一种复合纳米材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于绝缘材料，具体涉及一种复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前绝大部分油浸式变压器都以矿物绝缘油作为绝缘介质，但矿物油不可被降解，泄露后将造成严重的环境污染问题，同时矿物油的不可再生性使其受到石油资源紧缺的限制，为此，可再生、易降解的合成酯绝缘油是矿物油的优异替代品之一，然而合成酯绝缘油存在绝缘强度不如矿物油的短板，因此如何获得电气强度更高的合成酯绝缘油成为当下的研究热点之一。

2、由于纳米粒子具有很高的小尺寸效应、体积效应以及量子尺寸和隧道效应等特性，现有技术中多通过在合成酯绝缘油中加入纳米粒子来提高合成酯绝缘油的绝缘性能和导热性能。目前纳米改性绝缘油基本上都采用金属氧化物纳米颗粒作为添加材料，通常选取的有tio2、fe3o4、al2o3、sio2、sic、zno和mgo等。然而，目前纳米绝缘油中添加的纳米材料成分单一，往往不能起到多方面的性能改善作用。因此，需要探索新型复合绝缘材料以满足绝缘油性能提升的特殊要求。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种复合纳米材料及其制备方法和应用。本发明制得的复合纳米材料能够同时对合成酯绝缘油的导热性和绝缘强度都有明显的提升，在一定程度上弥补了单一成分的纳米材料在对合成酯绝缘油性能提升方面的局限性。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种复合纳米材料，包括以下重量份计的组分：0.3～1份纳米粒子al2o3、0.3～1份纳米粒子tio2、1～3份表面活性剂、1～3份阻聚剂。

3、优选地，所述纳米粒子al2o3与纳米粒子tio2的质量比为1：(1～2)。

4、优选地，所述纳米粒子al2o3的粒径为1～20μm。

5、优选地，所述纳米粒子tio2的粒径为1～30μm。

6、优选地，所述表面活性剂包括油酸、硬脂酸和油胺。

7、更优选地，所述油酸、硬脂酸和油胺的质量比为2：1：1。

8、优选地，所述阻聚剂包括三乙胺、苯乙烯和n,n-二乙基羟胺。

9、更优选地，所述三乙胺、苯乙烯和n,n-二乙基羟胺的质量比为3：1：1。

10、一种所述复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

11、将所有组分溶于溶剂中，搅拌，超声分散，离心，清洗离心所得沉淀物，干燥，制得复合纳米材料。

12、优选地，所述制备方法，至少包括以下(1)～(6)中的一项：

13、(1)所述溶剂为环己烷；

14、(2)所述溶剂的加入量为复合纳米材料总质量的6～15倍；

15、(3)所述超声分散的温度为40～70℃，时间为12～36h；

16、(4)所述离心的转速为2500～3000rpm，时间为3～5min；

17、(5)所述清洗为选用去离子水和无水乙醇先后分别进行2～5次清洗；

18、(6)所述干燥的温度为80～90℃，时间为10～15h。

19、一种所述复合纳米材料在制备改性合成酯绝缘油中的应用。

20、一种改性合成酯绝缘油，包含所述复合纳米材料和合成酯绝缘油，所述复合纳米材料在合成酯绝缘油中的浓度为0.01g/l～0.10g/l。

21、本发明中所述合成酯绝缘油包括tmp三酯(中链脂肪酸与三羟甲基丙烷酯化合成)、petp四酯(中链脂肪酸与季戊四醇酯化合成)等本领域常规的合成酯绝缘油组分。

22、本发明选用纳米粒子al2o3和纳米粒子tio2作为复合纳米材料组分，两种金属氧化物纳米粒子能够在合成酯绝缘油中发生极化现象，使两者相互配合，呈现协同作用。相比于单一的纳米al2o3和纳米tio2，两者复合使用对合成酯油的绝缘性能、导热性能具有更好的提升效果。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、本发明选用纳米粒子al2o3和纳米粒子tio2作为复合纳米材料组分，在一定程度上弥补了单一成分的纳米材料在对合成酯绝缘油性能提升方面的局限性。本发明制得的复合纳米材料能够同时对合成酯绝缘油的导热性和绝缘强度都有明显的提升。

技术特征：

1.一种复合纳米材料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：0.3～1份纳米粒子al2o3、0.3～1份纳米粒子tio2、1～3份表面活性剂、1～3份阻聚剂。

2.如权利要求1所述复合纳米材料，其特征在于，所述纳米粒子al2o3与纳米粒子tio2的质量比为1：(1～2)。

3.如权利要求1所述复合纳米材料，其特征在于，所述纳米粒子al2o3的粒径为1～20μm。

4.如权利要求1所述复合纳米材料，其特征在于，所述纳米粒子tio2的粒径为1～30μm。

5.如权利要求1所述复合纳米材料，其特征在于，所述表面活性剂包括油酸、硬脂酸和油胺。

6.如权利要求1所述复合纳米材料，其特征在于，所述阻聚剂包括三乙胺、苯乙烯和n,n-二乙基羟胺。

7.一种如权利要求1～6任一所述复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(6)中的一项：

9.一种如权利要求1～6任一所述复合纳米材料在制备改性合成酯绝缘油中的应用。

10.一种改性合成酯绝缘油，其特征在于，包含如权利要求1～6任一所述复合纳米材料和合成酯绝缘油，所述复合纳米材料在合成酯绝缘油中的浓度为0.01g/l～0.10g/l。

技术总结
本发明属于绝缘材料技术领域，具体涉及一种复合纳米材料及其制备方法和应用。所述复合纳米材料，包括以下重量份计的组分：0.3～1份纳米粒子Al2O3、0.3～1份纳米粒子TiO2、1～3份表面活性剂、1～3份阻聚剂。本发明制得的复合纳米材料能够同时对合成酯绝缘油的导热性和绝缘强度都有明显的提升，在一定程度上弥补了单一成分的纳米材料在对合成酯绝缘油性能提升方面的局限性。

技术研发人员：钱艺华,赵耀洪,王青,李智,盘思伟
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13