专利名称：工业用有机憎水液体的胶凝剂在电气设备中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业用胶凝剂及制备这种胶凝剂的方法和注入电气设备的方法。
有机类憎水液体，特别是矿物油类或其类似物，由于具有防水性和电绝缘性，而常常用作为浸渍剂和/或填料，例如用作为电缆绝缘纸，用于电缆连接，电路变压器等用途。在这种连接中，聚集的液态特别有利，因为这使充满所有空间不余任何间隙成为可能，特别是在电气设备中，这种间隙可能是有害的。而且，许多有机类憎水液体具有能渗入最小间隙的特点，这是一个优越之处。另一方面，使用液体作为浸渍或填充材料要求向其中加入该液体的外围完全密封。这种要求实际上常会遇到困难。为了防止发生这些困难，在先有技术中是使用常温下为固体的液体且必须在高温下使用。在实际应用中，在高温下工作和提供相应的加热设备很不方便，经冷却后，液体转变为不能再变形或仅有少量变形的固体，在某些情况下这是不希望的。因此，开发出工业用胶凝剂，将其加入有机类憎水液体，一定时间后以该液体形成一种不能再经漏洞渗出并保持可以变形的凝胶。已经知道，这种胶凝剂含有有机铝化合物，特别是含有多氧代铝化合物，并与羟基或羧基反应生成触变(摇溶)胶体。例如以这种方法可使涂料具有典型而合乎需要的触变性能。所说的这种多氧代铝化合物由英国曼凯姆公司(ManchemLtd)出售。
有机类憎水液体，特别是矿物油和类似物常常不包含羟基或羧基，使得上述胶凝剂不能直接与这些液体反应。在所有电气应用方面特别是这样，因为一般用于电气方面的浸渍和填充材料，不能含有羟基或羧基。因此，在这种情况下，常常随着加入有机铝化合物的同时通常以液体的形式附带加入一种含有凝胶反应所需要的基团的反应剂。例如，含有羟基成羧基的溶剂，适合作为反应剂。在实际应用中，附带加入反应剂是不方便的，而且可能易于发生加料错误。上述有机铝化合物与潮气反应相当强烈，因此，必须在不透空气的密封条件下贮存和运输，并且必须非常小心地进行操作，这就很难向其加料。
在凝胶反应过程中，反应剂的活性基团转化为电学上能接受的化合物，以此该液体的绝缘性逐渐改进为原有值。这可由容易测得的介电损失系数(thedielectriclossfactor)的增加看出。通常，电路负载要在直到凝胶液体的电绝缘性能改善到原有程度才能工作，这要持续好几天。直到有关设备开始工作这么长的等待时间是不方便的，这会浪费时间并产生很大费用。
本发明的目的就是要提供一种主要用于电气应用方面的工业用胶凝剂，这种胶凝剂更便于使用并能缩短以前所述的等候时间。
概括地说，本发明提供一种用于有机类憎水液体，特别是矿物油或类似物的工业用胶凝剂，其特征在于，胶凝剂是以脂肪酸的有机多氧代铝盐和借以反应的反应剂为基础，特别是反应剂含有羟基和羧基，由适当选择的多氧代铝盐和反应剂的反应获得的固体物质。
另一方面，提供了一种制备用于与水不混溶的有机液体，特别是用于矿物油或类似物的一种工业用胶凝剂的方法，其特征在于，以脂肪酸的有机多氧代铝盐和借以反应的有机反应剂，特别是含有羟基或羧基的反应剂为基础，使适当选择的脂肪酸的多氧代铝盐与反应剂反应制成形成胶凝剂的固体反应产物，并最适当地粉碎该产物。
再一方面，提供了一种用非导电有机液体，特别是矿物油或类似物浸渍电气设备，特别是电缆连接的方法，这种方法包括向电气设备的孔槽中加入带有胶凝剂的该液体，其特征在于，使用一种上述固体粉末状胶凝剂。
