ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ, ИМЕЮЩИЕ ПОНИЖЕННУЮ СКОРОСТЬ СТРИМЕРА
DIELECTRIC LIQUIDS, HAVING REDUCED SPEED OF STREAMER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к диэлектрическим жидкостям, предназначенным для применения в электротехнике и электроэнергетике, к способам получения указанных жидкостей, к электрическим и/или силовым аппаратам, содержащим указанные жидкости, а также к применению диэлектрических жидкостей как таковых.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изолирующие диэлектрические жидкости применяют в электрических аппаратах, таких как трансформаторы, конденсаторы, распределительные устройства, проходные изоляторы и т.п., и имеют множество функций. Диэлектрические жидкости действуют как электроизолирующие среды, разделяющие высоковольтные и заземленные части внутри аппарата, и функционируют в качестве охлаждающей среды для переноса тепла, генерируемого в токонесущих проводниках. Кроме того, указанные жидкости предоставляют среду для мониторирования состояния работающего трансформатора.
В дополнение к основным вышеуказанным функциям изолирующая жидкость должна удовлетворять и другим желательным требованиям. Такая жидкость должна обладать высокой эффективностью, долгим сроком службы и минимально воздействовать на окружающую среду. Кроме того, указанная жидкость должна быть совместимой с материалами, применяемыми в электрооборудовании, и должна быть безвредной для здоровья и неопасной для персонала. На практике, изолирующие жидкости должны обладать многими физическими, электрическими и химическими свойствами, и все эти свойства регулируются стандартами и техническими условиями, устанавливающими минимальные требования для каждого из этих важных свойств.
Традиционно, в качестве изолирующих жидкостей в маслонаполненных трансформаторах применяли масла на нефтяной основе, что обусловлено такими их благоприятными свойствами, как низкая вязкость, низкая точка застывания, высокая диэлектрическая прочность, легкая доступность и низкая стоимость. В течение последних двух десятилетий в промышленности трансформаторов произошло несколько изменений. Рыночный спрос на компактные и эффективные трансформаторы с гарантированно долгим сроком службы, вместе с проблемами, связанными с корродирующими соединениями серы и с качеством масла, требуют улучшения свойств трансформаторного масла. Кроме того, постоянно вводились строгие экологические требования в отношении безвредности для здоровья и безопасности, а крайне высокий риск юридической ответственности в случае пожаров и простоя трансформаторов послужили причиной возникновения глубокой озабоченности в этой области. Этими факторами обусловлены серьезные научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки, проводимые с 1990-х годов и направленные на отыскание альтернатив для минерального масла.
Среди нескольких общеизвестных вариантов (например, жидкостей на основе сложных эфиров, силиконовой жидкости, хлорированных бензолов, перхлорэтилена, поли-альфа-олефинов и т.п.) превосходной альтернативой минеральному маслу являются жидкости на основе сложных эфиров (как синтетических, так и натуральных), прежде всего, благодаря их способности к биологическому разложению (низкий экологический риск) и высоким температурам вспышки и воспламенения (высокой пожарной безопасности). Кроме того, натуральные сложные эфиры на основе растительных масел, главными компонентами которых являются триглицериды, предпочтительны и благодаря их возобновляемости.
Таким образом, в данной области имеется существенная необходимость в улучшении эффективности жидкостей на основе сложных эфиров (более конкретно, жидкостей на основе триглицеридов), применяемых в энергетике и электротехнике, для замены относительно неблагоприятных современных промышленных изолирующих жидкостей.
Как правило, по сравнению с минеральным маслом, все растительные масла имеют более высокую вязкость. Если трансформатор предназначен для работы при высоком напряжении, иногда может потребоваться циркуляция масла внутри трансформатора, производимая специальными насосами. В этих случаях высокая вязкость жидкостей на растительной основе может осложнить конструирование трансформатора, особенно с точки зрения охлаждения. Это приводит к необходимости понижать вязкость жидкостей на растительной основе.
По сравнению с минеральным маслом, биологически разлагаемые натуральные жидкости на основе сложных эфиров имеют высокие температуры застывания, что можно рассматривать как их главный недостаток, если электрические аппараты, содержащие такую жидкость, должны работать в экстремально холодной окружающей среде, причем эта проблема является особенно значимой для высоковольтных систем. Кроме того, низкая точка застывания может стать причиной изменений диэлектрических и/или других свойств самой этой жидкости, а также твердой изоляции, пропитанной этой жидкостью. Это, в свою очередь, может принуждать к изменениям конструкции трансформатора, что может приводить к росту затрат на их изготовление. Поэтому для растительной жидкости желательна и очень низкая точка застывания.
Для выполнения электроизолирующей функции изолирующая жидкость должна быть разработана так, чтобы выдерживать необходимые электростатические напряжения в соответствии с техническими условиями, принятыми для данного электрического аппарата.
8
Электрические стримеры представляют собой предпробойные явления в форме проводящих структур низкой плотности, которые образуются в некоторых участках жидкости, находящихся в электрических полях со сверхвысокой напряженностью (порядка 1×10 В/м или более). Возникший стример стремится к удлинению, разрастаясь от точки инициации до точки замедления. Степень развития стримера зависит от природы электрического возбуждения, которое его вызывает. Результатом постоянного перевозбуждения может быть стример, замыкающий промежуток между точкой его возникновения и землей. В этом случае возникнет дуга и произойдет электрический пробой. Стримеры могут образовываться вследствие как положительного, так и отрицательного возбуждения (Sullivan, Thesis (Ph. D.), Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2007).
В отношении электрической изоляции наиболее важным параметром считают выдерживаемое напряжение пробоя диэлектрика при переменном токе (50/60 Гц) и грозовом импульсе (1,2/50 мкс). Выдерживаемое напряжение пробоя диэлектрика (или просто напряжение пробоя) можно определить как напряжение, необходимое для получения искрового перекрытия в масле между двумя электродами указанной формы, помещенными на определенном расстоянии друг от друга. Переменное напряжение имеет частоту электрической сети (50 или 60 Гц в зависимости от места проживания). Напряжение пробоя грозового импульса (lightning impulse, LI) имитирует разряды молнии; обычно при этом волна достигает 90% амплитуды за 1,2 микросекунды, а затем, после 50 микросекунд, спадает до 50% амплитуды. Техническими стандартами, определяющими, как следует проводить эти тесты, являются ASTM D1816 (главным образом, для переменного тока) и ASTM D3300 (для импульсных напряжений). Стандарты определяют тип электродов и расстояние, требуемое для этих испытаний.
