【所屬領(lǐng)域】
能源環(huán)保
【痛點(diǎn)問題】
隨著化石原料的快速枯竭，利用源自植物的天然酯絕緣油來取代 傳統(tǒng)礦物絕緣油迫在眉睫，并在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出防火性能好、生物 降解性高、延緩絕緣酯老化、延長(zhǎng)變壓器壽命等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。 但由于天然酯絕緣油的化學(xué)成分是各種脂肪酸甘油三酯的混合物，這 些脂肪酸分子含有大量不飽和 C=C雙鍵，它們的鄰位氫原子很容易 被氧氣進(jìn)攻，從而引發(fā)天然酯絕緣油的老化，使得天然酯絕緣油的氧 化安定性顯著低于由飽和烴和芳香烴組成的礦物絕緣油，而商用抗氧 化劑的抗老化原理是淬滅已發(fā)生的絕緣油氧化過程，但并未從源頭阻 斷氧化的發(fā)生。美國(guó) Cooper公司的 FR3 品牌天然酯絕緣油在中國(guó)市場(chǎng)處于壟斷地位，國(guó)內(nèi)企業(yè)沒有開發(fā)出能夠與 FR3 品牌相競(jìng)爭(zhēng)的抗氧化技術(shù)。
【解決方案】
本成果是在研究模擬變壓器條件下的豆油氧化過程、闡明其老化機(jī)制的基礎(chǔ)上，提出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的天然酯絕緣油抗氧化劑策略，從源頭上有效阻斷了老化過程的發(fā)生。
1、新抗氧化劑抑制大豆油降解
通過絕緣油老化機(jī)制研究，我們發(fā)現(xiàn)在變壓器天然酯絕緣油老化 過程中，銅絲提供電子活化了氧氣并產(chǎn)生超氧自由基，該自由基進(jìn)一 步摘取大豆油上的活潑氫、引發(fā)自由基鏈?zhǔn)窖趸熬酆系冗^程。由此 我們提出了新的抗氧化劑設(shè)計(jì)策略，以一類未使用過的有機(jī)化合物A 作為超氧自由基抑制劑來阻止大豆油的老化，發(fā)現(xiàn)其抗氧化效果可以 達(dá)到國(guó)際上 FR3商用BHT抗氧化劑的同等水準(zhǔn)，但我們的抗氧化策 略與FR3的策略存在明顯不同，屬于天然酯絕緣油的“保健品”，通過提升其抗氧化能力而防止老化的出現(xiàn)，具有完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
2、新抗氧化劑在天然酯變壓器絕緣油中的抗氧化性能
將不同新類型抗氧化劑加入大豆油按照 DL/T1811標(biāo)準(zhǔn)（總酸值 KOH mg/g ≤ 0.6，運(yùn)動(dòng)黏度增加≤ 30%，介質(zhì)損耗因素≤ 0.5%）進(jìn)行模擬變壓器運(yùn)行的抗氧化測(cè)試，在氧化試驗(yàn)后，加入抗氧劑的大豆油其總酸值、黏度和介電損耗明顯小于未加入抗氧化劑的大豆油，不同抗氧化效果略有不同，但均明顯的抑制了大豆油的氧化。
反應(yīng)條件: 銅絲 7.28g，大豆油 25g，抗氧化劑含量為 1wt%，空氣鼓泡流量為 2.5±0.25 mL/min，反應(yīng)溫度 120℃，反應(yīng)時(shí)間 48 h.b 括號(hào)中的數(shù)據(jù)為氧化過程前加入抗氧化劑后所引起的粘度的增加量。
3、抗氧劑A應(yīng)用于不同類型的植物油
抗氧化劑A分別加入大豆油、菜籽油、玉米油、葵子油、山茶油和生物柴油進(jìn)行抗氧化實(shí)驗(yàn)的測(cè)試表明，按照DL/T 1811標(biāo)準(zhǔn)（總酸 值 KOH mg/g ≤ 0.6，運(yùn)動(dòng)黏度增加≤ 30%，介質(zhì)損耗因素≤ 0.5%），在 氧化試驗(yàn)后，加入抗氧化劑 A 的植物油均展現(xiàn)出良好的抗氧化效果，而未加入 A 的植物油均發(fā)生了嚴(yán)重的氧化；從抗氧化結(jié)果看，大豆油與玉米油的抗氧化效果最好。
【應(yīng)用場(chǎng)景】
應(yīng)用于高壓絕緣領(lǐng)域，電力變壓器領(lǐng)域及潤(rùn)滑油領(lǐng)域等。
【知識(shí)產(chǎn)權(quán)】
該成果已申請(qǐng)多項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利，下表是部分展示：
【合作方式】
技術(shù)許可、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、作價(jià)入股、技術(shù)開發(fā)、咨詢服務(wù)、面談等。
【專家介紹】
尹國(guó)川，教授，博士生導(dǎo)師，1990年獲得浙江大學(xué)化學(xué)學(xué)士學(xué)位， 1995 和 1998 年分別獲得中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所碩士學(xué)位和博士學(xué)位。2001年起在日本、美國(guó)工作8年后，于2008 年全職回國(guó)加入華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院。主要研究方向?yàn)榇呋瘜W(xué)中的催化氧化領(lǐng)域，包括闡明催化氧化中的基本科學(xué)問題，如氧化過程中各活性物種間的氧化性能關(guān)系及添加助劑如何影響氧化催化劑的反應(yīng)性能、發(fā)展新的催化技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)廢水的治理與利用、從生物資源中獲取石油化工的替代品以及實(shí)際的工業(yè)催化應(yīng)用等。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目 5 項(xiàng)，以第一作者或通訊作者身份在 Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew, Chem. Intl. Ed.、ACS Catal.、 Green Chem.等國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文累計(jì) 100 余篇，獲國(guó)家授權(quán) 發(fā)明專利 9 項(xiàng)。
【聯(lián)系方式】
成果編號(hào)：CG21059
