[发明专利]一种稳定型复合芳纶绝缘纸的制备方法

说明书

本发明公开了一种稳定型复合芳纶绝缘纸的制备方法，属于绝缘材料技术领域。本发明先将硅酸酯、醇铝盐、无水乙醇、油酸和改性海泡石混合分散后，加热反应，再于惰性气体保护条件下高温反应后，于空气中退火，制得退火料，再将其与稀酸溶液混合后，水热反应，制得酸浸料；并将酸浸料分散于水中，得酸浸料分散液；随后将芳纶短切纤维经多巴胺预处理后，用硅烷偶联剂极性改性，制得改性芳纶短切纤维分散液；再将酸浸料分散液和改性芳纶短切纤维分散液混合分散后，抄造成型，随后经热压得干纸页，随后进行压光，即得稳定型复合芳纶绝缘纸。本发明技术方案制备的稳定型复合芳纶绝缘纸具有优异的力学性能和热稳定性能的特点。

技术领域

本发明公开了一种稳定型复合芳纶绝缘纸的制备方法，属于绝缘材料技术领域。

背景技术

电力变压器是电力系统中的核心部件，担负着电力系统电能传输的重要任务。油浸式变压器的内绝缘是以绝缘纸和变压器油组成的复合绝缘。近年来随着电压等级的不断提高，对变压器内绝缘的要求也越来越高。因此提高绝缘纸和变压器油所组成的复合绝缘的绝缘性能具有十分重要的实际意义。

目前开展了大量的研究提高变压器油的绝缘性能，如向油中添加纳米粒子、采用各种植物油、采用各种植物油和矿物油的混合油等，取得了不少的成果，而对提高天然纤维素绝缘纸电气性能的改性研究还很少见。

从19世纪90年代开始天然纤维素绝缘纸就被广泛用在油浸式电力设备中，虽然电绝缘材料有了较大的变化和进步，但纤维素绝缘纸具有价格低、机械强度大、尺寸容易控制、浸油后电气性能优良、环境友好等特点，是油浸变压器的首选绝缘材料。在传统的造纸行业当中为了提高纸张的各种性能，在造纸的过程中加入不同的无机填料以增强纸张的性能，但关于无机填料对绝缘纸绝缘性能的影响研究却很少。这是由于绝缘纸作为一种特种纸，除了对其绝缘性能有比较高的要求外，对其力学性能也有比较高的要求，而采用传统的微米级别的无机粒子对纸进行填充改性会大大降低纸张的力学性能。随着纳米技术的发展，近年来纳米级别的无机粒子的制备取得了很大的发展，而利用无机纳米粒子来增强改性聚合物的各项性能也成为了近年来的研究热点。纳米粒子粒径小，比表面积大，利用纳米粒子来改性聚合物在一定的含量内不但不会降低材料的力学性能，反而会使材料的力学性能有所提高。两者化学结构相似，但性能差异却很大，应用领域各有不同。芳纶1313以其出色的耐高温绝缘性，成为高品质功能性纤维的一种，而芳纶1414极好的力学性能使之在高性能纤维中占据着重要核心地位。

目前，很多领域应用最多的是芳纶1313。这是一种柔软洁白、纤细蓬松、富有光泽的纤维，外观与普通化纤并无二致，却集众长于一身，拥有超乎寻常的特异功能。持久的热稳定性。芳纶1313最突出的特点就是耐高温，可在220℃高温下长期使用而不老化，其电气性能与机械性能可保持10年之久，而且尺寸稳定性极佳，在250℃左右时，其热收缩率仅为1%;短时间暴露于300℃高温中也不会收缩、脆化、软化或者熔融;在超过370℃的强温下才开始分解;400℃左右才开始碳化––如此高的热稳定性在目前有机耐温纤维中是很少有的。

材料在空气中燃烧所需氧气体积的百分比叫做极限氧指数，极限氧指数越大，其阻燃性能就越好。通常空气中氧气含量为21%，而芳纶1313的极限氧指数大于29%，属于难燃纤维，所以不会在空气中燃烧，也不助燃，具有自熄性。这种源于本身分子结构的固有特性使芳纶1313永久阻燃，因此有防火纤维之美称。

芳纶1313介电常数很低，固有的介电强度使其在高温、低温、高湿条件下均能保持优良的电绝缘性，用其制备的绝缘纸耐击穿电压可达到40KV/mm，是全球公认的最佳绝缘材料。芳纶1313的化学结构异常稳定，可耐大多数高浓无机酸及其他化学品的腐蚀，抗水解和蒸汽腐蚀。芳纶1313是柔性高分子材料，低刚度高伸长特性使之具备与普通纤维相同的可纺性，可用常规纺机加工成各种织物或无纺布，而且耐磨抗撕裂，适用范围十分广泛。芳纶1313耐α、β、χ射线以及紫外光线辐射的性能十分优异。用50Kv的χ射线辐射100小时，其纤维强度仍保持原来的73%，而此时的涤纶或锦纶则早已成了粉末。