[发明专利]适用于电绝缘的多层结构

说明书

发明领域

本发明涉及一种适用于电绝缘的多层结构。

相关领域说明

由纤维素纸浆制成的牛皮纸由于其良好的绝缘特性且较为经济而被广泛用作油浸式变压器中的固体电绝缘物。然而，该纤维素聚合物易于因长期暴露于高温而水解。通过共混高温合成纤维与纤维素纸浆能够改善热稳定性以及机械强度。加入聚合物粘合剂以有利于合成纤维与纤维素纸浆之间的粘结。然而，在纸材加工期间以及在高温运行时其与变压器线圈接触的使用期间，聚合物粘合剂可导致纸材中的不均匀性和粘着问题。

因此期望制备出一种具有改善的热稳定性和机械强度的用于电绝缘的纸材，同时降低其在加工和最终使用期间的粘着性。

发明概述

本发明涉及多层结构，其包括：

(a)包含芳族聚酰胺和纤维素的第一层，其中

(i)所述芳族聚酰胺以0至50重量％的絮状物和50至100重量％的纤条体的量作为间位芳族聚酰胺存在，

(ii)所述纤维素以纤维素纸浆纤维形式存在，并且

(iii)所述芳族聚酰胺以16至75重量％的量存在，并且

所述纤维素以25至84重量％的量存在，

所述百分比是基于所述芳族聚酰胺和纤维素计的；和

(b)包含纤维素纸浆纤维的第二层，前提条件是所述第二层不包含芳族聚酰胺。

本发明的其他实施方案在第二层的不面向第一层的一侧上包括一个或多个附加层，即附加层不位于第一层和第二层之间。如果存在至少三个或四个层，则认为第一层表示某个构造中的外层。

任何附加层均可具有第一层和第二层的构造。四层构造的实例包括第一层和第二层的组合物(按任何顺序)。

上述多层构造为一种适用于具有电导体的装置的电绝缘物。优选的是用于变压器中。

发明详述

在本公开中，使用了术语“层”。然而，在某些情况下，所述层可被描述为“纸材”。纸材一般将具有不大于1.0毫米的厚度。因此，在优选的用途中，所公开的层将各自具有不大于1.0毫米的厚度。

多层构造中所需的第一层为包括芳族聚酰胺和纤维素的层，其中

(i)所述芳族聚酰胺以0至50重量％的絮状物和50至100重量％的纤条体的量作为间位芳族聚酰胺存在，

(ii)所述纤维素以纤维素纸浆纤维形式存在。

如本文所用，术语“芳族聚酰胺(aramid)”是指芳族聚酰胺(aromatic polyamide)，其中至少85％的酰胺(-CONH-)连接基直接连接到两个芳族环。任选地，可将添加剂用于芳族聚酰胺并且可分散在整个聚合物结构中。已发现，按重量计至多达约10％的其他聚合材料能够与芳族聚酰胺共混。还发现能够使用共聚物，所述共聚物具有多达10％的取代芳族聚酰胺的二胺的其他二胺或多达10％的取代芳族聚酰胺的二甲酰氯的其他二甲酰氯。间位芳族聚酰胺为其中酰胺连接基相对于彼此处在间位的那些芳族聚酰胺。一种优选的间位芳族聚酰胺为聚(间苯二甲酰间苯二胺)。

如本文所用，术语“絮状物”是指被切割成短的长度且通常用于制备湿铺纸片的纤维。通常，絮状物具有3毫米至20毫米的长度。优选3毫米至7毫米的长度。絮状物通常通过使用本领域熟知的方法将连续纤维切割成所需长度来产生。

如本文所用，术语“纤条体”是指非粒状、纤维质或膜状颗粒，其中它们的三维尺寸中的至少一维尺寸相对于最大尺寸具有微小的量值。这些颗粒能够通过使用非溶剂在高剪切下沉淀聚合材料的溶剂来制备。纤条体具有在0.2mm至1mm范围内的最大尺寸长度，其中长度与宽度的长宽比为5∶1至10∶1。厚度尺寸为大约几分之一微米，例如0.1微米至约1.0微米。纤条体在被干燥之前可按润湿状态使用，并且能够被沉积为形成组件的纸材。

如果对于间位芳族聚酰胺使用的是絮状物和纤条体的组合，则絮状物与纤条体的优选的重量比在0.5至4.0，更优选0.8至2.0的范围内。

术语“纤维素纸浆”是指通过如下方式制备的纤维质纤维素材料：以化学方式或机械方式从木材、纤维作物或废纸中分离出纤维。纤维素纸浆纤维为本发明的多层结构的一种所需的组分。优选的纤维素纸浆为未漂白的软木纸浆。