本发明涉及一种高韧性强耐热云母带的制备方法，属于电气绝缘材料制备技术领域。
背景技术
现代大型和中型高压电机技术的发展，对电机的绝缘性能提出了越来越高的要求。电机工作温度、额定功率、电容量和体积都显著增加，绝缘结构需承受更高的电应力、机械应力、热应力和环境应力，电机工作环境愈加恶劣，这就要求绝缘材料具有更好的绝缘、耐热、优异的耐磨性能以及足够的强度。
云母带，又称耐火云母带，是一种高性能的云母绝缘制品。主要由云母纸、补强材料、胶粘剂和其它添加剂组成，是由胶粘剂粘合云母纸、塑料薄膜或无碱玻璃布补强，经过烘培、收卷和切割等工序加工而成的盘带状耐火绝缘材料，常被用作电机和电缆的绝缘和耐火层。按用途可分为：电机用云母带、电缆用云母带。按结构分为：双面带、单面带、三合一带、双膜带、单膜带等。按云母又可分为：合成云母带、金云母带、白云母带。因其优良的耐高温性能、耐燃烧性能和耐电压性能，常用于耐火电线电缆中。云母带是电机，特别是大型、高压电机、风力发电机、大型变频调速电动机中不可替代的最为关键的绝缘材料。
云母纸具有良好的电气性能和机械性能，耐热性好，化学稳定性好。以云母纸基材制备的云母带具有优异的耐高温和耐燃烧性能。但云母纸的抗潮性能较差，在湿度较大的环境中，容易吸水变质，且加工成型的云母纸耐火强度与拉伸韧性不好，在缠绕电缆或电机时，容易断裂。云母带的机械性能、介电性能、导热性能及耐热性的优劣主要取决于胶黏剂的性能。现有技术中，云母带的胶粘剂大多以普通的环氧树脂改性或者普通线性聚酯型树脂为基础，粘结强度偏低、交联密度低、相容性较差，制备的云母带的云母定量较低、易掉粉、击穿电压较小、介损较高，导致电机发热量大、耐老化性能差、阻燃性能差，难于应用于电机的绝缘阻燃。
现有的云母带的综合性能还可以，但普遍存在导热系数偏低、温度超过100℃时力学性能较差（例如：100℃时的弯曲强度只有20～30mpa）等缺点。此外，采用现有工艺生产的云母带，由于云母纸内胶粘剂的大量渗入，填充了云母片间的间隙，导致少胶云母带的透气度下降。在vpi处理过程，影响浸渍树脂的快速渗透，容易导致vpi处理的绝缘结构内部出现气隙和发空，电机运行过程中就会产生局部放电，直接影响电机的可靠性和使用寿命。
因此，研制出一种能够解决上述性能问题的云母带非常有必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前云母带耐高温性能不佳，导致使用时易受热分解损坏，同时针对目前云母带的韧性差、抗冲击性能不足，导致云母带易折断，易被撞坏的缺陷，提供了一种高韧性强耐热云母带的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高韧性强耐热云母带的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将等质量的椰丝与竹片放入烧杯中用蒸馏水浸渍，将烧杯中温度升高恒温加热，加热结束后过滤得到滤渣，用氢氧化钠溶液浸泡滤渣，浸泡3～5h后，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤滤饼3～5次后放入烘箱中干燥；
（2）将上述滤饼放入研钵中研磨成丝状，称取滤饼、钛酸四丁酯和乙醇溶液按质量比3：1：10投入烧杯中用搅拌器搅拌30～40min后，将烧杯放入超声震荡仪中振荡，超声振荡后抽滤得到反应固体；
（3）将上述反应固体放入马弗炉中，在氩气环境下，以10～15℃/min的升温速率升高至230～260℃，恒温加热90～100min制得煅烧产物，按重量份数计，称取7～9份煅烧产物、13～15份质量分数为40～50%的乙醇溶液和2～4份γ-氨丙基三乙氧基硅烷投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为80～90℃的水浴锅中，恒温加热30～40min，加热后过滤得到改性滤渣；
（4）按重量份数计，称取1～2份甲基纳迪克酸酐、13～15份双酚a型环氧树脂和8～10份对苯二酚投入三口烧瓶冷凝回流制得冷凝回流液，将冷凝回流液与乙二胺四乙酸按质量比15：1投入烧杯中混合，用搅拌器搅拌制得混合乳液；