a
Одним из параметров, связанных с явлением пробоя грозового импульса (LI), является скорость, с которой стример распространяется от точки инициации до земли. Важным параметром в отношении скоростей стримера LI является ускоряющее напряжение (V), которое можно определить как напряжение, при котором скорость стримеров LI увеличивается до очень высокого значения.
b
a
b
a
b
a
b
Фиг.1 в общем виде иллюстрирует различие между скоростью стримера в натуральной сложноэфирной диэлектрической жидкости и в минеральном масле. Натуральный сложный эфир имеет среднее напряжение пробоя (V) приблизительно 140 кВ, после него наблюдается очень резкое увеличение скорости стримера. Таким образом, в случае сложноэфирных жидкостей V практически совпадает с V, т.е. отношение V/V является близким к 1. С другой стороны, в случае минерального масла, отношение V/V составляет приблизительно 1,5, что значительно выше. Кроме того, по сравнению со сложноэфирной жидкостью, напряжение пробоя минерального масла также является более высоким.
a
b
Для высокого фактора безопасности в электрическом аппарате всегда желательно иметь низкую скорость стримера, т.е. высокое напряжение пробоя и более высокое отношение V/V. В этом отношении сложноэфирные жидкости отличаются по эффективности от традиционных минеральных масел. Сложноэфирные диэлектрические жидкости, как правило, имеют высокие скорости LI-стримера - обычно более 100 км/с (Duy, et al., IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2009, Vol.16, 6, pp.1582-1594 и Rongsheng L. et al., IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, (CEIDP) 2009, 18-21 Oct. 543-548, ISSN: 0084-9162). Поэтому при конструировании электрического аппарата со сложноэфирными жидкостями требуется особая осторожность.
В данной области техники известно, что свойства сложноэфирных масел, применяемых в трансформаторах, можно улучшать посредством добавления присадок. Обычными присадками, применяемыми в сложноэфирных маслах, являются антиоксиданты, депрессанты, понижающие температуру застывания, и пассиваторы металла (см., например, патент США № 6274067).
-5
5
Кроме того, в международной заявке на патент WO 2008/071704 описана изолирующая жидкость для электрических или электромагнитных устройств, которая содержит некоторую жидкость-носитель и наночастицы. Для снижения скорости положительного стримера эти наночастицы, предпочтительно, обладают электропроводностью от 10 до 10 См/см.
Кроме того, заявка на патент США № 2011/232940 раскрывает изолирующую жидкость, которая включает в себя сложноэфирную жидкость и присадку к этой сложноэфирной жидкости, благодаря чему, как утверждают, уменьшается интенсивность образования быстрых электрических стримеров. Однако не предоставлено никаких экспериментальных данных, подтверждающих это заявление.
В данной области техники, для повышения безопасности и эффективности электрической аппаратуры, применяемой с диэлектрическими жидкостями на сложноэфирной основе, имеется настоятельная потребность в улучшении скоростей LI-стримеров таких диэлектрических жидкостей на сложноэфирной основе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является предоставление диэлектрической жидкости с пониженной скоростью LI-стримера (например, жидкости на сложноэфирной основе) для электрической аппаратуры.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, предоставлена жидкая композиция для электрической изоляции, содержащая диэлектрическую жидкость и присадку, причем присадка растворена в диэлектрической жидкости и имеет энергию первого возбуждения ниже энергии первого возбуждения диэлектрической жидкости.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предоставлен способ получения жидкой композиции, содержащей диэлектрическую жидкость и присадку, причем присадка растворена в диэлектрической жидкости и имеет энергию первого возбуждения ниже энергии первого возбуждения диэлектрической жидкости. Указанный способ может включать в себя стадию получения диэлектрической жидкости, содержащей триглицерид, имеющий жирнокислотный состав, в котором от приблизительно 10% до приблизительно 100% жирных кислот имеют, по меньшей мере, одну углерод-углеродную двойную связь, и стадию добавления присадки к диэлектрической жидкости.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предоставлен аппарат, выбранный из группы электрических аппаратов и энергетического оборудования, в котором осуществлено применение композиции согласно настоящему изобретению.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предоставлено применение композиции согласно настоящему изобретению в аппаратах, выбранных из группы электрических аппаратов и энергетического оборудования, или в компонентах, применяемых в электрических аппаратах или в энергетическом оборудовании.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предоставлено применение композиции согласно настоящему изобретению в компонентах, применяемых в электрических аппаратах или в энергетическом оборудовании.
Настоящее изобретение достигает вышеуказанной цели, представляя композицию, содержащую диэлектрическую жидкость (например, жидкость на сложноэфирной основе) и одну или более присадок, способных понижать скорости LI-стримеров указанной композиции. Кроме того, композиции согласно настоящему изобретению могут иметь низкую скорость LI-стримера, сравнимую со скоростью LI-стримера минерального масла.
Настоящее изобретение относится к композиции, подходящей для различного энергетического и/или электрического оборудования (причем указанная композиция содержит диэлектрическую жидкость на сложноэфирной основе и присадку), к способам получения указанной композиции, к электрической и/или энергетической аппаратуре и компонентам, содержащим указанную композицию, а также к различным вариантам применения указанной композиции.
Как правило, все термины, используемые в формуле изобретения, следует интерпретировать согласно их смыслу, принятому в технической области, если иное не определено явным образом в настоящем документе. Все ссылки на «некоторый/определенный элемент, аппарат, компонент, средство, стадию и т.д.» следует интерпретировать открыто, по ссылке, по меньшей мере, на один пример указанного элемента, аппарата, компонента, средства, стадии и т.д., если явно не указано иное. Стадии любого способа, раскрытого в настоящем документе, не обязаны проводиться в точном соответствии с порядком, раскрытым в настоящем документе, если явно не указано иное. Определения «первый», «второй» и т.д. используются для различных признаков/компонентов настоящего раскрытия только для того, чтобы отличать указанные признаки/компоненты от других подобных признаков/компонентов, и не придают указанным признакам/компонентам какой бы то ни было упорядоченности или иерархичности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В данном разделе настоящее изобретение описано на примерах со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
Фиг.1 является экспериментальным графиком, где скорость стримера натурального сложноэфирного масла сравнивается со скоростью стримера минерального масла предшествующего уровня техники в виде функции приложенного напряжения.
Фиг.2 схематично иллюстрирует концепцию энергии возбуждения и потенциала ионизации соединения.
Фиг.3 является экспериментальным графиком, где скорость стримера натурального сложноэфирного масла сравнивается со скоростью стримера того же сложноэфирного масла, содержащего присадку согласно настоящему изобретению.
