[发明专利]一种苯基-聚倍半硅氧烷改性间位芳纶绝缘纸的制备方法

说明书

本发明涉及了一种苯基‑聚倍半硅氧烷改性间位芳纶绝缘纸的制备方法，属于绝缘材料技术领域。该方法将苯基‑聚倍半硅氧烷(PPSQ)与间位芳纶纤维进行改性，采用常规纸页成型法，经过去离子水中分散、纤维解离、混合搅拌，在经过过滤、抄造、成纸、干燥、热压等过程得到改性绝缘纸手抄片。PPSQ的加入为间位芳纶纤维局部提供了更大的结构空间，增加了整个体系的自由体积，使得间位芳纶纤维分子链之间紧密性增强，纸间结构变得更加致密，芳纶纤维链间的相互渗透性进一步增强，便可以更好地传递所受应力，有效防止相间分层等性能损失，使得芳纶纤维大分子间的键合能力更加牢固。同时该方法制备得到的绝缘纸具有较高的耐热老化性，热稳定性等方面也有所提升。

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体地说，本发明涉及电力变压器内部油-纸绝缘系统领域。

背景技术

近年来，随着电力网络向“超高压、大容量”方向发展，电力变压器内部油-纸绝缘系统将面临更加艰难的挑战。在长期运行过程中，绝缘纸的热老化现象导致其机械性能变差，并影响其热稳定性，最终导致变压器绝缘性能下降，缩短其使用寿命。变压器使用寿命的延长和超、特高压变压器内电场分布的复杂化，对油纸绝缘材料的性能提出了更为严格的要求，因此提升绝缘纸的热稳定性及机械性能对延长电力变压器的安全使用寿命，进而保证电网的长期安全运行具有重要意义。

当前随着纳米改性技术的不断发展，电力变压器寿命的提升以及绝缘材料的改善使得对于电网安全保障有了较大的提升。芳纶纤维是一种高强度、高模量、耐热性好、低密度的有机合成纤维，由于其独特的耐高温性、绝缘性、阻燃性、抗辐射性，由其制得的间位芳纶纤维绝缘纸被作为主要绝缘材料广泛应用于变压器、电缆、电机、发电机等设备中。纳米改性技术为进一步提升高聚物材料性能提供了契机，经过此种方法改性后的材料，同时兼具无机纳米粒子和有机聚高聚物材料的双重优点。

有鉴于此，本发明提供一种苯基-聚倍半硅氧烷对间位芳纶绝缘纸。本发明采用实验验证和分子动力学结合的方法。研究了苯基-聚倍半硅氧烷(PPSQ)对间位芳纶绝缘纸热稳定性能的影响及内在机理，进而能够最大化的降低的经济损失。

发明内容

为了实现上述目的，本发明旨在提供一种苯基-聚倍半硅氧烷改性间位芳纶绝缘纸。本发明主要解决的技术问题是:针对传统芳纶绝缘纸力学性能和热稳定性能不佳，导致其使用过程中，绝缘寿命有限的弊端，提供了一种苯基-聚倍半硅氧烷对间位芳纶绝缘纸的制备方法；

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种苯基-聚倍半硅氧烷对间位芳纶绝缘纸的制备方法，具体制备步骤为：

(1)按重量份数计，依次取70~90份硅酸酷，20~35份醇铝盐，160~210份无水乙醇，35~45份油酸，9~11份改性海泡石，混合分散后，加热回流反应，再经离心分离，干燥，随后于惰性气体保护状态下，升温至1510~1520℃，高温反应2.5~5h后，于空气气氛中退火15 ~30min，再经冷却，得退火料；

(2)将单体、盐酸、水和溶剂摩尔比为1:(0.03 - 0.07):(0.5-3):(5-20)的料液在于70-900℃水解得到苯基硅三醇后，再经与单体摩尔比为0.002-0.006:1的四乙基氢氧化按在70-90℃催化聚合得到低聚物，所说的单体选自苯基三乙氧基硅烷或苯基三氯硅烷，所说的溶剂选自苯或甲苯，得反应原料PPSQ，且具有如下结构式，式中R为-C6H5的苯基；

(3)将退火料和PPSQ溶液混合后，水热反应，再经过滤，洗涤和干燥，得PPSQ浸料，再将所得PPSQ浸料和去离子水按质量比为1:4~1:6混合分散，得PPSQ浸料分散液；

(4)将芳纶短切纤维和水按质量比为1:6~1:9搅拌分散，再加入芳纶短切纤维质量1~4%的多巴胺，搅拌反应1.5~2h后，再滴加芳纶短切纤维质量12~18%的硅烷偶联剂乙醇溶液，待滴加完毕后，继续搅拌反应2~4.5h，得改性芳纶短切纤维分散液；