[发明专利]具有浸渍物的纤维素材料及其应用

说明书

本发明涉及一种设有提高其导电率的浸渍物的纤维素材料。此外，本发明涉及该纤维素材料的应用。

从US 4,521,450中已知能够将由纤维素纤维制成的可浸渍固体材料浸入诸如含水氧化剂中，所述含水氧化剂例如为由氯化铁(III)溶液、硫酸铈(IV)、六氰合铁(Ⅲ)化钾(Kaliumhexacyanoferrat(III))或者磷酸钼制成的弱酸性溶液。随后，使用液态或蒸汽状的吡咯化合物在室温下对湿的纤维素材料进行处理，直至使吡咯根据氧化剂的浓度聚合为止。将如此浸渍后的纤维素材料在室温下干燥24小时。氧化剂一方面确保吡咯化合物的聚合，另一方面确保导电率的提高。由此，可通过吡咯的浓度和氧化剂的类型来影响这些经浸渍的纤维素材料的比电阻ρ。在制造浸渍的纤维素材料的过程中，必须通过合适的工作条件和对应的废料处理来考虑吡咯的毒性作用。

一般来说，例如从DE 10 2007 018 540 A1中已知导电聚合物的应用，以将透明的导电层例如应用于KFZ玻璃的加热。这些导电聚合物的实例为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚对苯、聚对苯乙炔以及所述聚合物的衍生物。这些聚合物的一个特殊的实例为PEDOT，其也以商品名Baytron由Bayer AG销售。PEDOT还以其系统名称被称为聚(3,4-亚乙基-二氧噻吩)。

本发明要解决的技术问题是，提供一种具有使其导电率提高的浸渍物的纤维素材料，其允许以简单的方式来制造。此外，本发明要解决的技术问题是，提供针对该纤维素材料的应用。根据本发明，上述技术问题通过开头所述的纤维素材料由此来解决，即所述浸渍物由聚乙烯亚胺组成。可以使用所有已知形式的材料作为纤维素材料。优选将纤维素材料制造成纸、纸板或层压纸板。这些纤维素材料可以是工程构件的半成品，其有利地在浸渍的变体中得到应用。

应用带负电和带正电的离聚物有利地使得能够以特别简单的方式制造纤维素材料。离聚物可以容易地在水中溶解，由此被馈送到同样基于水的纤维素材料的制造过程中。通过纤维素材料制造之后的离聚物的交联，可降低纤维素材料的比电阻。这种情况下，离聚物聚合并且在纤维素材料中由负责降低比电阻的聚乙烯亚胺形成导电网络。有利地，可使用相对无毒的物质实施制造过程，从而与使用吡咯相比，须对过程安全提出的要求要低得多。此外，不会产生有毒废料，对其进行的处理将意味着额外的开销。

根据本发明的一项有利的实施方式，还使用氧化钛颗粒浸渍纤维素材料。氧化钛、特别是二氧化钛颗粒的添加有利地改善了绝缘材料的抗老化性。根据本发明的一项特别有利的实施方式，将聚乙烯亚胺施加至氧化钛颗粒。由此，有利地实现了所述颗粒在纤维素材料的由纤维素纤维构成的结合中的可靠的固定。此外，还有利地使纤维素材料的导电率进一步升高。

根据本发明的一项有利的实施方式，经浸渍的纤维素材料的比电阻ρ_p为10¹²Ωm。这例如在将该纤维素材料应用于变压器的油中时具有如下优点：纤维素材料的比电阻在数量级方面与油相当，因此运行中的介电应力均匀地分布在变压器油和绝缘材料上。因此，根据本发明，通过使用具有含聚乙烯亚胺的、使该纤维素材料的导电率提高的浸渍物的纤维素材料作为变压器的绝缘材料，给出上述技术问题的解决方案。

当然，该绝缘材料不仅可以用于变压器，而且还可以用于其它电气部件。在此，能够使高压技术的任意设备部件在直流应力下可靠地电绝缘。这种情况下，本发明的绝缘材料可以用作设备部件的外壳(Verschalung)或者还用作涂层。涂布可以如下进行：将纤维素材料例如以网状的形式装在部件上，随后用聚乙烯亚胺浸渍。然后，通过加热浸渍后的纤维素网幅(Cellulosebahn)，实现所使用的离聚物至聚乙烯亚胺的聚合。