Фиг.4 является экспериментальным графиком, где скорость стримера натурального сложноэфирного масла сравнивается со скоростью стримера того же сложноэфирного масла, содержащего другую присадку согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Далее в данном разделе настоящее изобретение будет описано более полно со ссылками на определенные варианты осуществления настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение может быть осуществлено во многих различных формах и его не следует истолковывать как ограниченное только вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе; фактически, эти варианты осуществления настоящего изобретения предоставлены лишь в виде примеров для того, чтобы настоящее описание было более подробным и полным и могло полностью представлять объем настоящего изобретения специалистам в данной области техники.
Все слова и аббревиатуры, используемые в настоящей заявке, следует понимать в обычном смысле, придаваемом им в соответствующей области, если не указано иначе. Однако для большей ясности ниже даны конкретные определения некоторых терминов.
Термин «жидкость» используется в настоящем документе для группы, состоящей из масел, эмульсий, суспензий и других жидкостей.
Диэлектрическая жидкость согласно настоящему изобретению может не быть минеральным маслом, а представлять собой растительную жидкость или масло.
Кроме того, растительные жидкости и/или масла могут быть, например, выбранными из группы, состоящей из жидкостей или масел, получаемых из следующих источников (но не ограничиваясь ими): арахис, семена рапса, клещевина, олива, кукуруза, рапс канола, соевые бобы, кунжут, льняное семя, сафлор, виноградные косточки, пальма, авокадо, тыквенные семечки, орех макадамия, подсолнух и любые их комбинации и/или смеси. Кроме того, по существу, жидкости и/или масла могут быть получены из любых организмов, являющихся подходящими источниками жидкостей и/или масел. Жидкости и/или масла, получаемые из животных источников, могут быть выбранными из группы, состоящей из говяжьего сала, рыбьего жира, свиного жира и любых их комбинаций и/или смесей. Естественно, можно применять любые комбинации вышеуказанных жидкостей и/или масел независимо от источника.
Следует отметить, что композиция может содержать другие присадки (например, смешанные с диэлектрической жидкостью или растворенные в ней), которые не имеют специфического отношения к уменьшению интенсивности стримеров. Такими присадками могут быть, например, присадки, увеличивающие устойчивость к окислению или улучшающие температуру застывания композиции.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к композиции, подходящей для электрических аппаратов, содержащих диэлектрическую жидкость, в которых указанная композиция имеет низкую скорость LI-стримера, сравнимую с минеральным маслом. Указанной диэлектрической жидкостью может быть диэлектрическая жидкость на сложноэфирной основе.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения скорость LI-стримера указанной композиции понижена, по меньшей мере, на 50% (предпочтительно, на 50-80% включительно) по сравнению со скоростью LI-стримера любого диэлектрического масла на сложноэфирной основе, коммерчески доступного в настоящее время (например, триглицеридов из рапсового, соевого или подсолнечного масла) для фиксированного прилагаемого испытательного напряжения. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения скорость LI-стримера указанной композиции является почти равной скорости LI-стримера в минеральном масле для такого же прилагаемого испытательного напряжения.
a
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения ускоряющее напряжение (V) указанной композиции увеличено, по меньшей мере, на 25% по сравнению с ускоряющим напряжением диэлектрической жидкости без присадки, такой как любое из диэлектрических масел на сложноэфирной основе, коммерчески доступное в настоящее время (например, триглицериды из рапсового, соевого или подсолнечного масла).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанная композиция содержит диэлектрическую жидкость на сложноэфирной основе и одну или более присадок, способных понижать скорость LI-стримера данной жидкости. Предпочтительно, указанная присадка способна понижать скорость LI-стримера указанной жидкости, по меньшей мере, на 50%. Более предпочтительно, присадка способна понижать скорость LI-стримера указанной жидкости на 50-80% включительно (предпочтительно, на 60-80% или, предпочтительно, на 70-80%). Более предпочтительно, присадка способна понижать скорость LI-стримера указанной жидкости, по меньшей мере, на 75%. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения присадка может увеличивать ускоряющее напряжение такой жидкости, по меньшей мере, на 25%. Более предпочтительно, присадка может увеличивать ускоряющее напряжение указанной жидкости на 25-80% включительно (предпочтительно, на 50-80%). Более предпочтительно, присадка может увеличивать ускоряющее напряжение указанной жидкости, по меньшей мере, на 75%.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения напряжение пробоя указанной композиции является увеличенным, часто в сочетании с увеличенным ускоряющим напряжением. Присутствие присадки может увеличивать напряжение пробоя, например, по меньшей мере, на 5% по сравнению с диэлектрической жидкостью без присадки (более предпочтительно, по меньшей мере, на 10% или, по меньшей мере, на 25%). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения напряжение пробоя увеличено на 25-100% включительно (предпочтительно, на 50-80%). Более предпочтительно, присадка способна увеличивать напряжение пробоя жидкости, по меньшей мере, на 50% или, по меньшей мере, на 75%.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения удобно применять указанную присадку в композиции в концентрации, составляющей, по меньшей мере, 1% по массе (например, от 1 до 10% по массе или от 3 до 8% по массе - например, приблизительно 5% по массе).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения присадка представляет собой комбинацию многих разных добавочных соединений, таких как добавочные соединения, называемые «присадками», обсуждаемыми в настоящем документе.
Подходящие присадки способны поглощать энергию электронов, испускаемых при распространении стримера, без ионизации самой молекулы присадки. Это свойство молекул присадки помогает уменьшать степень развития стримера в случае напряжения LI или другого приложенного напряжения с амплитудой, достаточно высокой для введения стримера. Предпочтительно, присадка, добавляемая к композиции, имеет самую низкую энергию возбуждения электрона или такую энергию первого возбуждения электрона, которая является более низкой, чем самая низкая энергия возбуждения электрона или энергия первого возбуждения электрона диэлектрической жидкости. Возбужденное состояние получается, если один (по меньшей мере) электрон возбуждается из положения его основного состояния до незанятого энергетического уровня. Энергия первого возбуждения представляет собой самую низкую энергию, необходимую для перевода одного электрона из конфигурации основного состояния до незанятого энергетического уровня. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения присадка имеет энергию первого возбуждения, составляющую менее 7 эВ (например, от 1 до 7 эВ, от 1 до 5 эВ или, более предпочтительно, от 1 до 4 эВ).
-9
В одном варианте осуществления настоящего изобретения время перехода присадки из возбужденного в невозбужденное состояние является более коротким, чем время перехода в ионизированное состояние. В одном варианте осуществления настоящего изобретения время перехода присадки из возбужденного в невозбужденное состояние составляет менее 10 с.
-9
В другом варианте осуществления настоящего изобретения время ионизации возбужденного состояния составляет более 10 с. По сравнению с ионизацией молекулы в ее основном электронном состоянии, ионизация из возбужденного состояния требует меньше энергии. Долгое время возбужденного состояния может компенсироваться долгим временем до ионизации.
