浅谈石油蜡及电容器专用蜡的介绍题库

浅谈石油蜡及电容器专用蜡的介绍由含蜡馏分油或渣油经加工精制得到的一类石油产品，包括石蜡、地蜡、液体石蜡、石油脂等。

目前，石油蜡占蜡的总耗量的90％，其余为动植物蜡（如蜂蜡、羊毛蜡等，主要组成为高级脂肪酸和醇化合成的酯类）。

1石蜡又称晶形蜡，是从原油蒸馏所得的润滑油馏分经溶剂精制、溶剂脱蜡或经蜡冷冻结晶、压榨脱蜡制得蜡膏，再经溶剂脱油或发汗脱油，并补充精制制得的片状或针状结晶。

主要成分为正构烷烃，也有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的环烷烃。

烃类分子的碳原子数约为18～30（平均分子量250～450）。

主要质量指标为熔点和含油量，前者表示耐温能力，后者表示纯度。

根据加工精制程度的不同，可分成全精炼石蜡、半精炼石蜡和粗石蜡三种。

每类蜡又按熔点（一般每隔2℃）分成不同品种。

其中全精炼石蜡和半精炼石蜡用途很广，主要用作食品及其他商品的组分及包装材料，烘烤容器的涂敷料、化妆品原料，用于水果保鲜、提高橡胶抗老化性和增加柔韧性、电器元件绝缘、精密铸造、铁笔蜡纸、蜡笔、蜡烛、复写纸等。

粗石蜡由于含油量较多,主要用于制造火柴、纤维板、篷帆布等。

含油量4％～6％的石蜡，又称皂用蜡，用于氧化生产合成脂肪酸。

石蜡的另一用途是经裂化生成α－烯烃。

石蜡中加入聚烯烃添加剂后，其熔点提高，粘附性和柔韧性增加，而广泛用于防潮、防水的包装纸、纸板、某些纺织品的表面涂层和蜡烛生产。

通常所用的添加剂是分子量1500～15000的聚乙烯，或分子量3500～40000的聚异丁烯，添加量0.5％～3％。

2地蜡又称微晶形蜡，是从原油蒸馏所得的浅渣润滑油料经溶剂脱蜡、蜡溶剂脱油和精制而得的微细晶体，也可以天然矿地蜡以及沉积在含蜡石油油井管壁、原油贮罐和输油管线中的固体物质制得。

地蜡的成分比石蜡复杂，视原油的不同，除正构烷烃外，还含有不同数量的多支链异构烷烃及环状化合物。

烃类分子的碳原子数约为40～55（平均分子量大于450）。

具有良好的触变性，不易脆裂，防湿、密封、粘附性和电绝缘性好。

含少量油的提纯地蜡的滴点（在标准设备中加热熔化开始滴下的温度）为67～80℃。

常用于电讯元件绝缘、铸造模型（蜡模）、产品密封、地板蜡等。

滴点为62℃的地蜡，掺入甘油等辅料，用于制造润面油、发蜡、冷香脂等。

地蜡经适度氧化后可用作巴西棕榈蜡的代用品的组分。

3液体石蜡原油蒸馏所得的煤油或轻柴油馏分经分子筛脱蜡或尿素脱蜡制得的液态正构烷烃。

熔点低于27℃，碳原子数约10～18（平均分子量150～250），主要用于生产烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐以及非离子型合成洗涤剂（见表面活性剂），用于氧化生产高级醇，也作为生产石油蛋白的原料。

4石油脂是含油的地蜡，为油膏状半固体。

习惯上将未精制的称为石油脂，精制后的称为凡士林。

商品石油脂滴点为55℃，用于制造提纯地蜡或用作润滑脂。

商品凡士林中的医药用凡士林是经发烟硫酸－白土法或加氢精制法深度精制而成，滴点约40～54℃，用于配制药膏。

工业用凡士林精制深度较浅，用于金属防锈或作润滑脂。

参考书目H.贝内特著，大庆石油学院炼制系译：《工业用蜡》，石油工业出版社,北京,1982。

（H.Bennett,Industrial Waxes Chemical Pub.Co.,New York,1975.）下面介绍李毅的文章，我拜读了很好，特供同行参考！电容器专用蜡的绝缘性能研究及其应用作者：上海泰尔精蜡有限公司李毅1、前言随着中国经济建设的迅速发展，金属化电容器以其技术先进、性能价格比优良、无功补偿安全稳定等特点，在改革开放的二十多年里（尤其是近十年来）得到了快速发展。

