本發(fā)明涉及絕緣油添加劑領(lǐng)域，尤其涉及一種香草酸辛酯及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著電力設(shè)備運(yùn)行工況的日益復(fù)雜化，尤其是在高溫、高壓和長時(shí)間運(yùn)行條件下，絕緣油的性能對設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。傳統(tǒng)的礦物油由于其不可再生性和較高的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，逐漸被合成酯絕緣油所替代，合成酯絕緣油因其優(yōu)異的環(huán)保性能、高閃點(diǎn)和良好的電氣絕緣性能，成為電力設(shè)備中礦物油的理想替代品。然而，合成酯絕緣油在長時(shí)間高溫工況下容易發(fā)生氧化反應(yīng)，生成酸性物質(zhì)和油泥，導(dǎo)致絕緣性能下降，進(jìn)而影響電力設(shè)備的運(yùn)行安全。

2、當(dāng)前，抗氧化劑技術(shù)被認(rèn)為是提升合成酯絕緣油抗氧化性能的最經(jīng)濟(jì)有效手段，抗氧化劑通過捕捉氧化過程中產(chǎn)生的自由基、分解過氧化物或終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，防止氧化反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，減少氧化副產(chǎn)物的生成，從而在長時(shí)間高溫運(yùn)行條件下保持絕緣油的性能穩(wěn)定。

3、目前市場上常見的抗氧化劑如2,6-二叔丁基對甲酚(bht)等，雖然能夠延緩氧化過程，但其抗氧化效果有限，且對絕緣油的介電性能產(chǎn)生較大影響。此外，傳統(tǒng)抗氧化劑多為合成化合物，使用過程中會產(chǎn)生環(huán)境污染，難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。因此，亟需研發(fā)一種更高效、綠色環(huán)保的抗氧化劑，在提升合成酯絕緣油抗氧化性能的同時(shí)，保持其優(yōu)異的電氣性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種香草酸辛酯及其制備方法和應(yīng)用，通過將香草酸辛酯添加在合成酯絕緣油，以提高其抗氧化性能，同時(shí)降低對電氣性能的影響，可以維持優(yōu)異的綜合性能。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的之一提供了一種香草酸辛酯，所述香草酸辛酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

3、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的之二提供了一種香草酸辛酯的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將香草酸和正辛醇加入容器中，加入生物酶催化劑和分子篩，進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；

5、(2)在反應(yīng)產(chǎn)物中加入吸附劑，攪拌以去除反應(yīng)過程中的雜質(zhì)和色素，過濾后，溶液進(jìn)行萃取，旋蒸去除有機(jī)溶劑，再經(jīng)柱層析法純化，濃縮得到香草酸辛酯。

6、作為優(yōu)選方案，在步驟(1)中，所述香草酸和正辛醇的摩爾比為1：(1.5-2)。

7、作為優(yōu)選方案，在步驟(1)中，所述分子篩為4a分子篩，所述分子篩為香草酸和正辛醇總質(zhì)量的2wt％-4wt％。

8、作為優(yōu)選方案，在步驟(1)中，所述生物酶催化劑為香草酸和正辛醇總質(zhì)量的5wt％-8wt％。

9、作為優(yōu)選方案，在步驟(2)中，所述吸附劑包括質(zhì)量比為1：1：(1-2)的活性碳、硅膠和堿性氧化鋁，其中所述吸附劑占反應(yīng)體系總質(zhì)量的5-10wt％。

10、作為優(yōu)選方案，所述生物酶催化劑為固定化脂肪酶435、脂肪酶丙烯酸樹脂、地衣芽孢桿菌脂肪酶、枯草芽孢桿菌脂肪酶、地衣芽孢桿菌脂肪酶、假單胞菌脂肪酶中的至少一種。

11、作為優(yōu)選方案，在步驟(1)中，酯化反應(yīng)過程采用逐步調(diào)整真空度方法，控制初始真空度在-0.02mpa～-0.05mpa，且每小時(shí)下降0.01mpa。

12、作為優(yōu)選方案，在步驟(1)中，酯化反應(yīng)過程控制溫度為40-60℃，時(shí)間為6-8h。

13、作為優(yōu)選方案，在步驟(1)中，酯化反應(yīng)過程控制攪拌速率為150-300rpm。

14、作為優(yōu)選方案，在步驟(2)中，加入吸附劑后攪拌溫度為40-60℃，攪拌時(shí)間為30-60min。

15、作為優(yōu)選方案，在步驟(2)中，溶液采用乙酸乙酯進(jìn)行萃取。

16、作為優(yōu)選方案，在步驟(2)中，柱層析法純化過程采用硅膠作為固定相。

17、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的之三提供了一種香草酸辛酯在制備合成酯絕緣油領(lǐng)域中的應(yīng)用。

18、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的之四提供了一種合成酯絕緣油，含有0.1wt％-1wt％如權(quán)利要求1所述的香草酸辛酯。

19、作為優(yōu)選方案，包括0.1wt％-1wt％香草酸辛酯、90-99.9wt％絕緣油基質(zhì)和0wt％-9wt％功能助劑，所述功能助劑為防腐劑、抗泡劑、抗乳化劑中的至少一種，所述絕緣油基質(zhì)為tmp三酯絕緣油或petp四酯絕緣油。