Концепцию энергии первого возбуждения и потенциала ионизации объясняет фиг.2. Молекула находится в своем основном состоянии, если все электроны находятся на самых низких возможных энергетических уровнях, т.е. в конфигурации основного состояния. Катион образуется, если электрон удаляется полностью (выше уровня вакуума). Минимальная энергия, необходимая для образования катиона, как раз и составляет потенциал ионизации. Возбужденное состояние получается, если, по меньшей мере, один электрон возбуждается из положения его основного состояния до незанятого энергетического уровня. Энергия первого возбуждения является самой низкой энергией, необходимой для удаления одного электрона из конфигурации основного состояния до незанятого энергетического уровня. Возбужденные состояния являются нестабильными, и спустя некоторое время происходит возвращение в невозбужденное состояние.
Присадка является растворимой в диэлектрической жидкости. До добавления в изолирующую жидкую композицию присадка может иметь, например, жидкую или твердую форму (например, в виде частиц). Если присадка представлена в жидкой форме, она должна быть способной смешиваться с диэлектрической жидкостью без образования двухфазной жидкой системы, т.е. она должна быть растворенной в диэлектрической жидкости. Если присадка представлена в твердой форме, она должна быть способной растворяться в диэлектрической жидкости, т.е. она должна быть представленной в виде молекул, растворенных (предпочтительно, полностью растворенных) в диэлектрической жидкости, без появления нерастворенных частиц, суспендированных в диэлектрическом флюиде/жидкости. Однако, в дополнение к растворенной присадке, композиция может содержать и уменьшающую интенсивность стримера присадку в виде нерастворенных твердых частиц, таких как наночастицы (например, наночастицы любого из добавочных соединений, обсуждаемых в настоящем документе).
4
2
10
4
-
Подходящие присадки включают в себя диметиланилин (DMA) или могут быть выбранными из группы, состоящей из азосоединений или цветных красителей, таких как триарилметановые красители, цианины и хинониминовые красители. Дополнительные примеры цветных красителей, подходящих в качестве присадок, являются выбранными из группы, включающей в себя альциановый желтый GXS, ализарин, ализарин красный S, ализарин желтый GG, ализарин желтый R, азофлоксин, бисмарк коричневый R, бисмарк коричневый Y, бриллиантовый крезиловый голубой, хризоидин R, хризоидин Y, конго красный, кристаллический фиолетовый, кислый фуксин, генциановый фиолетовый, янус зеленый, лиссаминовый прочный желтый, желтый Марциуса, мельдола голубой, метаниловый желтый, метиловый оранжевый, метиловый красный, нафталиновый черный 12B, нафтоловый зеленый B, нафтоловый желтый S, оранжевый G, бенгальский розовый, судан II, титановый желтый, тропеолин O, тропеолин OO, тропеолин OOO, виктория голубая 4R, виктория голубая B, виктория голубая R и ксиленцианол FF. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанная присадка является выбранной из соединений переходных металлов, таких как оксиды переходных металлов и комплексы переходных металлов с монооксидом углерода. Примерами соединений переходных металлов являются MnO, Mn(CO) и Ni(CO).
Термин «переходные металлы», используемый в настоящем документе, означает элементы в группах 3-12 Периодической таблицы. Примерами переходных металлов являются титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, серебро, кадмий, вольфрам, иридий и золото.
1-6
1-4
1-3
1-6
1-4
2
В настоящей спецификации термин «алкил» включает в себя алкильные группы с прямыми и разветвленными цепями, но ссылки на индивидуальные алкильные группы, такие как «пропил», относятся только к варианту с прямой цепью. Например, термин «C-алкил» включает в себя C-алкил, C-алкил, пропил, изопропил и трет-бутил. Однако ссылки на индивидуальные алкильные группы, такие как «пропил», относятся только к варианту с прямой цепью, а ссылки на индивидуальные алкильные группы с разветвленной цепью, такие как «изопропил», относятся только к варианту с разветвленной цепью. Аналогичное правило применяется и к другим радикалам: например, «фенил-C-алкил» включает в себя фенил-C-алкил, бензил, 1-фенилэтил и 2-фенилэтил. Алкильные группы, необязательно, могут быть замещенными, как определено в настоящем документе. Примеры алкильных групп включают в себя метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, изоамил, гексил, октил, нонил и т.п. Термин «алкилен», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к насыщенной алифатической группе, произведенной из насыщенного углеводорода с прямой или разветвленной цепью и присоединенной в двух или более положениях (такой как метилен -CH-). Если не указано иначе, термин «алкил» может включать в себя «алкиленовые» группы.
Термин «галоген» относится к фтору, хлору, брому и йоду.
Там, где необязательные заместители являются выбранными из «одной или более» групп, следует понимать, что это определение включает в себя все заместители, выбранные из одной из указанных групп, или заместители, выбранные из двух или более из указанных групп.
Термин «ацил», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к карбонилу, присоединенному к алкенилу, алкилу, арилу, циклоалкилу, гетероарилу, гетероциклу или любому другому фрагменту, где атомом, присоединенным к карбонилу, является углерод.
3
Термин «ацетильная» группа относится к группе -C(O)CH. Термин «алкилкарбонильная» или «алканоильная» группа относится к алкильной группе, присоединенной к главному молекулярному фрагменту через карбонильную группу. Примеры таких групп включают в себя метилкарбонил и этилкарбонил. Примеры ацильных групп включают в себя формил, алканоил и ароил.
Термин «алкенил», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к углеводородной группе с прямой или разветвленной цепью, имеющей одну или более двойных связей и содержащей от 2 до 20 атомов углерода. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения алкенил будет содержать от 2 до 6 атомов углерода. Термин «алкенилен» относится к системе углерод-углеродной двойной связи, присоединенной в двух или более положениях, такой как этенилен [(-CH=CH-), (-C=C-)]. Примеры подходящих алкенильных групп включают в себя этенил, пропенил, 2-метилпропенил, 1,4-бутадиенил и т.п. Если не указано иначе, термин «алкенил» может включать в себя «алкениленовые» группы.
Термин «алкокси», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к простой алкилэфирной группе, где термин «алкил» является таким, как определено ниже. Примеры подходящих простых алкилэфирных групп включают в себя метоксигруппу, этоксигруппу, н-пропоксигруппу, изопропоксигруппу, н-бутоксигруппу, изобутоксигруппу, втор-бутоксигруппу, трет-бутоксигруппу и т.п.