（5）将上述混合乳液与备用的改性滤渣按质量比15：1灌入胶盘中混合均匀，将胶盘放入真空干燥箱中静置，将真空干燥箱温度升高至180～200℃，恒温静置4～6h，制得反应胶状产物，将反应胶状物质均匀喷洒在云母纸上，喷洒后将云母纸放入烘箱中干燥制得高韧性强耐热云母带。
步骤（1）中所述的烧杯中温度升高至95～100℃，恒温加热时间为3～5h，氢氧化钠溶液的质量分数为3～5%，烘箱中的温度为70～80℃，干燥时间为12～14h。
步骤（2）中所述的乙醇溶液的质量分数为40～50%，超声震荡仪中的频率为35～40khz，振荡时间为14～16h。
步骤（3）中所述的马弗炉中的升温速率为10～15℃/min，升高温度至230～260℃，恒温加热时间为90～100min，水浴锅的水浴温度为80～90℃，恒温加热时间为30～40min。
步骤（4）中所述的三口烧瓶中的搅拌转速为100～120r/min，水浴温度为80～90℃，冷凝回流时间为70～90min，搅拌器的转速为300～330r/min，搅拌时间为30～40min。
步骤（5）中所述的真空干燥箱中的温度为80～90℃，真空度为150～200pa，静置时间为60～80min，烘箱中的温度为110～120℃，干燥时间为4～6h。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明首先将椰丝与竹片混合投入烧杯中加热，再于碱液中浸泡，浸泡后与钛酸四丁酯混合，混合后放入马弗炉中高温煅烧，制得煅烧产物，将煅烧产物与有机硅烷加热混合，混合后过滤得到改性滤渣，然后将甲基纳迪克酸酐、双酚a型环氧树脂和对苯二酚混合加热进行冷凝回流制得混合乳液，再将混合乳液与改性滤渣混合投入胶盘中干燥，干燥后喷洒于云母纸上烘干制得高韧性强耐热云母带，本发明将椰丝与竹片作为原料，先后于热水中和碱液中浸泡使椰丝与竹片中的植物纤维分离，并去除其中的细胞和组织结构，得到植物纤维，将植物纤维与碳酸四丁酯混合浸泡，浸泡后放入马弗炉中使钛酸四丁酯反应生成二氧化钛纳米颗粒，由于钛酸四丁酯在高温反应前附着于纤维之上同时植物纤维呈管状结构，所以生成的纳米二氧化钛颗粒可以填充植物纤维管中，使椰丝和竹片中的植物纤维的力学性能得到提高，从而提高云母带的韧性和抗冲击性，将这种植物纤维再经过有机硅烷偶联改性，使植物纤维与树脂材料的粘结性增强，从而进一步提高云母带的韧性和抗冲击性；
（2）本发明将钛酸四丁酯与从椰丝、竹片中提取的植物纤维浸泡混合，通过高温煅烧的方式生成二氧化钛，纳米二氧化钛填充入植物纤维并吸附于植物纤维表面，纳米二氧化钛耐高温性能极佳，对植物纤维进行包覆后使植物纤维的耐高温性能得到显著提高，同时利用有机硅烷对植物纤维进行改性，将si-o键引入云母带中，从而提高了云母带的耐热性能，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
将等质量的椰丝与竹片放入烧杯中用蒸馏水浸渍，将烧杯中温度升高至95～100℃，恒温加热3～5h，加热结束后过滤得到滤渣，用质量分数为3～5%的氢氧化钠溶液浸泡滤渣，浸泡3～5h后，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤滤饼3～5次后放入温度为70～80℃的烘箱中干燥12～14h；将上述滤饼放入研钵中研磨成丝状，称取滤饼、钛酸四丁酯和质量分数为40～50%的乙醇溶液按质量比3：1：10投入烧杯中用搅拌器搅拌30～40min后，将烧杯放入超声震荡仪中以35～40khz的频率振荡14～16h，超声振荡后抽滤得到反应固体；将上述反应固体放入马弗炉中，在氩气环境下，以10～15℃/min的升温速率升高至230～260℃，恒温加热90～100min制得煅烧产物，按重量份数计，称取7～9份煅烧产物、13～15份质量分数为40～50%的乙醇溶液和2～4份γ-氨丙基三乙氧基硅烷投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