20、本申請將香草酸辛酯作為抗氧劑活性成分加入到合成酯絕緣油中，由于香草酸辛酯含有中長鏈酯基結(jié)構(gòu)，其提高了香草酸的分子量，增強(qiáng)了其熱穩(wěn)定性，在高溫條件下，長鏈結(jié)構(gòu)不易分解，從而可以有效捕捉合成酯絕緣油氧化過程中產(chǎn)生的自由基，抑制氧化反應(yīng)的進(jìn)行，使得合成酯絕緣油在氧氣和空氣氛圍中的起始氧化溫度顯著提高，在高溫下仍能有效抑制油品氧化，提高了抗氧化能力；且香草酸辛酯的中長酯鏈分子結(jié)構(gòu)還有助于提高其在合成酯絕緣油中良好的溶解性，相容性好，可以降低對合成酯絕緣油介質(zhì)損耗、體積電阻率以及交流擊穿電壓的影響，可以保持優(yōu)異的電氣性能，滿足應(yīng)用要求。

21、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的之五提供了一種合成酯絕緣油的制備方法，包括以下步驟：采用超聲分散法將香草酸辛酯、功能助劑加入到絕緣油基質(zhì)中，溫度為40-60℃，攪拌時(shí)間為1-3小時(shí)，隨后在80-120℃的真空環(huán)境下干燥24-48小時(shí)，得到合成酯絕緣油。

22、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

23、1、本申請所提供香草酸辛酯的中長酯鏈具有更高的熱穩(wěn)定性，可以提高合成酯絕緣油在高溫環(huán)境中的氧化穩(wěn)定性，且香草酸辛酯與合成酯絕緣油相容性好，有助于保持合成酯絕緣油具有較高的體積電阻率和交流擊穿電壓以及較低的介質(zhì)損耗因數(shù)，相比于傳統(tǒng)抗氧化劑，在保持合成酯絕緣油優(yōu)異抗氧化性能和電氣性能方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

24、2、本申請基于生物酶催化的方式合成香草酸辛酯，該綠色合成方法具有高效、環(huán)保、低成本的特點(diǎn)，所制備香草酸辛酯的純度高，高溫抗氧化能力好，實(shí)現(xiàn)絕緣油制備的全綠色化。

技術(shù)特征：

1.一種香草酸辛酯，其特征在于，所述香草酸辛酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

2.一種如權(quán)利要求1所述的香草酸辛酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求1所述的一種香草酸辛酯的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述香草酸和正辛醇的摩爾比為1：(1.5-2)；

4.如權(quán)利要求1所述的一種香草酸辛酯的制備方法，其特征在于，所述生物酶催化劑為固定化脂肪酶435、脂肪酶丙烯酸樹脂、地衣芽孢桿菌脂肪酶、枯草芽孢桿菌脂肪酶、地衣芽孢桿菌脂肪酶、假單胞菌脂肪酶中的至少一種。

5.如權(quán)利要求1所述的一種香草酸辛酯的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，酯化反應(yīng)過程采用逐步調(diào)整真空度方法，控制初始真空度在-0.02mpa～-0.05mpa，且每小時(shí)下降0.01mpa；

6.如權(quán)利要求1所述的一種香草酸辛酯的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，加入吸附劑后攪拌溫度為40-60℃，攪拌時(shí)間為30-60min；

7.一種如權(quán)利要求1所述的香草酸辛酯在制備合成酯絕緣油領(lǐng)域中的應(yīng)用。

8.一種合成酯絕緣油，其特征在于，含有0.1wt％-1wt％如權(quán)利要求1所述的香草酸辛酯。

9.如權(quán)利要求8所述的合成酯絕緣油，其特征在于，包括0.1wt％-1wt％香草酸辛酯、90-99.9wt％絕緣油基質(zhì)和0wt％-9wt％功能助劑，所述功能助劑為防腐劑、抗泡劑、抗乳化劑中的至少一種，所述絕緣油基質(zhì)為tmp三酯絕緣油或petp四酯絕緣油。

10.一種如權(quán)利要求9所述的合成酯絕緣油的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：采用超聲分散法將香草酸辛酯、功能助劑加入到絕緣油基質(zhì)中，溫度為40-60℃，攪拌時(shí)間為1-3小時(shí)，隨后在80-120℃的真空環(huán)境下干燥24-48小時(shí)，得到合成酯絕緣油。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種香草酸辛酯及其制備方法和應(yīng)用，涉及絕緣油添加劑領(lǐng)域。本申請將香草酸和正辛醇在生物酶催化劑的作用下發(fā)生酯化反應(yīng)以合成香草酸辛酯，合成方法高效、綠色環(huán)保且低成本。所制備香草酸辛酯以抗氧活性成分添加到合成酯絕緣油中，香草酸辛酯中長酯鏈具有高的熱穩(wěn)定性，在高溫下仍能有效抑制合成酯絕緣油氧化，且香草酸辛酯與合成酯絕緣油之間相容性好。因此，相比于傳統(tǒng)抗氧劑，在保持合成酯絕緣油優(yōu)異抗氧化性能和電氣性能方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

技術(shù)研發(fā)人員：錢藝華,王青,盤思偉,趙一楓,彭磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15