Термин «алкиламино», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к алкильной группе, присоединенной к главному молекулярному фрагменту через аминогруппу. Подходящие алкиламиногруппы могут быть моно- или диалкилированными, образующими такие группы, как, например, N-метиламиногруппа, N-этиламиногруппа, N,N-диметиламиногруппа, Ν,N-этилметиламиногруппа и т.п.
Термин «алкилиден», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к алкенильной группе, в которой один атом углерода углерод-углеродной двойной связи принадлежит фрагменту, к которому данная алкенильная группа является присоединенной.
Термин «алкилтио», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к простой алкилтиоэфирной группе (R-S-), где термин «алкил» является таким, как определено выше, и где сера может быть однократно или дважды окисленной. Примеры подходящих простых алкилтиоэфирных групп включают в себя метилтиогруппу, этилтиогруппу, н-пропилтиогруппу, изопропилтиогруппу, н-бутилтиогруппу, изобутилтиогруппу, втор-бутилтиогруппу, трет-бутилтиогруппу, метансульфонил, этансульфинил и т.п.
Термин «алкинил», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к углеводородной группе с прямой или разветвленной цепью, имеющей одну или более тройных связей и содержащей от 2 до 20 атомов углерода. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения указанный алкинил содержит от 2 до 6 атомов углерода. В других вариантах осуществления настоящего изобретения указанный алкинил содержит от 2 до 4 атомов углерода. Термин «алкинилен» относится к углерод-углеродной тройной связи, присоединенной в двух положениях, такой как этинилен (--C:::C--, --C≡C--). Примеры алкинильных групп включают в себя этинил, пропинил, гидроксипропинил, бутин-1-ил, бутин-2-ил, пентин-1-ил, 3-метилбутин-1-ил, гексин-2-ил и т.п. Если не указано иначе, термин «алкинил» может включать в себя «алкиниленовые» группы.
2
3
Термины «амидо» и «карбамоил», используемые в настоящем документе отдельно или в комбинации, относятся к аминогруппе, как определено ниже, присоединенной к главному молекулярному фрагменту через карбонильную группу или обратным образом. Термин «C-амидо», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к группе -C(=O)-NR, где R является таким, как определено в настоящем документе. Термин «N-амидо», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к группе RC(=O)NH-, где R является таким, как определено в настоящем документе. Термин «ациламино», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, охватывает ацильную группу, присоединенную к главному фрагменту через аминогруппу. Примером «ациламиногруппы» является ацетиламиногруппа (CHC(О)NH-).
Термин «арил», используемый в настоящем документе, относится к полностью ненасыщенной, моноциклической, бициклической или трициклической углеродной кольцевой системе, содержащей 3-14 кольцевых атомов, где такие полициклические кольцевые системы являются взаимно конденсированными. Предпочтительно, «арил» представляет собой моноциклическое кольцо, содержащее 5 или 6 атомов, или бициклическое кольцо, содержащее 9 или 10 атомов. Подходящие значения для термина «арил» включают в себя, но не ограничиваются ими, фенил, нафтил, антраценил и фенантрил. В частности, «арилом» является фенил.
Термин «гетероарил», используемый в настоящем документе отдельно или в комбинации, относится к ненасыщенному гетеромоноциклическому кольцу или конденсированной моноциклической, бициклической или трициклической кольцевой системе, в которой, по меньшей мере, одно из конденсированных колец является ароматическим, содержащим от 3 до 14 кольцевых атомов, из которых, по меньшей мере, один атом является выбранным из группы, состоящей из кислорода, серы или азота. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения термин «гетероарил» относится к моноциклическому кольцу, содержащему 5 или 6 атомов, или к бициклическому кольцу, содержащему 8, 9 или 10 атомов, из которых, по меньшей мере, один атом является выбранным из азота, серы или кислорода. Данный термин также охватывает конденсированные полициклические группы, в которых гетероциклические кольца являются конденсированными с арильными кольцами, в которых гетероарильные кольца являются конденсированными с другими гетероарильными кольцами, в которых гетероарильные кольца являются конденсированными с гетероциклоалкильными кольцами или в которых гетероарильные кольца являются конденсированными с циклоалкильными кольцами. Примеры гетероарильных групп включают в себя пирролил, пирролинил, имидазолил, пиразолил, пиридил, пиримидинил, пиразинил, пиридазинил, триазолил, пиранил, фурил, тиенил, оксазолил, изоксазолил, оксадиазолил, тиазолил, тиадиазолил, изотиазолил, индолил, изоиндолил, индолизинил, бензимидазолил, хинолил, изохинолил, хиноксалинил, хиназолинил, индазолил, бензотриазолил, бензодиоксолил, бензопиранил, бензоксазолил, бензоксадиазолил, бензотиазолил, бензотиадиазолил, бензофурил, бензотиенил, хромонил, кумаринил, бензопиранил, тетрагидрохинолинил, тетразолопиридазинил, тетрагидроизохинолинил, тиенопиридинил, фуропиридинил, пирролопиридинил и т.п. Типичные примеры трициклических гетероциклических групп включают в себя карбазолил, бензиндолил, фенантролинил, дибензофуранил, акридинил, фенантридинил, ксантенил и т.п.
2
2
Термин «гетероциклил», используемый в настоящем документе, относится к насыщенной, частично насыщенной, частично ненасыщенной или полностью ненасыщенной моноциклической, бициклической или трициклической кольцевой системе, содержащей, по меньшей мере, один кольцевой атом, выбранный из азота, серы или кислорода, который, если не указано иначе, может быть связанным с углеродом или азотом, где группа -CH-, необязательно, может быть заменена группой -C(O)-, или кольцевой атом серы может быть, необязательно, окисленным до S-оксидов. Предпочтительно, «гетероциклил» представляет собой насыщенное, частично насыщенное или полностью ненасыщенное моно- или бициклическое кольцо, содержащее 5 или 6 атомов, из которых, по меньшей мере, один атом является выбранным из азота, серы или кислорода, который, если не указано иначе, может быть связанным с углеродом или азотом, где группа -CH-, необязательно, может быть заменена группой -C(O)-, или кольцевой атом серы может быть, необязательно, окисленным до S-оксида (-оксидов).
Термины «гетероциклоалкил» и «гетероцикл» включают в себя сульфоны, сульфоксиды, N-оксиды кольцевого третичного азота и карбоциклические конденсированные и бензо-конденсированные кольцевые системы; кроме того, оба термина включают в себя и системы, в которых гетероциклическое кольцо является конденсированным с арильной группой, как определено в настоящем документе, или с дополнительной гетероциклической группой. Примеры гетероциклических групп включают в себя азиридинил, азетидинил, 1,3-бензодиоксолил, дигидроизоиндолил, дигидроизохинолинил, дигидроциннолинил, дигидробензодиоксинил, дигидро[1,3]оксазоло[4,5-b]пиридинил, бензотиазолил, дигидроиндолил, дигидропиридинил, 1,3-диоксанил, 1,4-диоксанил, 1,3-диоксоланил, изоиндолинил, морфолинил, пиперазинил, пирролидинил, тетрагидропиридинил, пиперидинил, тиоморфолинил и т.п. Гетероциклические группы, необязательно, могут быть замещенными, если на это нет специального запрещения.