本发明的胶凝剂是一种固体物质，它是多氧代铝盐与反应剂的反应产物。根据本发明显然可以看出，因为这种胶凝剂的性质是一种反应产物的性质，因此它对潮气不敏感，易于使用和贮存，且在加入所要稠化的液体中后，很短时间内就可产生所需要的凝胶而不必含有能与多氧代铝盐反应的基团，所得到的凝胶的电绝缘性允许马上对凝胶施加电负载，以使有关电气设备进行工作。根据本发明，该胶凝剂是一种近于惰性的固体物质，它不经特别保护就能贮存和使用。根据本发明，最好将该胶凝剂粉碎。然后，只需将其喷入或掺入要胶凝的液体中，以此在相对很短的时间内，如1小时内，就可发生凝胶。通过适当选择多氧代铝盐和反应剂，即可获得在矿物油中的胶凝时间不超过1小时的粉末状胶凝剂。
根据本发明的胶凝剂，显然可看出，在多氧代铝盐与反应剂间反应所需反应时间被改为制备胶凝剂，因为一般该反应需要在120℃的高温下反应数小时。根据本发明，在制造该胶凝剂时，这些反应条件并无不利。在实际应用上，只需要很短的凝胶时间，这一事实是明确和令人吃惊的。
更特别的是，根据本发明，可由部分实验确定多氧代铝盐和反应剂对，以此制备的胶凝剂在矿物油中的凝胶时间有可能低于10分钟。就此而论，在实际应用方面，凝胶时间取决于本发明固体物质胶凝剂的颗粒大小，这也具有重要性。因此，可选择对应于所需凝胶时间的颗粒大小，较小的颗粒大小与较短的凝胶时间相对应。
使用本发明的胶凝剂时，不需升高温度。在室温或环境温度下就足以使胶凝剂与上述液体混合。不需要加入更多的类似溶剂等物质;相应地也免除了添加这些材料所遇到的与贮存和环境污染有关的问题。凝胶制备以后，由绝缘油类如烃类油得到的凝胶很快就能具有良好的电绝缘性能，以此能使加有凝胶的设备不必耽搁就能进行工作。该凝胶具有很好的耐温性能，并能在至少约150℃下保证不会分解。
根据本发明，由一种胶凝剂提供了特别有利的性能，该胶凝剂由化学式为
的硬脂酸多氧代铝与化学式为
的2-乙基己酸进行一种基本化学计量反应制得。该胶凝剂的比重通常就在需要使其凝胶的液体，如矿物油的比重范围之内。可在一定范围内根据有机铝盐的合成程度确定比重。如其密度可稍高于需凝胶的液体的比重。用掺和方法时，这样做特别有利。例如，比重可以是约0.97g/cm3。
根据本发明制备工业用胶凝剂的特征，在于使适当选择脂肪酸的多氧代铝盐与反应剂反应生成固体反应产物，从而形成胶凝剂，并将该产物尽可能粉碎。因此，该制备仅需简单的操作步骤。
为使作为固体反应产物所获得的胶凝剂不影响其他方面的性能，应适当地使多氧代铝盐与化学计量的反应剂基本上完全反应。
已经发现，如果使用具有5个或更少原子的低级烃类基团取代的反应剂，特别是使用一种低级烃类基团取代的有机酸类液体反应剂，则该反应进行特别迅速。使用一种最高为10个碳原子的低级烷基酸作为该有机酸比较适合，具有5至10个碳原子较好，乙基或丙基己酸最好。实际上已发现，2-乙基己酸反应剂是有用的。
多氧代铝盐与反应剂间的反应适合于在约100℃至140℃的温度下进行，在约120℃最好。这样就可在很短的反应时间内顺利反应并且没有分解危险。
用非导电有机液体，特别是矿物油或类似物浸渍电气设备，特别是电缆连接时，使用本发明的脱凝剂非常简单，并且具有特别的效益;其中，加有胶凝剂的液体在电气设备的孔槽中凝胶。根据本发明，本发明的固体、粉状胶凝剂即用于此目的。例如，将该胶凝剂喷入或填入已装有有机液体的孔槽中。然而，将胶凝剂加入有机液体中的方法比先加入孔槽中要好;根据本发明，在把有机液体加入孔槽之前，先把胶凝剂迅速加入该液体中。然后，该低粘度混合物保持足够长的时间，以便能象液体那样，流入所有孔槽和缝隙。
