豆油和添加劑的質(zhì)量比為(8-10):(1-1.4)。
15、優(yōu)選地，預(yù)處理的環(huán)氧大豆油和添加劑反應(yīng)條件為：65-75℃反應(yīng)11-12h。
16、優(yōu)選地，步驟(1)中，馬來(lái)酸酐接枝木質(zhì)素、dopo和n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為(150-210):(50-70):(1500-3500)。
17、優(yōu)選地，步驟(1)中，反應(yīng)條件為110-130℃反應(yīng)22-26h。
18、優(yōu)選地，步驟(2)中，羥基磷灰石、賴氨酸、n,n-二甲基甲酰胺和催化劑的質(zhì)量比為(520-600):(120-140):(2000-2800):(8-12)。
19、優(yōu)選地，催化劑為濃硫酸、對(duì)甲苯磺酸中的任一種。
20、優(yōu)選地，步驟(2)中，反應(yīng)溫度為60-80℃，反應(yīng)時(shí)間為8-10h。
21、優(yōu)選地，步驟(3)中，改性木質(zhì)素、改性羥基磷灰石、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為(20-40):(26-50):(1.4-2.2):(1200-2400)；反應(yīng)的溫度為75-95℃，反應(yīng)的時(shí)間為7-9h。
22、優(yōu)選地，采用所述的環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法制備得到的環(huán)保阻燃型絕緣油。
23、優(yōu)選地，采用所述的環(huán)保阻燃型絕緣油在變壓器中的應(yīng)用。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
25、1.本發(fā)明中采用的環(huán)氧大豆油是植物油，具有一定的生物降解性，屬于可再生資源，且對(duì)比大豆油中含有的不飽和碳碳鍵的數(shù)量較少，具有更好的穩(wěn)定性和抗氧化性。木質(zhì)素來(lái)源豐富，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，燃燒時(shí)具有成炭能力，升溫過程中可以通過脫水、縮聚炭化生成大量的炭，形成較為致密的炭層，利于阻燃性。馬來(lái)酸酐接枝木質(zhì)素引入羧酸基團(tuán)，與dopo的p-h鍵發(fā)生加成反應(yīng)，形成磷酸酯結(jié)構(gòu)，得到改性木質(zhì)素。羥基磷灰石為一種耐高溫的不燃物，結(jié)構(gòu)中磷含量很高，生物可降解能力好，經(jīng)改性后的羥基磷灰石降低了團(tuán)聚，且利于其在環(huán)氧大豆油中的分散性。在燃燒過程中，加入的dopo能夠產(chǎn)生磷酸、亞磷酸等酸類物質(zhì)，促進(jìn)基體在燃燒過程中脫水碳化，接枝到羥基磷灰石表面，能夠更快促進(jìn)炭層的生成，同時(shí)產(chǎn)生的po·自由基能夠猝滅燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，阻止燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，而賴氨酸中的氮元素在燃燒過程中也會(huì)產(chǎn)生不可燃?xì)怏w，稀釋燃燒體系中氧氣的濃度，四者協(xié)同，進(jìn)一步提升阻燃性能。
26、2.本發(fā)明中，將羥基磷灰石中的羥基與賴氨酸中的羧基，發(fā)生酯化反應(yīng)，得到改性羥基磷灰石；改性羥基磷灰石中的氨基與改性木質(zhì)素中的羧基發(fā)生反應(yīng)，得到添加劑；而添加劑中的伯氨基在催化劑的作用下，與環(huán)氧大豆油中的環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，得到環(huán)保阻燃型絕緣油。此時(shí)，添加劑具有較大的分子尺寸和復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，與環(huán)氧大豆油進(jìn)行接枝后，形成一定的空間位阻，阻礙環(huán)氧大豆油分子的規(guī)整排列和聚集，從而減少結(jié)晶和凝固的發(fā)生，能提高在低溫下不易凝固的性能，降低凝點(diǎn)；同時(shí)降低流動(dòng)阻力，改善了在低溫下的流動(dòng)性，降低了傾點(diǎn)。
27、3.本發(fā)明采用環(huán)氧大豆油，并對(duì)其進(jìn)行了預(yù)處理，去雜質(zhì)，提高了環(huán)氧大豆油的穩(wěn)定性，同時(shí)羥基磷灰石、馬來(lái)酸酐接枝木質(zhì)素均具有一定的生物可降解性，利于環(huán)保。且本發(fā)明提供的環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法高效，改善了植物油絕緣油中的閃點(diǎn)和燃點(diǎn)。環(huán)保阻燃型絕緣油的穩(wěn)定性和抗氧化性得到提高，降低其因高溫降解導(dǎo)致的黏度升高的概率，維持了長(zhǎng)期散熱效率，有利于在變壓器中的應(yīng)用。
1.一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，其特征在于，馬來(lái)酸酐接枝木質(zhì)素的制備方法包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，其特征在于，預(yù)處理的環(huán)氧大豆油和添加劑的質(zhì)量比為(8-10):(1-1.4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，馬來(lái)酸酐接枝木質(zhì)素、dopo和n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為(150-210):(50-70):(1500-3500)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，反應(yīng)條件為110-130℃反應(yīng)22-26h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，羥基磷灰石、賴氨酸、n,n-二甲基甲酰胺和催化劑的質(zhì)量比為(520-600):(120-140):(2000-2800):(8-12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，反應(yīng)溫度為60-80℃，反應(yīng)時(shí)間為8-10h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，改性木質(zhì)素、改性羥基磷灰石、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為(20-40):(26-50):(1.4-2.2):(1200-2400)；反應(yīng)的溫度為75-95℃，反應(yīng)的時(shí)間為7-9h。
9.一種采用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的環(huán)保阻燃型絕緣油的制備方法制備得到的環(huán)保阻燃型絕緣油。
10.一種采用權(quán)利要求9所述的環(huán)保阻燃型絕緣油在變壓器中的應(yīng)用。