[发明专利]含有纳米颗粒的介电组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种介电组合物，所述组合物包含介电流体、其用途以及一种含有这种介电组合物作为绝缘介质的电子装置。

背景技术

介电组合物在大量应用以及例如在尤其是在中压、高压或者最高电压范围内运行的电子装置中被用作为绝缘介质，使得引导电压的组件与其他组件绝缘。一种已知的以及几十年以来被应用于该目的的介电的绝缘介质是六氟化硫，其特点在于优秀的介电性能以及出色的消弧光特性。然而，六氟化硫及其分解产物具有较高的温室潜势以及较高的二氧化碳当量，因此，对于其替代材料的需求日益高涨。

为了这一目的，在WO2010／142346A1中例如提出了使用氟化酮作为介电绝缘介质。尽管氟化酮(Fluorketone)明显是比六氟化硫更加有益于环境并且尤其是也有益于气候。然而，氟化酮在应用技术上的特性要比六氟化硫差。尤其是已经表明，氟化酮在用作为电子装置中的绝缘介质时具有比较低的使用寿命，因为其在运行条件下倾向于分解。出于这个原因，这些物质的绝缘作用就随着运行时间的增加而发生改变，因此，以此驱动的电子装置的运行安全性就随着运行时间的递增而变得更差。

为了应对这一不足，所述绝缘介质可在电子装置内相对较短的运行时间之后定期地被完全移除并且被新的绝缘介质取代，以便由此确保所述电子装置更加可靠地运行。然而，这样经常更换绝缘介质既耗费人力，又会带来所述电子装置相应的停机时间，因此，不仅带来较高的投入，而且还带来了较高的成本。出于这个原因，迄今为止，在电子装置内并没有实现使用氟化酮作为介电绝缘介质。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种环境友好并且尤其是气候友好的介电绝缘介质，所述绝缘介质的优点在于良好的介电性能，另外还具有较高的稳定性以及较长的使用寿命，尤其是即便在电子装置在中压、高压或者最高电压的范围内运行的条件下也如此。

根据本发明，上述目的通过一种根据权利要求1所述的介电组合物以及尤其是通过一种含有至少一种介电有机流体和纳米颗粒的介电组合物得以实现。其中，所述纳米颗粒优选分散在所述介电流体中。另外，可以向该混合物中加入传统的流体，例如稀有气体、氧气、氮气、氧化氮、二氧化碳和／或一氧化碳。

这种除了介电有机流体如氟化酮和／或氟化烯烃以外还包含纳米颗粒的介电组合物令人惊奇地在电子装置的运行条件下，例如在中压、高压或者最高电压的范围内所运行的开关装置或者变压器的条件下，具有与纯的氟化酮和氟化烯烃相比更高的稳定性和更高的使用寿命。因此，根据本发明的介电组合物在这样的电子装置内就能够比纯的氟化酮和氟化烯烃明显要使用得更久，从而避免了由于运行所带来的介电性能的消退。这种解决方案尤其是还基于这种认识，即：在电子装置、例如开关装置和变压器在中压、高压或者最高电压范围内的运行中，由于局部的放电或者说微放电而被释放的能量至少部分地被转化成为紫外线(UV-)辐射。出于这个原因，所述介电组合物在所述电子装置的运行中经受了紫外线辐射的照射，这种照射会导致烃链断裂，进而导致氟化酮或者氟化烯烃分解。并不是要与一种理论联系起来，而是可以认为，由于通过纳米颗粒吸收了UV辐射以及所出现的UV辐射的漫射和反射，向所述介电组合物添加纳米颗粒就能够在分解之前形成氟化酮或者说氟化烯烃的保护，并且由此提高了氟化酮或氟化烯烃的稳定性和使用寿命。因此，根据本发明的介电组合物的特点为具有介电有机化合物如氟化酮和氟化烯烃的优点，即具有较高的环境效益和气候效益，而没有氟化酮和氟化烯烃的缺点，即在电子装置在中压、高压或者最高电压范围内运行的条件下稳定性和使用寿命极低。

此外，根据本发明的、除了介电流体以外还包含有分散在所述流体内的纳米颗粒的介电组合物在被应用在处于中压、高压或者最高电压范围内的电子装置、例如在开关装置或者变压器内的情况下就令人惊奇地构成了稳定的、均匀性足够高的分散。其中，稳定的分散另外也源自于，纳米颗粒由于吸收了UV辐射而具有更高的布朗运动，这种布朗运动有利于所述纳米颗粒在所述介电流体内的分散。另外，纳米颗粒在适合地选择其颗粒表面或者说其颗粒表面适当地化学活化的条件下具有带负电性。那么，这些带负电的颗粒就能够吸附由于流体内的放电或者在流体以及固体绝缘物质或者流体以及电导体或者流体、固体绝缘物质以及导体的界面上的放电而被释放出来的电子。那么，以这样的方式被充电的颗粒就可在电场内运动并且在高场强的区域内能够有利于电场的均匀性。此外，可通过使用高介电常数的纳米颗粒或者使用由于其表面的功能化而具有较高介电常数的纳米颗粒，来同样促进电场的减少。