[发明专利]一种绝缘材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘材料及其制备方法，尤其是一种用于槽间绝缘的膜状绝缘材料及其制备方法。

背景技术

随着电气设备不断向小型化、轻量化、高可靠、高密度化方向的发展，电气设备需要使用高耐热性的绝缘材料，才能提高其电压等级，增大容量，缩小体积，在高温、高负载等严酷条件下长期可靠运行。

现有的H～C级电机、变压器、电动工具的槽间、相间或层间绝缘材料一般采用聚芳酰胺纤维纸。聚芳酰胺纤维纸是C级绝缘材料，具有优异的电气绝缘性能，在220℃下可长期稳定工作，并且聚芳酰胺纤维纸具有较高的耐热性和物理机械性能。

但是由于聚芳酰胺纤维纸价格昂贵，现有技术中通过将聚芳酰胺纤维纸与聚酰亚胺薄膜结合使用，得到复合层状材料，其结构为：上下两层为聚芳酰胺纤维纸，中间为聚酰亚胺薄膜，在聚酰亚胺薄膜与聚芳酰胺纤维纸之间通过胶粘剂来粘合。通过与同样具有优良电性能和耐热性能的聚酰亚胺薄膜复合，可以部分降低材料成本。但该复合层状材料仍存在以下不足：复合材料的绝缘性能较差；聚芳酰胺纤维纸与薄膜之间的结合力不足，复合材料容易出现分层现象；复合层状材料在长期高温、高负载环境中使用时，复合层状材料的绝缘性能会大幅度下降，甚至导致电气设备的损坏。

发明内容

为了克服现有技术中的绝缘材料绝缘性能差的问题，本发明提供了一种绝缘材料及其制备方法。该绝缘材料的绝缘性能好。

本发明公开的绝缘材料包括层叠的聚芳酰胺纤维纸和聚酰亚胺膜，所述聚酰亚胺膜直接附着于聚芳酰胺纤维纸上。

同时，本发明还公开了上述绝缘材料的制备方法，包括：

a、在聚芳酰胺纤维纸上形成聚酰胺酸浆液层，得到绝缘材料前体；

b、将绝缘材料前体上的聚酰胺酸浆液层酰亚胺化，得到绝缘材料。

本发明公开的绝缘材料与现有的五层结构(聚芳酰胺纤维纸/胶/聚酰亚胺薄膜/胶/聚芳酰胺纤维纸)绝缘复合材料相比，结构简单，并且绝缘材料的整体绝缘性能较现有材料可以提高一个等级以上(可由F-H提高到H-C)。本发明的发明人通过大量实验分析认为，绝缘材料在使用时，会受到各种强度的电场的作用。当绝缘材料处于电场中时，在绝缘材料中的缺陷(例如气泡等)部位会产生局部放电现象，进而此处被击穿，导致绝缘失效。本发明通过将聚酰胺酸浆液直接涂覆在聚芳酰胺纤维纸上，由于聚芳酰胺纤维纸表面较塑料薄膜要粗糙，结构较塑料薄膜也要疏松，且其化学结构与聚酰亚胺有一定的相似性，浆液能渗入聚芳酰胺纤维纸结构中，充分填充聚芳酰胺纤维纸内的细微空间，使得层间结合更紧密，更均匀，大大减少了局部放电现象，提高了绝缘材料的绝缘性能；并且绝缘材料的力学性能也得到了显著提高。另外，即使本发明公开的绝缘材料在溶剂环境中使用时也能长时间保持优良的绝缘性能。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开的绝缘材料包括层叠的聚芳酰胺纤维纸和聚酰亚胺膜，所述聚酰亚胺膜直接附着于聚芳酰胺纤维纸上。

根据本发明，上述聚芳酰胺纤维纸可以是本领域常用的各种芳香族聚酰胺纤维纸，厚度优选为30-180um，进一步优选为50-150um。该聚芳酰胺纤维纸可以通过商购得到，例如杜邦公司生产的NOMEX T410、T411等。

上述聚酰亚胺膜直接附着于聚芳酰胺纤维纸上，并牢固结合。

类似于现有技术中的绝缘复合材料，本发明公开的绝缘材料可以为任意多层的结构，优选情况下，所述绝缘材料为三层或五层薄膜结构，所述聚芳酰胺纤维纸和聚酰亚胺膜间隔排布。即，当绝缘材料为三层薄膜结构时，包括依次层叠的聚芳酰胺纤维纸、聚酰亚胺膜和聚芳酰胺纤维纸；同样，当绝缘材料为五层薄膜结构时，包括依次层叠的聚芳酰胺纤维纸、聚酰亚胺膜、聚芳酰胺纤维纸、聚酰亚胺膜、聚芳酰胺纤维纸。另外，本领域技术人员还可通过常规变换，只采用两层或更多层结构，例如将一层聚芳酰胺纤维纸和一层聚酰亚胺膜直接复合得到两层的绝缘材料或者按照聚芳酰胺纤维纸和聚酰亚胺膜间隔排布的规律进行叠加得到各种层状结构的绝缘材料。