2
«Карбоциклил» представляет собой насыщенное, частично насыщенное или ненасыщенное моно- или бициклическое углеродное кольцо, содержащее 3-12 атомов, в котором группа -CH-, необязательно, может быть заменена группой -C(O)-. Предпочтительно, «карбоциклил» представляет собой моноциклическое кольцо, содержащее 5 или 6 атомов, или бициклическое кольцо, содержащее 9 или 10 атомов. Подходящие значения для термина «карбоциклил» включают в себя циклопропил, циклобутил, 1-оксоциклопентил, циклопентил, циклопентенил, циклогексил, циклогексенил, фенил, нафтил, тетралинил, инданил или 1-оксоинданил. Конкретно, «карбоциклил» представляет собой циклопропил, циклобутил, 1-оксоциклопентил, циклопентил, циклопентенил, циклогексил, циклогексенил, фенил или 1-оксоинданил.
1-6
1-4
1-6
1-4
1-6
1-4
1-6
1-4
1-6
a
1-4
a
1-6
1-4
1-3
1-6
1-4
1-6
2
1-4
2
2-6
2-4
2-6
2-4
1-6
1-4
1
3
1-6
2
1-4
2
1-6
1-4
1-6
2
1-4
2
1-6
1-6
1-6
1-6
2
1-6
1-6
1-6
2
1-6
Примером «C-алканоилоксигруппы» и «C-алканоилоксигруппы» является ацетоксигруппа. Примеры «C-алкоксикарбонила» и «C-алкоксикарбонила» включают в себя метоксикарбонил, этоксикарбонил, н- и трет-бутоксикарбонил. Примеры «C-алкоксигруппы» и «C-алкоксигруппы» включают в себя метоксигруппу, этоксигруппу и пропоксигруппу. Примеры «C-алканоиламиногруппы» и «C-алканоиламиногруппы» включают в себя формамидогруппу, ацетамидогруппу и пропиониламиногруппу. Примеры «группы C-алкил-S(O), в которой a равно от 0 до 2», и «группы C-алкил-S(O), в которой a равно от 0 до 2», включают в себя метилтиогруппу, этилтиогруппу, метилсульфинил, этилсульфинил, мезил и этилсульфонил. Примеры «C-алканоила» и «C-алканоила» включают в себя С-алканоил, пропионил и ацетил. Примеры «N-(C-алкил)аминогруппы» и «N-(C-алкил)аминогруппы» включают в себя метиламиногруппу и этиламиногруппу. Примеры «N,N-(C-алкил)-аминогруппы» и «N,N-(C-алкил)-аминогруппы» включают в себя ди-N-метиламиногруппу, ди-(N-этил)аминогруппу и N-этил-N-метиламиногруппу. Примерами «C-алкенила» и «C-алкенила» являются винил, аллил и 1-пропенил. Примерами «C-алкинила» и «C-алкинила» являются этинил, 1-пропинил и 2-пропинил. Примерами «N-(C-алкил)сульфамоила» и «N-(C-алкил)сульфамоила» являются N-(C-алкил)сульфамоил, N-(метил)сульфамоил и N-(этил)сульфамоил. Примерами «N-(C-алкил)сульфамоил» и «N-(C-алкил)сульфамоил» являются N,N-(диметил)сульфамоил и N-(метил)-N-(этил)сульфамоил. Примерами «N-(C-алкил)карбамоила» и «N-(C-алкил)карбамоила» являются метиламинокарбонил и этиламинокарбонил. Примерами «N,N-(C-алкил)-карбамоила» и «N,N-(C-алкил)-карбамоила» являются диметиламинокарбонил и метилэтиламинокарбонил. Примерами «C-алкоксикарбониламиногруппы» являются этоксикарбониламиногруппа и трет-бутоксикарбониламиногруппа. Примерами «N’-(C-алкил)уреидогруппы» являются N’-метилуреидогруппа и N’-этилуреидогруппа. Примерами «N-(C-алкил)уреидогруппы являются N-метилуреидогруппа и N-этилуреидогруппа. Примерами «N’,N’-(C-алкил)уреидогруппы являются N’,N’-диметилуреидогруппа и N’-метил-N’-этилуреидогруппа. Примерами «N’-(C-алкил)-N-(C-алкил)уреидогруппы являются N’-метил-N-метилуреидогруппа и N’-пропил-N-метилуреидогруппа. Примерами «N’,N’-(C-алкил)-N-(C-алкил)уреидогруппы являются N’,N’-диметил-N-метилуреидогруппа и N’-метил-N’-этил-N-пропилуреидогруппа.
Примеры «триарилметановых красителей» включают в себя красители типа метилового фиолетового, фуксиновые красители, фенольные красители и различные мостиковые арены.
Примеры «красителей типа метилового фиолетового» включают в себя метиловый фиолетовый 2B, метиловый фиолетовый 6B и метиловый фиолетовый 10B (хлорид гексаметилпарарозанилина).
Примеры «фуксиновых красителей» включают в себя парарозанилин (хлорид [4-[бис(4-аминофенил)метилиден]-1-циклогекса-2,5-диенилиден]азания), фуксин (гидрохлорид 4-[(4-аминофенил)-(4-имино-1-циклогекса-2,5-диенилиден)метил]анилина), новый фуксин и кислый фуксин.
Примеры «феноловых красителей» включают в себя феноловый красный (фенолсульфонфталеин), хлорфеноловый красный (2-хлор-4-[3-(3-хлор-4-гидроксифенил)-1,1-диоксобензо[c]оксатиол-3-ил]фенол) и крезоловый красный (o-крезолсульфонфталеин).
В настоящей спецификации термин «мостиковые арены» включает в себя акридины, ксантены, тиоксантены и их производные.
Примеры «цианиновых красителей» включают в себя стрептоцианины или цианины с открытой цепью, гемицианины или цианины с замкнутой цепью следующих формул:
+
n
R’R”N= CH[CH=CH]-NR’R”,
+
n
Арил=N=CH[CH=CH]-NR’R”, и
+
n
Арил=N=CH[CH=CH]-N=Арил,
n
3
5
где указанные два азота соединены полиметиновой цепью, =CH[CH=CH] и каждый из двух азотов независимо представляет собой часть гетероароматического фрагмента. Примерами цианинов с замкнутой цепью являются Cy и Cy.
