[发明专利]一种高性能芳纶纳米云母绝缘纸的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能芳纶纳米云母绝缘纸的制备方法，属于制浆造纸、高分子材料和电气绝缘材料技术领域。本发明主要包括以下几个步骤：1、高均质纳米云母粉的制备；2、芳纶透明分散液M的制备；3、芳纶纳米云母互包裹混合液G的制备；4、芳纶纳米云母混合悬浮液F的制备；5、芳纶纳米云母绝缘原纸的制备；6、热压优化芳纶纳米云母绝缘纸。其中关键是高均质纳米云母粉和芳纶纳米云母互包裹混合液的制备，突破了云母界面与芳纶界面结合强度弱的局限，制备出了耐高温、耐电晕、高机械强度和高电气强度的高性能芳纶纳米云母绝缘纸。高性能芳纶纳米云母绝缘纸的制备对国家重点行业的发展具有重要的作用，同时对打破国外芳纶云母绝缘纸的垄断具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种高性能芳纶纳米云母绝缘纸的制备方法和技术，属于制浆造纸、高分子材料和电气绝缘材料技术领域。

背景技术

高性能芳纶云母绝缘纸主要用作高压/变频电机和牵引电机等的高端电气绝缘材料，其主要原料有芳纶纤维和云母粉。这些大型发电机组、高压电机和牵引机主要应用于航空航天工业、国防工业、汽车工业等，对国家重点行业的发展具有重要的作用，同时对打破国外芳纶云母绝缘纸的垄断具有重要意义。

芳纶是苯二甲酰苯二胺，其是一种新型高科技化学合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能。芳纶主要分为邻位、间位、对位三种。据现有资料研究表明，邻位芳纶无商业价值，邻位和间位芳纶具有较高的商业价值。目前，芳纶1313(聚间苯二甲酰间苯二胺纤维)和芳纶1414(聚对苯二甲酰对苯二胺纤维)已经实现产业化，同时，芳纶具有短切纤维、沉析纤维、浆粕和纳米芳纶纤维等形式。芳纶云母纸的生产厂家主要有美国的Dupont公司、日本的Teijin公司和德国的Acordis公司等。

云母是一种非金属矿物，主要成分是含水铝硅酸盐，有金云母、白云母、合成云母等，其中白云母应用最为广泛。白云母具有优异的绝缘性能、耐高温性能、透明度、防水性能、化学稳定性等。

目前的市场上有纯芳纶纸和纯云母纸，纯芳纶纸强度高、介电性能和化学稳定性好，但耐电晕性差。纯云母纸耐电晕性能好，但需玻璃布和粘胶剂补强，并且使用的云母粉颗粒较大。但是芳纶云母纸目前国内没有自主研发的成品，只能依靠国外进口，国内市场被杜邦垄断。结合两种原料的特性，芳纶云母纸兼具耐高温、耐电晕和优异的强度性能，是一款高性能绝缘材料。但是现有关于芳纶云母绝缘纸的的研究和专利，由于受到云母粒径的限制，以及云母和芳纶界面结合的限制，仍然未达到高端领域使用的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高性能芳纶纳米云母绝缘纸的制备方法，该方法生产的高性能芳纶纳米云母绝缘纸具有耐高温、耐电晕、高机械强度和高电气强度等特点，通过制备出芳纶纳米云母互包裹混合液，解决了有机芳纶纤维和无机云母颗粒的界面结合问题，大幅度降低了云母粉的沉降速度和留着率问题。

为了实现上述目的，本发明主要采用以下步骤方案：

一、制备芳纶透明分散液M：将芳纶纤维用温水洗涤，得到芳纶纤维原料；将芳纶纤维、催化剂和二甲基乙酰胺溶剂置于容器中，放置在水浴锅中，低速机械搅拌制成稳定的芳纶透明分散液M。

一中所述芳纶纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰对苯二胺纤维一种或者二者混合，混合质量比为0~1：1其纤维的长度为0.01~8mm，洗涤温水的温度为30~80℃，洗涤时间20min~50min。

一中所述催化剂为氯化钙（CaCl₂）或者氯化钾（KCl₂）或者两者混合，混合质量比为1:1~2。

一中所述甲基乙酰胺溶剂、催化剂、芳纶纤维的质量比例为80~200:1~2:50，水浴温度40~90℃，机械搅拌速度为50~100r/min。