本發(fā)明涉及合成的酯組合物，并且涉及包括該酯組合物的介電流體組合物，以及涉及用于制備酯組合物的方法和用于制備包括該酯組合物的介電流體組合物的方法，并且涉及包括該介電流體組合物的電氣裝置。
背景技術：
：介電流體在電氣裝置，諸如變壓器中的應用是眾所周知的。在全球范圍內(nèi)，在變壓器中使用介電流體以提供電氣絕緣，提供冷卻并且防止變壓器內(nèi)升溫過高，以抑制電暈和電弧，并且從而延長變壓器的使用壽命。已知的用于這種應用的介電流體包括礦物油類流體、天然酯類流體以及合成酯類流體。已知的合成酯包括由醇與一種或多種羧酸的反應所產(chǎn)生的那些酯。與礦物油類流體相比，這種合成酯類介電流體具有多個優(yōu)點，但是仍然需要具有改進性質(zhì)(尤其是它們的傾點、閃點和粘度性質(zhì))的合成酯。因此，總是存在對這樣酯組合物的需要和期望：該酯組合物相對于現(xiàn)存的組合物能夠呈現(xiàn)出改進的性質(zhì)，這些改進的性質(zhì)能夠使該組合物更有效地作為介電流體，并且避免現(xiàn)存組合物中具有的問題，并且能夠使該組合物的制備更經(jīng)濟。技術實現(xiàn)要素：因此，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種酯組合物，其中，所述酯組合物包括由以下物質(zhì)的反應所得到的多種酯：i)一種或多種多元醇，其中，所述一種或多種多元醇各自獨立地為直鏈或支鏈的C2-C8多元醇；以及ii)第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸，其中，所述第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸各自獨立地為直鏈或支鏈的C4-C12羧酸。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述一種或多種多元醇各自可為C2多元醇、C3多元醇、C4多元醇、C5多元醇、C6多元醇、C7多元醇，或C8多元醇。典型地，所述一種或多種多元醇各自選自直鏈或支鏈的C2至C5多元醇，并且可具有C2至C3骨架，以及具有或不具有一個或多個烴側(cè)基。當任一種多元醇為支鏈的時，它們典型地具有一個或多個C1或C2側(cè)基，典型地為C1側(cè)基。典型地，使用支鏈的C5多元醇。通過非限制性的實施例，上述多元醇可選自季戊四醇、新戊二醇(NPG)、丙三醇、丁二醇、乙二醇和丙二醇。更典型地，僅使用一種多元醇；上述多元醇典型地包括季戊四醇或NPG之一；更典型地，上述多元醇包括季戊四醇；或者上述多元醇僅由季戊四醇組成。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，典型地，上述第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸各自獨立地選自直鏈或支鏈的C4羧酸、C5羧酸、C6羧酸、C7羧酸、C8羧酸、C9羧酸、C10羧酸、C11羧酸和C12羧酸。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，上述多元醇可與不同于上述第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸的一種或多種其它羧酸反應?？商娲?，根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，僅使用上述第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸。根據(jù)一個實施方式，上述第一羧酸為C7羧酸、C8羧酸或C9羧酸。上述第一酸可為C8酸，諸如支鏈C8酸。第一酸可具有C6骨架和側(cè)基，該側(cè)基可為C2側(cè)基，該側(cè)基可位于C2-位。上述第一酸可為，例如2-乙基己酸(2EHA)。根據(jù)一個實施方式，上述第二羧酸為直鏈或支鏈的C6羧酸、C7羧酸或C8羧酸，諸如C7酸，進一步典型地為直鏈線性C7酸，即，正庚酸。根據(jù)一個實施方式，上述第三羧酸為直鏈或支鏈的C8羧酸、C9羧酸或C10羧酸，諸如C9酸，進一步更典型地為直鏈線性C9酸，即，正壬酸。根據(jù)一個實施方式，上述酯組合物包括由多元醇與(i)支鏈C8羧酸作為所述第一羧酸、(ii)線性C7羧酸作為所述第二羧酸、以及(iii)線性C9羧酸作為所述第三羧酸發(fā)生反應所形成的酯。根據(jù)一個實施方式，所述多元醇包括季戊四醇或由季戊四醇組成，所述第一羧酸為2EHA，所述第二羧酸為正庚酸，以及所述第三羧酸為正壬酸。