Примеры «хинониминовых красителей» включают в себя группы, выбранные из индаминов, индофенолов, азинов (включая подгруппы эуродинов, сафранинов и индулинов), оксазинов (включая галлоцианин, галламиновый синий и целестиновый голубой B) и тиазинов (включая гомологи метиленового синего).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения присадка (одна или более), применяемая в композиции, описанной в настоящем документе, является выбранной из азосоединений формулы (I)
5
6
R-N=N-R (I),
5
6
1-10
2-10
2-10
1-10
1-10
1-6
1-10
1-10
1-10
1-10
в которой оба R и R являются независимо выбранными из арила или гетероарила, который является незамещенным или замещенным в одном, двух или трех положениях заместителями, независимо выбранными из C-алкила, C-алкенила, C-алкинила, OH, CHO, C-ацила, C-алкоксигруппы, C-алканоилоксигруппы, C-алкилтиогруппы, C-алкиламиногруппы, CN, нитрогруппы, аминогруппы, амидогруппы, сульфонила, арилсульфонила, галогена, галоген-C-алкила, C-алкиларила и аминоарила; или
1-10
2-10
1-10
1-10
1-6
1-10
1-10
1-10
1-10
пятичленного карбоциклического или гетероциклического кольца, которое является незамещенным или замещенным в одном, двух или трех положениях заместителями, независимо выбранными из C-алкила, C-алкинила, OH, CHO, C-ацила, C-алкоксигруппы, C-алканоилоксигруппы, C-алкилтиогруппы, C-алкиламино, CN, нитрогруппы, аминогруппы, ариламиногруппы, амидогруппы, сульфонила, арилсульфонила, галогена, галоген-C-алкила, C-алкиларила и аминоарила.
5
6
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждый из R и R является независимо выбранным из группы, состоящей из фенила, фурила, тиофенила, пирролила, оксазолила, тиазолила, имидазолила и фурана;
5
6
7
2
2
где каждый из R и R независимо может быть незамещенным или замещенным в одном или двух положениях заместителями, представляющими собой OH, N(R), NO, сульфонил или анилино-группу, и
7
1-6
где R является выбранным из H или C-алкила (предпочтительно, H).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения
5
R является выбранным из фенила, 2-оксазолила, 2-тиазолила и 2-имидазолила; и
6
R является выбранным из фурила, пирролила, тиофенила, 2-оксазолила, 2-имидазолила, 2-тиазолила, фенила, бензофурила, индолила и бензотиофена;
5
6
7
2-10
2-10
1-10
1-10
1-6
1-10
1-10
1-10
2
2
где каждый из R и R независимо является незамещенным или замещенным в одном или двух положениях заместителями, представляющими собой H, C-алкенил, C-алкинил, OH, CHO, C-ацил, C-алкоксигруппу, C-алканоилоксигруппу, C-алкилтиогруппу, галоген, галоген-C-алкил, C-алкиларил, N(R), NO, CN, аминогруппу, амидогруппу, сульфонил, арилсульфонил и аминоарил,
7
1-10
где R является выбранным из H или C-алкила (предпочтительно, H).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения
5
R является выбранным из фенила, 2-оксазолила, 2-тиазолила и 2-имидазолила; и
6
R является выбранным из фенила и 2-тиазолила,
5
6
7
2
2
где каждый из R и R независимо является незамещенным или замещенным в одном или двух положениях заместителями, представляющими собой OH, N(R), NO, сульфонил или анилино-группу,
7
1-6
где R является выбранным из H или C-алкила (предпочтительно H).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения присадка (одна или более) является выбранной из группы азосоединений, имеющих одну из следующих формул (II), (III) и (IV),
где
X является выбранным из S, O и N; и
1
2
3
4
2-10
2-10
1-10
1-10
1-6
1-10
1-10
1-10
1-10
каждый из R, R, R и R является независимо выбранным из H, C-алкенила, C-алкинила, OH, CHO, C-ацила, C-алкоксигруппы, C-алканоилоксигруппы, C-алкилтиогруппы, C-алкиламиногруппы, CN, нитрогруппы, аминогруппы, амидогруппы, сульфонила, арилсульфонила, галогена, галоген-C-алкила, C-алкиларила и аминоарила.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения
X является выбранным из S и O;
1
1-10
1-10
2
R является выбранным из H, C-алкила, OH, C-алкоксигруппы, CN и NH;
2
R является выбранным из H или CN;
3
2
R является выбранным из H, CHO, CH=CH; и
4
R является выбранным из H, OH и галогена.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения
1
1-4
1-4
2
R является выбранным из H, C-алкила, OH, C-алкоксигруппы, CN и NH;
2
R является выбранным из H или CN;
3
2
R является выбранным из H, CHO, CH=CH; и
4
R является выбранным из H и Cl.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения
1
3
3
2
R является выбранным из H, CH, OH, OCH, CN и NH;
2
R является выбранным из H или CN;
3
2
R является выбранным из H, CHO, CH=CH; и
4
R является выбранным из H и Cl.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения подходящая присадка (одна или более) имеет следующую формулу (V)
1
2
1
2
1-10
2-10
2-10
1-10
1-10
1-6
1-10
1-10
1-10
1-10
где каждый из X, X, Y и Y является независимо выбранным из H, C-алкила, C-алкенила, C-алкинила, OH, CHO, C-ацила, C-алкоксигруппы, C-алканоилоксигруппы, C-алкилтиогруппы, C-алкиламиногруппы, CN, нитрогруппы, аминогруппы, амидогруппы, сульфонила, арилсульфонила, галогена, галоген-C-алкила, C-алкиларила и аминоарила.
1
2
1-6
2
2
Предпочтительно, каждый из X и X является независимо выбранным из H, C-алкила, CHO, NO, NH и CN; и
1
2
1-6
2
каждый из Y и Y является независимо выбранным из H, C-алкила, CHO, OH, NH и CN.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения
1
2
2
2
каждый из X и X независимо является выбранным из H, NO, NH и CN;
2
2
X является выбранным из H, NH и CN;
1
2
Y является выбранным из H, OH, NH и CN; и
2
2
Y является выбранным из H, OH, NH и CN.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения присадка является выбранной из 4-анилино-4’-нитроазобензола и п-диметиламиноазобензолсульфоновой кислоты.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения диэлектрическая жидкость представляет собой жидкость на сложноэфирной основе, такую как сложноэфирное масло (предпочтительно, триглицеридное масло).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения диэлектрическая жидкость на сложноэфирной основе имеет жирнокислотный состав, в котором от приблизительно 10% до приблизительно 100% жирных кислот имеют, по меньшей мере, одну углерод-углеродную двойную связь.
