添加劑對(duì)絕緣油紫外光安定性的影響

王會(huì)娟，張 綺，張培恒，馬書(shū)杰

（中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心，中國(guó)石油潤(rùn)滑油重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 克拉瑪依 834003）

隨著國(guó)內(nèi)電力行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)絕緣油的需求量不斷增長(zhǎng)，用戶對(duì)絕緣油的質(zhì)量也提出了更高的要求。在絕緣油的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，部分用戶會(huì)采用光照儲(chǔ)存試驗(yàn)考察不同品牌絕緣油的性能優(yōu)劣。光安定性是指油品在光照條件下發(fā)生變色、渾濁、沉淀的程度，這一過(guò)程被認(rèn)為是一種輕度的氧化過(guò)程［1］。它不僅大大惡化了油品的外觀質(zhì)量，也會(huì)影響其使用性能。因此有研究［2－3］采用添加光穩(wěn)定劑、抗氧劑等化學(xué)助劑的方法來(lái)改善油品的光安定性。

氧化安定性是絕緣油的重要性能指標(biāo)之一，氧化安定性好的絕緣油可以保證電氣設(shè)備長(zhǎng)周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)。適度精制的礦物基礎(chǔ)油中含有微量的含硫、氮化合物以及部分芳烴等天然抗氧化劑［4］，但僅僅依靠這些天然抗氧劑遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能使油品的氧化安定性指標(biāo)達(dá)到要求。因此，在IEC60296《電工流體變壓器和開(kāi)關(guān)用未使用過(guò)的礦物絕緣油》標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定允許使用添加劑以提高絕緣油的氧化安定性。眾所周知，絕緣油中添加一定量的抗氧劑及金屬減活劑可以很大程度地提高絕緣油的抗氧化性能，但是否有利于絕緣油紫外光安定性及對(duì)其紫外光安定性的影響未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。為了研究光照儲(chǔ)存對(duì)絕緣油品質(zhì)的影響，為產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)及用戶應(yīng)用提供參考，本課題通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察絕緣油用添加劑對(duì)不同芳烴含量絕緣油紫外光安定性的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 樣 品

選取不含芳烴的高壓加氫環(huán)烷基基礎(chǔ)油A及傳統(tǒng)“老三套”工藝生產(chǎn)的含芳烴環(huán)烷基基礎(chǔ)油B為試驗(yàn)樣品，基礎(chǔ)油A、B的性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)油的性質(zhì)

1.2 添加劑

抗氧劑T1（受阻酚型），工業(yè)品，蘭州三葉石油化工廠生產(chǎn)；抗氧劑T2（受阻酚型），工業(yè)品，天津力生化工有限公司生產(chǎn)；抗氧劑T3（硫醚酚型），工業(yè)品，CIBA公司生產(chǎn)；金屬減活劑M1（苯并三氮唑衍生物）、金屬減活劑M2（三氮唑衍生物），工業(yè)品，長(zhǎng)沙望城石油化工有限公司生產(chǎn)。IEC60296標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定抗氧劑含量（w）為0.08%～0.4%，一般加劑量（w）為0.3%；金屬減活劑的加劑量一般為50～200μg／g。

1.3 試驗(yàn)方法

絕緣油紫外光照方式是依據(jù)太陽(yáng)光中200～400nm波長(zhǎng)范圍的紫外線照射油品產(chǎn)生變色的原理。采用法國(guó)石油研究院評(píng)價(jià)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的試驗(yàn)方法，在規(guī)定的石英比色皿中分別裝入（100±1）g的試樣，放在紫外光安定性測(cè)定儀內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，箱體溫度為（50±1）℃，在300W、紫外光強(qiáng)度為（20±1）×100μW／cm2的紫外燈照射下放置一定時(shí)間。

光照試驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)定試驗(yàn)前后試樣的賽波特顏色（GB／T 3555，測(cè)試范圍為－16～＋30，賽波特號(hào)越大，油品顏色越淺）或色度（GB／T 6540，測(cè)試范圍不大于2.5，色度號(hào)越大，油品顏色越深）的變化，以及抗氧劑含量（SH／T 0802，測(cè)試范圍不小于0.01%，羥基紅外吸收峰位置為3650cm－1）。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同類型添加劑對(duì)絕緣油紫外光安定性影響

分別向基礎(chǔ)油A及基礎(chǔ)油B中添加不同類型抗氧劑及金屬減活劑。添加劑對(duì)絕緣油紫外光安定性的影響見(jiàn)表2和表3。

從表2可以看出：高壓加氫基礎(chǔ)油A本身的紫外光安定性非常好，在連續(xù)照射18天后賽波特號(hào)仍為＋27；添加抗氧劑或金屬減活劑后，對(duì)油品紫外光安定性均產(chǎn)生一定程度的影響。添加100μg／g金屬減活劑后，很快產(chǎn)生沉淀，使其賽波特號(hào)迅速降至＋17左右，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其賽波特號(hào)較穩(wěn)定?？寡鮿┲幸訲3最差，第一天即產(chǎn)生絮狀物，使其賽波特號(hào)直接下降至－16以下，隨后產(chǎn)生沉淀，超出賽波特顏色及色度測(cè)量范圍。抗氧劑T2略好于T1，但對(duì)絕緣油紫外光安定性影響的規(guī)律與T1相似，即加劑后的初期賽波特號(hào)下降，待抗氧劑消耗完后，其賽波特號(hào)逐漸恢復(fù)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，最終恢復(fù)至基礎(chǔ)油顏色水平。