根據(jù)一個實施方式，反應酸混合物具有約40％至85％摩爾量的第一羧酸(諸如2EHA)，和約5％至60％摩爾量的第二羧酸和第三羧酸的組合(諸如n-C7羧酸和n-C9羧酸)；更典型地，具有約45％至60％摩爾量的第一羧酸，和約10％至55％摩爾量的第二羧酸和第三羧酸的組合；更典型地，具有約50％摩爾量的第一羧酸，和約50％摩爾量的所述第二羧酸和所述第三羧酸的組合。由一種或多種多元醇與三種羧酸的反應所得到的產(chǎn)物不是純物質(zhì)，而是包括多種可能酯結構的混合物。該酯混合物是該反應過程的自然結果。例如，季戊四醇包含四個醇官能團，因此，季戊四醇與三種酸(諸如，2EHA、C7酸和C9酸)的反應將產(chǎn)生包括來自三種不同酸的官能團的不同組合的多種不同的四酯結構。上述酯組合物可包括少量未反應的醇和/或酸，作為雜質(zhì)。典型地，上述酯組合物基本上不含有醇和/或酸。本發(fā)明的酯組合物具有介電性質(zhì)，并且適用于用作介電流體。當利用BrookfieldDV-IPrime粘度計在40℃下測量時，本發(fā)明的酯組合物典型地具有35cP或更小的粘度；更典型地，在40℃下，本發(fā)明的酯組合物具有33cP或更小的粘度；更典型地，在40℃下，本發(fā)明的酯組合物具有30cP或更小的粘度；進一步更典型地，在40℃下，本發(fā)明的酯組合物具有28cP或更小的粘度。恰當?shù)?，所述粘度包括動態(tài)粘度。本發(fā)明的酯組合物典型地具有-20℃或更低的傾點；更典型地，本發(fā)明的酯組合物具有-30℃或更低的傾點；更典型地，本發(fā)明的酯組合物具有-40℃或更低的傾點；進一步更典型地，本發(fā)明的酯組合物具有-50℃或更低的傾點。當根據(jù)ISO3016的標準來測量傾點時，本發(fā)明的酯組合物典型地具有-50℃至-62℃，或甚至更低的測量傾點。當根據(jù)ISO2592的標準測量時，本發(fā)明的酯組合物典型地具有280℃或更高的COC(克立夫蘭敞口杯)著火點；更典型地，本發(fā)明的酯組合物具有300℃或更高的COC著火點；進一步典型地，本發(fā)明的酯組合物具有310℃或更高的COC著火點。根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種介電流體組合物，包括：(I)酯組合物，其中所述酯組合物包括由以下物質(zhì)的反應所得到的多種酯：i)一種或多種多元醇，其中，所述一種或多種多元醇各自獨立地為直鏈或支鏈的C2-C8多元醇；以及ii)第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸，其中，所述第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸各自獨立地為直鏈或支鏈的C4-C12羧酸；以及(II)一種或多種添加劑?？稍谠摻殡娏黧w組合物中使用的(i)一種或多種多元醇以及(ii)第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸與在上文中本發(fā)明的第一個方面涉及的酯組合物中的限定相同。上述添加劑典型地選自抗氧化劑、金屬鈍化劑和降凝劑，以及它們的組合。典型地，上述介電流體組合物包括：以所述介電流體組合物的重量計，至少95％的酯組合物(I)。恰當?shù)?，上述介電流體組合物包括：以該組合物的重量計，至少96％的酯組合物(I)，例如以該組合物的重量計，至少97％、至少98％或至少99％的酯組合物(I)。典型地，上述介電流體組合物包括：以該組合物的重量計，至少99.5％的酯組合物(I)。典型地，上述介電流體組合物包括以下量的添加劑(II)：以該組合物的重量計，總量約0.0001％至約1％的一種或多種抗氧化劑；和/或以該組合物的重量計，總量約0.0001％至約1％的一種或多種金屬鈍化劑；和/或以該組合物的重量計，總量約0％至約1％的一種或多種降凝劑。如果需要，也可使用這些添加劑中的兩種或更多種的組合。典型地，上述介電流體組合物包括：以該組合物的重量計，至少約0.0001％的量的抗氧化劑；更典型地，以該組合物的重量計，至少約0.001％、至少約0.01％、至少約0.1％、至少約0.25％的量的抗氧化劑，例如，以該組合物的重量計，約0.25％的量的抗氧化劑。上述抗氧化劑可包括酚類抗氧化劑，諸如空間受阻的酚類抗氧化劑?？寡趸瘎┛砂ǘ』u基甲苯(BHT)和/或丁基化羥基苯甲醚(BHA)，或者可以為空間受阻的酚類抗氧化劑的化學類似物。典型地，上述介電流體組合物包括：以該組合物的重量計，至少約0.0001％的量的金屬鈍化劑；更典型地，以該組合物的重量計，至少約0.001％、至少約0.002％、至少約0.005％的量的金屬鈍化劑，例如，以該組合物的重量計，約0.005％的量的金屬鈍化劑。