Жирные кислоты могут быть существенно любой длины, могут иметь существенно любое число сопряженных или несопряженных ненасыщенных связей. Например, жирные кислоты могут быть выбранными из группы, включающей в себя, но не ограничивающейся ими, олеиновую кислоту, линолевую кислоту, α-линоленовую кислоту, миристоленовую кислоту, арахидоновую кислоту, эйкозапентаеновую кислоту, пальмитолеиновую кислоту, эруковую кислоту и докозагексаеновую кислоту, масляную кислоту, капроевую кислоту, каприловую кислоту, каприновую кислоту, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту, пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту, вакценовую кислоту, гамма-линоленовую кислоту, бегеновую кислоту, лигноцериновую кислоту или любые другие жирные кислоты (если необходимо, подходящим образом модифицированные соответственно требованиям настоящего изобретения).
В одном из своих аспектов настоящее изобретение относится к способу получения композиции, подходящей для электрических аппаратов, таких как трансформаторы. Указанная композиция может содержать диэлектрическую жидкость (например, жидкость на сложноэфирной основе).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ предоставления композиции, содержащей диэлектрическую жидкость на сложноэфирной основе, включает в себя стадии представления триглицеридной композиции, имеющий жирнокислотный состав, в котором от приблизительно 10% до приблизительно 100% жирных кислот имеют, по меньшей мере, одну углерод-углеродную двойную связь.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ предоставления композиции, содержащей диэлектрическую жидкость на сложноэфирной основе, включает в себя стадии представления триглицеридной композиции, имеющий жирнокислотный состав, в котором от приблизительно 10% до приблизительно 100% жирных кислот имеют, по меньшей мере, одну углерод-углеродную двойную связь, где указанная, по меньшей мере, одна углерод-углеродная двойная связь в дальнейшем реагирует, по меньшей мере, с одним сопряженным диеном (как правило, в присутствии катализатора), результатом чего является образование указанной диэлектрической триглицеридной жидкости.
В одном из своих аспектов настоящее изобретение относится к аппарату, выбранному из группы, состоящей из электрических аппаратов и энергетической устройств, содержащих композицию согласно настоящему изобретению. Предпочтительно, указанный аппарат содержит композицию, содержащую диэлектрическую жидкость на сложноэфирной основе. Более предпочтительно, аппарат содержит композицию, которая имеет низкую скорость LI-стримера, сравнимую с минеральным маслом.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения электрический и/или энергетический аппарат содержит композицию согласно настоящему изобретению, где указанная композиция функционирует в качестве изолирующей среды.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения электрический и/или энергетический аппарат, содержащий композицию согласно настоящему изобретению, является выбранным из трансформаторов, конденсаторов, распределительных устройств, проходных изоляторов и т.п., а также компонентов и/или частей аппаратуры, применяемых в энергетическом или электрическом оборудовании.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанным электрическим аппаратом является трансформатор.
В одном из аспектов настоящее изобретение относится к разнообразным вариантам применения композиции согласно настоящему изобретению в электрических аппаратах и/или в аппаратах энергетических установок, и/или у компонентах, используемых в указанных аппаратах, где указанная композиция содержит диэлектрическую жидкость на сложноэфирной основе и имеет низкую скорость LI-стримера, сравнимую с минеральным маслом. Аппараты, имеющие отношение к настоящему изобретению, могут быть, например, трансформаторами, конденсаторами, распределительными устройствами, проходным изоляторами и т.п., а также компонентами и/или частями аппаратуры, применяемыми в энергетическом или электрическом оборудовании.
Возбужденное состояние присадки может быть определено посредством спектроскопии и/или рассчитано с использованием квантовой химии. Возбужденные состояния присадки не меняются при растворении в диэлектрической жидкости на сложноэфирной основе.
Пример 1
Для образования композиции согласно настоящему изобретению к натуральному сложноэфирному диэлектрику добавляли N,N-диметиланилин (DMA, формула VI).
Натуральный сложный эфир имел потенциал ионизации (вертикальный) 8,50 электрон-вольт (эВ) и энергию первого возбуждения 5,30 эВ. DMA имеет потенциал ионизации (вертикальный) 7,42 эВ и энергию первого возбуждения 4,03 эВ. Было приготовлено три разных образца: натуральный сложный эфир без присадки DMA, натуральный сложный эфир с 1% DMA по массе и натуральный сложный эфир с 5% DMA по массе. Как можно видеть на фиг.3, в образцах с 1 и 5% DMA по массе ускоряющее напряжение увеличивается приблизительно на 10% и приблизительно на 80%, соответственно. Скорость стримера является, таким образом, значительно пониженной - особенно в образце, содержавшем 5% присадки (но также и в образце, содержавшем только 1% присадки).
Пример 2
Для образования композиции согласно настоящему изобретению к натуральному сложноэфирному диэлектрику добавляли транс-азобензол (формула VII).
Натуральный сложный эфир имел потенциал ионизации (вертикальный) 8,50 эВ и энергию первого возбуждения 5,30 эВ. Азобензол имеет потенциал ионизации (вертикальный) 7,82 эВ и энергию первого возбуждения 2,29 эВ. Было приготовлено три разных образца: натуральный сложный эфир без присадки азобензола, натуральный сложный эфир с 1% азобензола по массе и натуральный сложный эфир с 5% азобензола по массе. Как можно видеть на фиг.4, в образцах с 1 и 5% азобензола по массе ускоряющее напряжение увеличивается приблизительно на 10% и приблизительно на 50%, соответственно. Скорость стримера является, таким образом, значительно пониженной - особенно в образце, содержавшем 5% присадки (но также и в образце, содержавшем только 1% присадки).
Пример 3
Примеры присадок, которые удобно применять согласно настоящему изобретению, включают в себя:
соединения с двойными связями P=N
например, N-(трифенилфосфоранилиден)анилин
пигменты, например, тетрафенилциклопентадиенон
или N-этил-1-(4-(фенилазо)фенилазо)-2-нафтиламин
другие соединения с ароматическими группами, например, указанное ниже
1
2
где R и R представляют собой алкильные цепи;
флавоноиды, например, кверцетин
и
соединения с фурановой подструктурой, например, фурилакриловая кислота
или 2-ацетилфуран
Настоящее изобретение было описано выше со ссылкой на немногие варианты его осуществления. Однако, как обычно признают квалифицированные специалисты в данной области техники, в объеме настоящего изобретения равным образом возможны и другие варианты его осуществления, отличные от вариантов осуществления, раскрытых выше, как определено в прилагаемой формуле изобретения.