添加剂对绝缘油紫外光安定性的影响

王会娟，张 绮，张培恒，马书杰

（中国石油兰州润滑油研究开发中心，中国石油润滑油重点实验室，新疆 克拉玛依 834003）

随着国内电力行业的迅速发展，对绝缘油的需求量不断增长，用户对绝缘油的质量也提出了更高的要求。在绝缘油的实际应用过程中，部分用户会采用光照储存试验考察不同品牌绝缘油的性能优劣。光安定性是指油品在光照条件下发生变色、浑浊、沉淀的程度，这一过程被认为是一种轻度的氧化过程［1］。它不仅大大恶化了油品的外观质量，也会影响其使用性能。因此有研究［2－3］采用添加光稳定剂、抗氧剂等化学助剂的方法来改善油品的光安定性。

氧化安定性是绝缘油的重要性能指标之一，氧化安定性好的绝缘油可以保证电气设备长周期正常运转。适度精制的矿物基础油中含有微量的含硫、氮化合物以及部分芳烃等天然抗氧化剂［4］，但仅仅依靠这些天然抗氧剂远远不能使油品的氧化安定性指标达到要求。因此，在IEC60296《电工流体变压器和开关用未使用过的矿物绝缘油》标准中明确规定允许使用添加剂以提高绝缘油的氧化安定性。众所周知，绝缘油中添加一定量的抗氧剂及金属减活剂可以很大程度地提高绝缘油的抗氧化性能，但是否有利于绝缘油紫外光安定性及对其紫外光安定性的影响未见文献报道。为了研究光照储存对绝缘油品质的影响，为产品质量升级及用户应用提供参考，本课题通过实验考察绝缘油用添加剂对不同芳烃含量绝缘油紫外光安定性的影响。

1 实 验

1.1 样 品

选取不含芳烃的高压加氢环烷基基础油A及传统“老三套”工艺生产的含芳烃环烷基基础油B为试验样品，基础油A、B的性质见表1。

表1 基础油的性质

1.2 添加剂

抗氧剂T1（受阻酚型），工业品，兰州三叶石油化工厂生产；抗氧剂T2（受阻酚型），工业品，天津力生化工有限公司生产；抗氧剂T3（硫醚酚型），工业品，CIBA公司生产；金属减活剂M1（苯并三氮唑衍生物）、金属减活剂M2（三氮唑衍生物），工业品，长沙望城石油化工有限公司生产。IEC60296标准规定抗氧剂含量（w）为0.08%～0.4%，一般加剂量（w）为0.3%；金属减活剂的加剂量一般为50～200μg／g。

1.3 试验方法

绝缘油紫外光照方式是依据太阳光中200～400nm波长范围的紫外线照射油品产生变色的原理。采用法国石油研究院评价润滑油基础油的试验方法，在规定的石英比色皿中分别装入（100±1）g的试样，放在紫外光安定性测定仪内的转盘上，箱体温度为（50±1）℃，在300W、紫外光强度为（20±1）×100μW／cm2的紫外灯照射下放置一定时间。

光照试验结束后，测定试验前后试样的赛波特颜色（GB／T 3555，测试范围为－16～＋30，赛波特号越大，油品颜色越浅）或色度（GB／T 6540，测试范围不大于2.5，色度号越大，油品颜色越深）的变化，以及抗氧剂含量（SH／T 0802，测试范围不小于0.01%，羟基红外吸收峰位置为3650cm－1）。

2 结果与讨论

2.1 不同类型添加剂对绝缘油紫外光安定性影响

分别向基础油A及基础油B中添加不同类型抗氧剂及金属减活剂。添加剂对绝缘油紫外光安定性的影响见表2和表3。

从表2可以看出：高压加氢基础油A本身的紫外光安定性非常好，在连续照射18天后赛波特号仍为＋27；添加抗氧剂或金属减活剂后，对油品紫外光安定性均产生一定程度的影响。添加100μg／g金属减活剂后，很快产生沉淀，使其赛波特号迅速降至＋17左右，但随着时间的延长，其赛波特号较稳定。抗氧剂中以T3最差，第一天即产生絮状物，使其赛波特号直接下降至－16以下，随后产生沉淀，超出赛波特颜色及色度测量范围。抗氧剂T2略好于T1，但对绝缘油紫外光安定性影响的规律与T1相似，即加剂后的初期赛波特号下降，待抗氧剂消耗完后，其赛波特号逐渐恢复，随着时间的延长，最终恢复至基础油颜色水平。