從表3可以看出：相比基礎(chǔ)油A而言，含有一定量芳烴的基礎(chǔ)油B的紫外光安定性較差；添加T1后的初期油品的紫外光安定性更差，待抗氧劑消耗完后，油品顏色逐漸恢復(fù)甚至在一定時(shí)間內(nèi)好于基礎(chǔ)油；不同添加劑對(duì)油品紫外光安定性的影響不同，加入T3后在第2天即產(chǎn)生沉淀，加入金屬減活劑M1、M2后則在第4天后開(kāi)始產(chǎn)生沉淀。

表2 不同類型添加劑對(duì)絕緣油A的紫外光安定性的影響

表3 不同類型添加劑對(duì)絕緣油B的紫外光安定性的影響

2.2 抗氧劑添加量對(duì)高壓加氫絕緣油紫外光安定性的影響

在不含芳烴的高壓加氫基礎(chǔ)油A中分別添加0.1%，0.2%，0.3%，0.4%的抗氧劑 T1，考察 T1添加量對(duì)絕緣油紫外光安定性的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出，抗氧劑添加量越大，油品變色越快，在相同紫外光照時(shí)間下油品顏色越深，直至抗氧劑消耗完后，油品顏色逐漸恢復(fù)，最終與未加抗氧劑基礎(chǔ)油賽波特號(hào)相近。這可能是由于抗氧劑中的酚羥基氧化引起的，具體原因有待于進(jìn)一步研究。從表4還可以看出，抗氧劑添加量越大，油品顏色恢復(fù)至基礎(chǔ)油水平所需的時(shí)間越長(zhǎng)。

表4 不同抗氧劑含量對(duì)絕緣油A的紫外光安定性的影響

2.3 抗氧劑添加量對(duì)含芳烴絕緣油紫外光安定性的影響

以芳烴含量為3.7%的絕緣油B為基礎(chǔ)油，分別添加0.1%，0.2%，03%，0.4%的抗氧劑T1，考察抗氧劑添加量對(duì)含芳烴絕緣油紫外光安定性的影響，結(jié)果見(jiàn)表5。從表5可以看出，與絕緣油A相似，絕緣油B中抗氧劑含量越高，在相同紫外光照時(shí)間下油品顏色越深。另外，對(duì)于溶劑精制工藝生產(chǎn)的含芳烴絕緣油，其光照下抗氧劑消耗速率明顯快于高壓加氫絕緣油。這是因?yàn)樯疃染聘邏杭託浣^緣油比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的含芳烴絕緣油具有更好的添加劑感受性。添加相同量的抗氧劑時(shí)，高壓加氫絕緣油表現(xiàn)出更好的氧化安定性［5］。

表5 抗氧劑添加量對(duì)含芳烴絕緣油B的紫外光安定性的影響

3 結(jié) 論

不含芳烴的高壓加氫絕緣油的紫外光安定性優(yōu)于溶劑精制工藝生產(chǎn)的含芳烴絕緣油。不同受阻酚型抗氧劑對(duì)油品紫外光安定性影響的程度不同，以T3最差，T1次之，T2對(duì)油品紫外光安定性的影響程度最小。抗氧劑添加量越大，絕緣油變色越快，在相同紫外光照時(shí)間下油品顏色越深。待抗氧劑消耗完后，油品顏色逐漸恢復(fù)至未加抗氧劑絕緣油的水平，且抗氧劑添加量越大，完全恢復(fù)所需的時(shí)間越長(zhǎng)。絕緣油中添加某些金屬減活劑時(shí)會(huì)產(chǎn)生少許沉淀。

［1］黃為民，祖德光，石亞華，等.加氫處理的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油光安定性影響因素的研究［J］.石油學(xué)報(bào)（石油加工），2000，16（4）：31－37

［2］王軼炯，肖愛(ài)華，李天金.加氫裂化基礎(chǔ)油研制25號(hào)、45號(hào)變壓器油［J］.潤(rùn)滑油，2000，15（2）：39－42

［3］班紅艷，齊邦峰，曹祖賓，等.光穩(wěn)定劑對(duì)石蠟的光安定作用［J］.撫順石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，22（4）：1－4

［4］克拉曼 D.潤(rùn)滑劑及其有關(guān)產(chǎn)品［M］.張溥，譯.北京：烴加工出版社，1990：119

［5］Wiklund P.The response to antioxidant in base oils of different degree of refining［J］.Lubr Sci，2007，19（3）：169－182