典型地，金屬鈍化劑包括甲苯三唑衍生物，其可包括Irgamet39TM(購自BASF的甲苯三唑衍生物)。恰當?shù)?，上述介電流體組合物包括選自抗氧化劑和金屬鈍化劑的一種或多種添加劑(II)。上述介電流體組合物可基本上不含或完全不含降凝劑。可替代地，上述介電流體組合物可包括降凝劑。典型地，酯組合物(I)適用于作為介電流體，而無需與降凝劑組合。典型地，上述介電流體組合物包括：以該組合物的重量計，至少約95％的組合量的酯組合物(I)和添加劑(II)；典型地，以該組合物的重量計，至少約99％的組合量的酯組合物(I)和添加劑(II)；更典型地，以該組合物的重量計，至少約99.9％的組合量的酯組合物(I)和添加劑(II)。典型地，上述介電流體組合物僅由酯組合物(I)和添加劑(II)組成。典型地，上述介電流體組合物包括：以該組合物的重量計，至少95％的組合量的酯組合物、抗氧化劑和金屬鈍化劑；更典型地，以該組合物的重量計，至少99％的組合量的酯組合物、抗氧化劑和金屬鈍化劑；更典型地，以該組合物的重量計，至少99.9％的組合量的酯組合物、抗氧化劑和金屬鈍化劑。典型地，上述介電流體組合物由酯組合物、抗氧化劑和金屬鈍化劑組成。介電流體組合物可包括少量或痕量未反應的醇和/或酸，作為雜質(zhì)。恰當?shù)?，介電流體組合物基本上不含醇和/或酸。當利用BrookfieldDV-IPrime粘度計在40℃下測量時，本發(fā)明的介電流體組合物典型地具有35cP或更小的粘度；更典型地，在40℃下，本發(fā)明的介電流體組合物具有33cP或更小的粘度；更典型地，在40℃下，本發(fā)明的介電流體組合物具有30cP或更小的粘度；進一步更典型地，在40℃下，本發(fā)明的介電流體組合物具有28cP或更小的粘度。恰當?shù)兀稣扯劝▌討B(tài)粘度。本發(fā)明的介電流體組合物典型地具有-20℃或更低的傾點；更典型地，本發(fā)明的介電流體組合物具有-30℃或更低的傾點；更典型地，本發(fā)明的介電流體組合物具有-40℃或更低的傾點；進一步更典型地，本發(fā)明的介電流體組合物具有-50℃或更低的傾點。當根據(jù)ISO3016的標準來測量傾點時，本發(fā)明的介電流體組合物典型地具有-50℃至-62℃，或甚至更低的測量傾點。典型地，當根據(jù)ISO2592的標準測量時，本發(fā)明的介電流體組合物具有280℃或更高的COC(克立夫蘭敞口杯)著火點；更典型地，本發(fā)明的介電流體組合物具有300℃或更高的COC著火點；進一步典型地，本發(fā)明的介電流體組合物具有310℃或更高的COC著火點。根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種用于制備酯組合物的方法，其中，所述方法包括使以下物質(zhì)反應以形成多種酯：i)一種或多種多元醇，其中所述一種或多種多元醇各自獨立地為直鏈或支鏈的C2-C8多元醇；以及ii)第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸，其中，所述第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸各自獨立地為直鏈或支鏈的C4-C12羧酸?？稍谠摻殡娏黧w組合物中使用的(i)一種或多種多元醇以及(ii)第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸與在上文中關于本發(fā)明的第一方面的酯組合物中的限定相同。典型地，上述方法包括使多元醇與羧酸進行反應，其中，該酸以至少10摩爾％的量過量；更典型地，以至少20摩爾％的量過量，例如以30摩爾％的量過量。典型地，所述方法包括使上述一種或多種多元醇和上述第一羧酸、第二羧酸、第三羧酸的混合物回流。回流可進行約3小時～9小時的時段，并且回流溫度可在約245℃和255℃之間，例如在248℃和252℃之間。反應混合物在約200℃時開始回流。典型地，所述方法包括在氮氣氣氛下進行回流。典型地，上述方法包括去除在該方法中所形成的水。在回流階段之后可去除任何過量的酸。在回流階段之后，如果需要，可將反應混合物調(diào)節(jié)至中性pH，即，約6至8之間。典型地，上述方法包括對酯組合物進行處理以得到該中性pH。典型地，上述方法包括加入氧化鋁和/或漂白土粉和/或抗氧化劑。上述酯組合物可在該方法期間進行過濾。可在加熱下，典型地在過濾之前，加入該抗氧化劑。根據(jù)本發(fā)明的第四個實施方式，提供了一種用于制備包括酯組合物的介電流體組合物的方法，其中，所述方法包括使所述酯組合物與一種或多種添加劑組合。