从表3可以看出：相比基础油A而言，含有一定量芳烃的基础油B的紫外光安定性较差；添加T1后的初期油品的紫外光安定性更差，待抗氧剂消耗完后，油品颜色逐渐恢复甚至在一定时间内好于基础油；不同添加剂对油品紫外光安定性的影响不同，加入T3后在第2天即产生沉淀，加入金属减活剂M1、M2后则在第4天后开始产生沉淀。

表2 不同类型添加剂对绝缘油A的紫外光安定性的影响

表3 不同类型添加剂对绝缘油B的紫外光安定性的影响

2.2 抗氧剂添加量对高压加氢绝缘油紫外光安定性的影响

在不含芳烃的高压加氢基础油A中分别添加0.1%，0.2%，0.3%，0.4%的抗氧剂 T1，考察 T1添加量对绝缘油紫外光安定性的影响，结果见表4。从表4可以看出，抗氧剂添加量越大，油品变色越快，在相同紫外光照时间下油品颜色越深，直至抗氧剂消耗完后，油品颜色逐渐恢复，最终与未加抗氧剂基础油赛波特号相近。这可能是由于抗氧剂中的酚羟基氧化引起的，具体原因有待于进一步研究。从表4还可以看出，抗氧剂添加量越大，油品颜色恢复至基础油水平所需的时间越长。

表4 不同抗氧剂含量对绝缘油A的紫外光安定性的影响

2.3 抗氧剂添加量对含芳烃绝缘油紫外光安定性的影响

以芳烃含量为3.7%的绝缘油B为基础油，分别添加0.1%，0.2%，03%，0.4%的抗氧剂T1，考察抗氧剂添加量对含芳烃绝缘油紫外光安定性的影响，结果见表5。从表5可以看出，与绝缘油A相似，绝缘油B中抗氧剂含量越高，在相同紫外光照时间下油品颜色越深。另外，对于溶剂精制工艺生产的含芳烃绝缘油，其光照下抗氧剂消耗速率明显快于高压加氢绝缘油。这是因为深度精制高压加氢绝缘油比传统工艺生产的含芳烃绝缘油具有更好的添加剂感受性。添加相同量的抗氧剂时，高压加氢绝缘油表现出更好的氧化安定性［5］。

表5 抗氧剂添加量对含芳烃绝缘油B的紫外光安定性的影响

3 结 论

不含芳烃的高压加氢绝缘油的紫外光安定性优于溶剂精制工艺生产的含芳烃绝缘油。不同受阻酚型抗氧剂对油品紫外光安定性影响的程度不同，以T3最差，T1次之，T2对油品紫外光安定性的影响程度最小。抗氧剂添加量越大，绝缘油变色越快，在相同紫外光照时间下油品颜色越深。待抗氧剂消耗完后，油品颜色逐渐恢复至未加抗氧剂绝缘油的水平，且抗氧剂添加量越大，完全恢复所需的时间越长。绝缘油中添加某些金属减活剂时会产生少许沉淀。

［1］黄为民，祖德光，石亚华，等.加氢处理的润滑油基础油光安定性影响因素的研究［J］.石油学报（石油加工），2000，16（4）：31－37

［2］王轶炯，肖爱华，李天金.加氢裂化基础油研制25号、45号变压器油［J］.润滑油，2000，15（2）：39－42

［3］班红艳，齐邦峰，曹祖宾，等.光稳定剂对石蜡的光安定作用［J］.抚顺石油学院学报，2002，22（4）：1－4

［4］克拉曼 D.润滑剂及其有关产品［M］.张溥，译.北京：烃加工出版社，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