添加劑對絕緣油紫外光安定性的影響

王會娟，張 綺，張培恒，馬書杰

（中國石油蘭州潤滑油研究開發中心，中國石油潤滑油重點實驗室，新疆 克拉瑪依 834003）

隨著國內電力行業的迅速發展，對絕緣油的需求量不斷增長，用戶對絕緣油的質量也提出了更高的要求。在絕緣油的實際應用過程中，部分用戶會采用光照儲存試驗考察不同品牌絕緣油的性能優劣。光安定性是指油品在光照條件下發生變色、渾濁、沉淀的程度，這一過程被認為是一種輕度的氧化過程［1］。它不僅大大惡化了油品的外觀質量，也會影響其使用性能。因此有研究［2－3］采用添加光穩定劑、抗氧劑等化學助劑的方法來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之一，氧化安定性好的絕緣油可以保證電氣設備長周期正常運轉。適度精制的礦物基礎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遠不能使油品的氧化安定性指標達到要求。因此，在IEC60296《電工流體變壓器和開關用未使用過的礦物絕緣油》標準中明確規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其紫外光安定性的影響未見文獻報道。為了研究光照儲存對絕緣油品質的影響，為產品質量升級及用戶應用提供參考，本課題通過實驗考察絕緣油用添加劑對不同芳烴含量絕緣油紫外光安定性的影響。

1 實 驗

1.1 樣 品

選取不含芳烴的高壓加氫環烷基基礎油A及傳統“老三套”工藝生產的含芳烴環烷基基礎油B為試驗樣品，基礎油A、B的性質見表1。

表1 基礎油的性質

1.2 添加劑

抗氧劑T1（受阻酚型），工業品，蘭州三葉石油化工廠生產；抗氧劑T2（受阻酚型），工業品，天津力生化工有限公司生產；抗氧劑T3（硫醚酚型），工業品，CIBA公司生產；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），工業品，長沙望城石油化工有限公司生產。IEC60296標準規定抗氧劑含量（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 試驗方法

絕緣油紫外光照方式是依據太陽光中200～400nm波長范圍的紫外線照射油品產生變色的原理。采用法國石油研究院評價潤滑油基礎油的試驗方法，在規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定儀內的轉盤上，箱體溫度為（50±1）℃，在300W、紫外光強度為（20±1）×100μW／cm2的紫外燈照射下放置一定時間。

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

2 結果與討論

2.1 不同類型添加劑對絕緣油紫外光安定性影響

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

從表2可以看出：高壓加氫基礎油A本身的紫外光安定性非常好，在連續照射18天后賽波特號仍為＋27；添加抗氧劑或金屬減活劑后，對油品紫外光安定性均產生一定程度的影響。添加100μg／g金屬減活劑后，很快產生沉淀，使其賽波特號迅速降至＋17左右，但隨著時間的延長，其賽波特號較穩定。抗氧劑中以T3最差，第一天即產生絮狀物，使其賽波特號直接下降至－16以下，隨后產生沉淀，超出賽波特顏色及色度測量范圍。抗氧劑T2略好于T1，但對絕緣油紫外光安定性影響的規律與T1相似，即加劑后的初期賽波特號下降，待抗氧劑消耗完后，其賽波特號逐漸恢復，隨著時間的延長，最終恢復至基礎油顏色水平。

從表3可以看出：相比基礎油A而言，含有一定量芳烴的基礎油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，油品顏色逐漸恢復甚至在一定時間內好于基礎油；不同添加劑對油品紫外光安定性的影響不同，加入T3后在第2天即產生沉淀，加入金屬減活劑M1、M2后則在第4天后開始產生沉淀。

表2 不同類型添加劑對絕緣油A的紫外光安定性的影響

表3 不同類型添加劑對絕緣油B的紫外光安定性的影響

2.2 抗氧劑添加量對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添加量對絕緣油紫外光安定性的影響，結果見表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，最終與未加抗氧劑基礎油賽波特號相近。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，油品顏色恢復至基礎油水平所需的時間越長。

表4 不同抗氧劑含量對絕緣油A的紫外光安定性的影響

2.3 抗氧劑添加量對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含芳烴絕緣油紫外光安定性的影響，結果見表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，在相同紫外光照時間下油品顏色越深。另外，對于溶劑精制工藝生產的含芳烴絕緣油，其光照下抗氧劑消耗速率明顯快于高壓加氫絕緣油。這是因為深度精制高壓加氫絕緣油比傳統工藝生產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，高壓加氫絕緣油表現出更好的氧化安定性［5］。

表5 抗氧劑添加量對含芳烴絕緣油B的紫外光安定性的影響

3 結 論

不含芳烴的高壓加氫絕緣油的紫外光安定性優于溶劑精制工藝生產的含芳烴絕緣油。不同受阻酚型抗氧劑對油品紫外光安定性影響的程度不同，以T3最差，T1次之，T2對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，在相同紫外光照時間下油品顏色越深。待抗氧劑消耗完后，油品顏色逐漸恢復至未加抗氧劑絕緣油的水平，且抗氧劑添加量越大，完全恢復所需的時間越長。絕緣油中添加某些金屬減活劑時會產生少許沉淀。

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

［2］王軼炯，肖愛華，李天金.加氫裂化基礎油研制25號、45號變壓器油［J］.潤滑油，2000，15（2）：39－42

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

［4］克拉曼 D.潤滑劑及其有關產品［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