其中，所述酯組合物包括由以下物質(zhì)的反應所得到的多種酯：i)一種或多種多元醇，其中，所述一種或多種多元醇各自獨立地為直鏈或支鏈的C2-C8多元醇；以及ii)第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸，其中，所述第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸各自獨立地為直鏈或支鏈的C4-C12羧酸?？稍谠摻殡娏黧w組合物中使用的(i)一種或多種多元醇以及(ii)第一羧酸、第二羧酸和第三羧酸與在上文本發(fā)明的第一個方面的酯組合物中的限定相同。上述一種或多種添加劑可選自抗氧化劑、金屬鈍化劑和降凝劑，以及它們的組合。各種添加劑和它們相應的量也已經(jīng)在上文中本發(fā)明的第二方面的介電流體組合物中限定。典型地，所述方法包括加入抗氧化劑，該抗氧化劑可在加熱或不加熱的情況下加入。所述抗氧化劑可在對酯組合物進行任何過濾之前或之后來加入。如果金屬鈍化劑作為添加劑來加入，則金屬鈍化劑可在對酯組合物進行任何過濾之前或之后來加入。介電流體可用于電氣裝置中。電氣裝置可為變壓器，諸如高壓變壓器。本發(fā)明還提供了包括該如本發(fā)明的第二方面限定的介電流體組合物的電氣裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供上文所限定的酯組合物在介電流體中的應用或作為介電流體的應用。具體實施方式現(xiàn)將通過以下實施例來闡述本發(fā)明，以下實施例僅用于示例性的目的而不用于限制本發(fā)明的范圍。實施例1如下制備用作介電流體的酯組合物：使正庚酸(C7)、正壬酸(C9)和2-乙基己酸的混合物與季戊四醇進行反應來形成酯。根據(jù)以下方法，制備約860g的酯組合物：將200g的季戊四醇與397.8g的正庚酸、127.4g的正壬酸和594.2g的2-乙基己酸進行混合。對酸和醇的量進行選擇以使酸的混合物相對于醇過量36摩爾％，并且使酸相對于彼此以下表1中示出的摩爾百分比存在。表1酸摩爾％C738C9102-EHA52隨后，通過使季戊四醇和酸混合物在氮氣氣氛下，于248℃至252℃下回流5小時來生產(chǎn)酯組合物。利用Dean-Stark裝置來去除在反應中所形成的水。在回流階段完成后，通過真空蒸餾去除過量的酸，并且確定酯組合物的酸值、羥基值和顏色。結果示出在下表3中。隨后，對酯組合物進行進一步處理以制備介電流體組合物。隨后，在氧化鋁、漂白土粉F160和F115FF以及空間受阻的酚類抗氧化劑的存在下，在80℃下攪拌該酯組合物1小時，其中，氧化鋁的量為對反應混合物進行中和以去除任意殘留的酸所需的量，漂白土粉F160和F115FF用于清潔樣品。隨后，對組合物進行過濾。將甲苯三唑衍生物金屬鈍化劑39加入到上述組合物中。隨后，對組合物脫氣約30分鐘，直至上述組合物的水分含量低于80ppm。根據(jù)下表2示出的測試方法對上述組合物進行電學和物理測試。結果示于表3中。表2性質(zhì)測試方法水含量IEC60814酸值改良的IEC62021-2羥基值IR分光儀顏色ISO221190℃下的介損(Tandelta)IEC6024790℃下的VRIEC60247擊穿電壓IEC6015640℃下的粘度BrookfieldDV-IPrime粘度計20℃下的密度ISO3675COC著火點ISO2592PMCC閃點ISO2719傾點改良的ISO3016表3物理和電學性質(zhì)值水含量(ppm)50酸值(mgKOH/g)0.022羥基值(mgKOH/g)0.5顏色(HU)5790℃下的介損(Tandelta)0.00890℃下的VR(GΩm)32.6擊穿電壓(kV)93.540℃下的粘度(cP)26.420℃下的密度(g/cm3)0.973COC著火點(℃)312PMCC閃點(℃)268傾點(℃)-56由上可以看出，實施例1的介電組合物具有使其完全適用于作為介電流體的物理性質(zhì)和電學性質(zhì)，并且這些物理性質(zhì)和電學性質(zhì)能夠與商購產(chǎn)品的性質(zhì)相媲美。在本說明書(包括任何所附的權利要求、摘要和附圖)中所公開的每個特征可被作用相同的替代特征、等價物或類似目的來替代，除非另有說明。因此，除非另有說明，否則所公開的每個特征僅為一通用系列等價物或相似特征中的一個實例而已。當然，應當理解的是，本發(fā)明并不受限于前文特定的僅為示例性的實施方式。本發(fā)明涵蓋在本說明書(包括任何所附的權利要求、摘要和附圖)中公開的任意新的特征或這些特征的組合，或者涵蓋如此公開的任意方法或過程的步驟中任意一新步驟或步驟的任意新組合。當前第1頁1 2 3