【所属领域】

能源环保

【痛点问题】

随着化石原料的快速枯竭，利用源自植物的天然酯绝缘油来取代 传统矿物绝缘油迫在眉睫，并在实际应用中体现出防火性能好、生物 降解性高、延缓绝缘酯老化、延长变压器寿命等优点而受到广泛关注。 但由于天然酯绝缘油的化学成分是各种脂肪酸甘油三酯的混合物，这 些脂肪酸分子含有大量不饱和 C=C双键，它们的邻位氢原子很容易 被氧气进攻，从而引发天然酯绝缘油的老化，使得天然酯绝缘油的氧 化安定性显著低于由饱和烃和芳香烃组成的矿物绝缘油，而商用抗氧 化剂的抗老化原理是淬灭已发生的绝缘油氧化过程，但并未从源头阻 断氧化的发生。美国 Cooper公司的 FR3 品牌天然酯绝缘油在中国市场处于垄断地位，国内企业没有开发出能够与 FR3 品牌相竞争的抗氧化技术。

【解决方案】

本成果是在研究模拟变压器条件下的豆油氧化过程、阐明其老化机制的基础上，提出了具有自主知识产权的天然酯绝缘油抗氧化剂策略，从源头上有效阻断了老化过程的发生。

1、新抗氧化剂抑制大豆油降解

通过绝缘油老化机制研究，我们发现在变压器天然酯绝缘油老化 过程中，铜丝提供电子活化了氧气并产生超氧自由基，该自由基进一 步摘取大豆油上的活泼氢、引发自由基链式氧化及聚合等过程。由此 我们提出了新的抗氧化剂设计策略，以一类未使用过的有机化合物A 作为超氧自由基抑制剂来阻止大豆油的老化，发现其抗氧化效果可以 达到国际上 FR3商用BHT抗氧化剂的同等水准，但我们的抗氧化策 略与FR3的策略存在明显不同，属于天然酯绝缘油的“保健品”，通过提升其抗氧化能力而防止老化的出现，具有完整的自主知识产权。

2、新抗氧化剂在天然酯变压器绝缘油中的抗氧化性能

将不同新类型抗氧化剂加入大豆油按照 DL/T1811标准（总酸值 KOH mg/g ≤ 0.6，运动黏度增加≤ 30%，介质损耗因素≤ 0.5%）进行模拟变压器运行的抗氧化测试，在氧化试验后，加入抗氧剂的大豆油其总酸值、黏度和介电损耗明显小于未加入抗氧化剂的大豆油，不同抗氧化效果略有不同，但均明显的抑制了大豆油的氧化。

反应条件: 铜丝 7.28g，大豆油 25g，抗氧化剂含量为 1wt%，空气鼓泡流量为 2.5±0.25 mL/min，反应温度 120℃，反应时间 48 h.b 括号中的数据为氧化过程前加入抗氧化剂后所引起的粘度的增加量。

3、抗氧剂A应用于不同类型的植物油

抗氧化剂A分别加入大豆油、菜籽油、玉米油、葵子油、山茶油和生物柴油进行抗氧化实验的测试表明，按照DL/T 1811标准（总酸 值 KOH mg/g ≤ 0.6，运动黏度增加≤ 30%，介质损耗因素≤ 0.5%），在 氧化试验后，加入抗氧化剂 A 的植物油均展现出良好的抗氧化效果，而未加入 A 的植物油均发生了严重的氧化；从抗氧化结果看，大豆油与玉米油的抗氧化效果最好。

【应用场景】

应用于高压绝缘领域，电力变压器领域及润滑油领域等。

【知识产权】

该成果已申请多项中国发明专利，下表是部分展示：

【合作方式】

技术许可、技术转让、作价入股、技术开发、咨询服务、面谈等。

【专家介绍】

尹国川，教授，博士生导师，1990年获得浙江大学化学学士学位， 1995 和 1998 年分别获得中国科学院大连化学物理研究所硕士学位和博士学位。2001年起在日本、美国工作8年后，于2008 年全职回国加入华中科技大学化学与化工学院。主要研究方向为催化化学中的催化氧化领域，包括阐明催化氧化中的基本科学问题，如氧化过程中各活性物种间的氧化性能关系及添加助剂如何影响氧化催化剂的反应性能、发展新的催化技术应用于有机废水的治理与利用、从生物资源中获取石油化工的替代品以及实际的工业催化应用等。作为项目负责人 主持国家自然科学基金面上项目 5 项，以第一作者或通讯作者身份在 Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew, Chem. Intl. Ed.、ACS Catal.、 Green Chem.等国际学术期刊上发表论文累计 100 余篇，获国家授权 发明专利 9 项。

【联系方式】

成果编号：CG21059