应当特别注意，不是任何的有机铝化合物和羧酸的结合都能产生胶凝剂。例如，如果以同样的铝化合物与硬脂酸反应代替上述硬脂酸多氧代铝与2-乙基己酸的反应，也能得到一种固体产物，但将该产物粉碎成粉末并在室温下与矿物油掺和，将不会形成凝胶。但如果在反应之前用矿物油与铝盐和硬脂酸掺和，并将混合物置于120℃下三、四分钟，则会形成一种凝胶。因此，当偏离在此叙述的实施例时，需要靠实验逐一确定与所用的有机铝盐相适合的反应剂。
权利要求
1.一种用非导电有机液体，特别是矿物油或类似物浸渍电气设备，特别是电缆接头的方法，该方法包括将加有胶凝剂的有机液体用于电气设备的孔槽，其特征在于使用一种以有机脂肪酸类的多氧代铝盐和有机类反应剂，特别是具有羟基和羧基的反应剂为基础进行反应，制备的用于与水不混溶的有机类液体，特别是用于矿物油或类似物的工业用固体粉末状胶凝剂，其中通过适当选择脂肪酸多氧代铝盐与反应剂反应，形成胶凝剂的固体反应产物，并最适宜地粉碎该产物，所述有机反应剂是一种有多达10个碳原子的低级烷基酸。
2.根据权利要求1所述方法，其中所述烷基酸包括5至10个碳原子。
3.根据权利要求1所述方法，其中所述的胶凝剂是由化学式为
的2-乙基己酸以基本化学计量进行反应而获得。
4.根据权利要求3的方法，其中所述胶凝剂的特征在于它所具有的比重范围在将要凝胶的液体比重或比其稍高的比重范围之内。
5.根据上述任一项权利要求所述方法，其中所述胶凝剂的特征在于它应被磨成碎末。
6.根据权利要求5所述胶凝剂，其中所述胶凝剂的特征在于其颗粒大小应根据所需的凝胶时间来选择，较小的颗粒大小相应于较短的凝胶时间。
7.根据以前所述任一项权利要求的方法，其中所述胶凝剂的特征在于它能使矿物油的凝胶时间低于1小时，这是因为适当选择多氧代铝盐和反应剂的结果。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于使用一种低级烃类基团取代的有机酸形式的液体反应剂。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于使用一种低级烃基取代的低级烷基酸作为反应试剂。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于使用乙基或丙基己酸作为反应剂。
11.根据权利要求10所述方法，其特征在于使用2-乙基己酸作为反应剂。
12.根据上述任一项权利要求所述方法，其特征在于在约100℃至140℃进行该反应。
13.根据权利要求1所述方法，它包括在将有机液体加入孔槽之前，先将胶凝剂加入该有机液体，其特征在于在将有机液体加入孔之前，先将胶凝剂迅速加入该有机液体。
全文摘要
用于有机类憎水液体，特别是矿物油或类似物的工业用胶凝剂它以脂肪酸的有机多氧代铝盐与使其反应的有机反应剂，特别是具有羧基和羟基的反应剂为基础，其特征在于该胶凝剂是由适当选择的多氧代铝盐与反应剂反应制得的一种固体物质。
文档编号C09F5/00GK1047674SQ90104608
公开日1990年12月12日 申请日期1986年7月1日 优先权日1985年7月1日
发明者冈瑟·约翰 申请人:明尼苏达州采矿制造公司