随着电气制造技术的不断改进和提高，人们对电容器绝缘灌封材料性能的优劣，以及对电容器制造工艺、产品性能的影响的认识也进一步加强了，这为电气行业选择和评价电容器的绝缘灌封材料提供了先决条件。

电容器专用蜡作为电容器绝缘灌封材料的一个重要品种，在中国的电气行业已累计应用了10000吨左右。

目前在中国，多数的低压并联电容器制造厂家均选择专用蜡来发挥绝缘灌封的作用，但是直到今天，我们一些企业对蜡的基本性能，尤其是应用性能，如：对电容器内部元件、结构、安全、老化等与产品质量紧密相关的性能参数的认识，或者重视程度都不容乐观。

蜡的绝缘性能是电力电子技术发展的客观要求，是有关绝缘问题的归结和解决的结果。

对专用蜡的应用性能，尤其是绝缘性能进行深入的探索研究，有助于我们进一步了解蜡作为电容器的灌封绝缘材料，其基本的应用条件和作用机理，从而提高对电容器产品的质量控制水平。

2、电容器专用蜡的绝缘机理2.1概述电容器专用蜡作为电介质根据使用目的和使用条件，要求具备电气、热、机械等多方面性能。

但从电工绝缘角度来看，其基本电性能如表1所示。

正确理解蜡在电场作用下表现这些性能的物理本质，以及这些性能参数与周围环境各种变化的关系，才能客观地判断和选择符合电容器使用要求的蜡类绝缘材料。

2.2电容器专用蜡的电介质极化与电介质损耗蜡以其分子的非极性，被广泛应用于电气工业的浸渍、包封，起绝缘和防潮作用。

但在电场作用下，蜡作为电介质将发生极化，正、负电荷作微小位移而产生偶极矩，或在电介质表面出现束缚电荷Q。

2.2.1电容器专用蜡的相对介电常数在图1中，设想未置入介质时，真空电容为C0，极板上自由电荷量为Q0；以蜡为介质时，电容为C，介质表面出现的束缚电荷Q′必削弱宏观平均电场E，而当电压恒定的情况下，一定要在极板上补充与Q′异号而等量的电荷，以维持电场不变，显然，由于介质极化，介电常数是电容量增大的倍数，是描写介质极化等属性的本征参数。

根据金属化电容器的构造特性，电容器专用蜡的介电常数最好与金属化膜的介电常数一致，提高或降低介电常数不仅是无谓的，而且会对电阻率和耐压强度产生不良影响。

2.2.2电容器专用蜡的电介质损耗由于蜡为实际介质非理想介质，其直流电导率y不等于0，介质中还存在一种贯穿电导电流，它虽然不大，但在直流或交流电压下始终不可避免，故亦有漏导电流之称。

介质中的总电流由三部分组成：即电子位移极化等引起的瞬时电流（i1），松弛极化引起的吸收电流（i2）和贯穿电导电流（i3）。

前两部分电流是介质极化过程引起的，而贯穿电导电流使介质在交流电压下产生贯穿电导损耗。

基于以上分析，现将电容器专用蜡在电场作用下所发生的各类极化和贯穿电导画一等值电路图和向量图。

（在一周期T内）即介质损耗：W=WR+Wr介质损耗由贯穿电导损耗W R和松弛损耗W r两部分组成，如图3所示，定义δ为介质损耗角，δ是松弛极化滞后角φ的余角；介质损耗角的正切值即为损耗因数，是有功功率与无功功率之比——无量纲的纯数。

在频率、介质材料体积和工作电压均一定的情况下，损耗因数可直接表征介质损耗的大小。

根据电容器专用蜡的使用条件，损耗的主要特征表现为电能转变为热能，热能的累积造成电容器工作温度的持续上升，直至电容器整体或局部的性能劣化，使局部放电或击穿提前。

因此，损耗因数成为电容器专用蜡的重要应用性能参数之一。

2.3电容器专用蜡的电介质电导与击穿电导率y或电阻率ρ是表征电介质电导的主要性能指标之一，是评价电容器专用蜡在工作状态下绝缘性能的重要参数。

根据金属化电容器要求电容器专用蜡提供灌封绝缘的作用特点，主要用体积电阻率ρV来表征蜡的电导特性。

一切电介质的电导率y均不为0，在外电场下，单位体积介质每秒产生yE2的焦耳热。

如图4所示，设此热量为Q1，它必使介质温度升高，同时又向周围媒质散发。

如设此散热量为Q2，则Q2与温差成正比，Q1、Q2同T有如下关系：当外加电场一定时，由于不同的蜡的体积电阻率（电导率）不同，所以它们的发热量也不同。

当某种蜡的电阻率为ρ1时，刚开始Q1>Q2，介质温度升至T1达到平衡，发热量与散热量相等，此后温度不再升高。

如降低电阻率到ρ3时，则在任意温度下Q1>Q2，热平衡受到破坏，介质温度不断升高到发生热击穿［１］。

蜡类固体电介质的击穿与气体、液体介质比较，主要有两点不同：①是前者的击穿强度比后者高，要在均匀电场下得到最大击穿强度，需用气体或液体作周围媒质。

②是固体击穿是一不可逆的过程，即在蜡介质中留下贯穿电极间的孔道、溶洞和开裂等不能复原的痕迹。

作为表征固体电介质性能的击穿强度，为一受到多种因素制约的物理量，在多数实际情况下，只是一个统计值。

按击穿发生的条件不同，常见的蜡类电介质击穿主要分为热击穿、电击穿和局部放电三类。

电击穿是一电子过程，对于不同固体电介质，其差别不大（108～109V/m），热击穿由介质内热不稳定所致，两类击穿的物理过程显然不同。

蜡类电介质服从希伯尔（Hipple）的固体（主要是晶体）电介质电击穿的碰撞电离理论，当电子在电场中加速所获得的动能与晶格吸收的能量平衡时，蜡的微混晶体形成稳定的电导，当电场升高到使平衡破坏时，立即发生碰撞电离，击穿到来。

由于蜡的来源和种类千差万别，所体现的电性能亦有很大的区别，因此，必须对蜡的品质加以选择和控制。

3、电容器专用蜡的选择和评价光谱研究表明，电容器专用蜡主要由饱和烷烃和部分烯烃组成。

芳香环化合物的含量很少，几乎不影响蜡的性质。

决定电容器专用蜡的性质的关键因素是正构烃、异构烃和环烷烃按碳原子数的分布和它们的相对含量。

众所周知，石油蜡以其自身的烷烃结构和分子的非极性，被广泛应用于电气绝缘、防锈、上光等各行业，但由于蜡是从石油中提炼出来的，石油种类的差异、加工流程的不同，提炼精度的不一致，更重要的是蜡的同分异构体的繁杂，造成了蜡的品质各异［２］，如何选择适合于电气工业应用的绝缘灌封蜡，根据电容器产品的性能特点，电容器专用蜡必须满足如下基本条件：①优异的电气性能；②不易氧化或老化；③适宜的外观状态；④良好的工艺性能；⑤操作的安全性能；⑥最低的体积收缩；⑦稳定的抗溶胀能力。

3.1电容器专用蜡的选择首先，决定蜡的上述性能的关键，还是蜡的分子形态，如图5所示。

蜡通常有三种分子形态：a）的分子结构决定了它在发生液－固相变时，体积发生较大的收缩，另外由于分子量小（２４０～４５０），易氧化和闪点低，因此不能用于电容器的绝缘灌封；b）由于分子的异构化和分子量的增加（４５０～７００），抗氧化和相容性，闪点都有提高，但由于收缩率偏大，仍不适易于带壳体的电气元件；c）的分子构型最理想，不仅抗氧化和安全性与b相当，由于分子的大部分的环烷结构，柔韧性好、收缩率低，与膜和壳体的相容性好，是电容器专用蜡的首选材料。

3.2电容器专用蜡的提纯有了好的基础蜡，为了更有效地发挥它的功效，还必须进行提纯，大家知道，蜡的电气性能与其自身的纯度有很大的关系，比如：杂环酸、硫、氮等不安定分子基团或原子，短碳链的烃、水份、机械杂质等都会对蜡的绝缘能力［3］、产品寿命产生直接的破坏作用。