为80～90℃的水浴锅中，恒温加热30～40min，加热后过滤得到改性滤渣；按重量份数计，称取1～2份甲基纳迪克酸酐、13～15份双酚a型环氧树脂和8～10份对苯二酚投入三口烧瓶中，在搅拌转速为100～120r/min，水浴温度为80～90℃的条件下恒温冷凝回流70～90min，制得冷凝回流液，将冷凝回流液与乙二胺四乙酸按质量比15：1投入烧杯中混合，用搅拌器以300～330r/min的转速搅拌30～40min制得混合乳液；将上述混合乳液与备用的改性滤渣按质量比15：1灌入胶盘中混合均匀，将胶盘放入真空干燥箱中，在温度为80～90℃，真空度为150～200pa的条件下静置60～80min，将真空干燥箱温度升高至180～200℃，恒温静置4～6h，制得反应胶状产物，将反应胶状物质均匀喷洒在云母纸上，喷洒后将云母纸放入烘箱中在温度为110～120℃的条件下干燥4～6h制得高韧性强耐热云母带。
将等质量的椰丝与竹片放入烧杯中用蒸馏水浸渍，将烧杯中温度升高至95℃，恒温加热3h，加热结束后过滤得到滤渣，用质量分数为3%的氢氧化钠溶液浸泡滤渣，浸泡3h后，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤滤饼3次后放入温度为70℃的烘箱中干燥12h；将上述滤饼放入研钵中研磨成丝状，称取滤饼、钛酸四丁酯和质量分数为40%的乙醇溶液按质量比3：1：10投入烧杯中用搅拌器搅拌30min后，将烧杯放入超声震荡仪中以35khz的频率振荡14h，超声振荡后抽滤得到反应固体；将上述反应固体放入马弗炉中，在氩气环境下，以10℃/min的升温速率升高至230℃，恒温加热90min制得煅烧产物，按重量份数计，称取7份煅烧产物、13份质量分数为40%的乙醇溶液和2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为80℃的水浴锅中，恒温加热30min，加热后过滤得到改性滤渣；按重量份数计，称取1份甲基纳迪克酸酐、13份双酚a型环氧树脂和8份对苯二酚投入三口烧瓶中，在搅拌转速为100r/min，水浴温度为80℃的条件下恒温冷凝回流70min，制得冷凝回流液，将冷凝回流液与乙二胺四乙酸按质量比15：1投入烧杯中混合，用搅拌器以300r/min的转速搅拌30min制得混合乳液；将上述混合乳液与备用的改性滤渣按质量比15：1灌入胶盘中混合均匀，将胶盘放入真空干燥箱中，在温度为80℃，真空度为150pa的条件下静置60min，将真空干燥箱温度升高至180℃，恒温静置4h，制得反应胶状产物，将反应胶状物质均匀喷洒在云母纸上，喷洒后将云母纸放入烘箱中在温度为110℃的条件下干燥4h制得高韧性强耐热云母带。
将等质量的椰丝与竹片放入烧杯中用蒸馏水浸渍，将烧杯中温度升高至97℃，恒温加热4h，加热结束后过滤得到滤渣，用质量分数为4%的氢氧化钠溶液浸泡滤渣，浸泡4h后，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤滤饼4次后放入温度为75℃的烘箱中干燥13h；将上述滤饼放入研钵中研磨成丝状，称取滤饼、钛酸四丁酯和质量分数为45%的乙醇溶液按质量比3：1：10投入烧杯中用搅拌器搅拌35min后，将烧杯放入超声震荡仪中以37khz的频率振荡15h，超声振荡后抽滤得到反应固体；将上述反应固体放入马弗炉中，在氩气环境下，以13℃/min的升温速率升高至245℃，恒温加热95min制得煅烧产物，按重量份数计，称取8份煅烧产物、14份质量分数为45%的乙醇溶液和3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为85℃的水浴锅中，恒温加热35min，加热后过滤得到改性滤渣；按重量份数计，称取1份甲基纳迪克酸酐、14份双酚a型环氧树脂和9份对苯二酚投入三口烧瓶中，在搅拌转速为110r/min，水浴温度为85℃的条件下恒温冷凝回流80min，制得冷凝回流液，将冷凝回流液与乙二胺四乙酸按质量比15：1投入烧杯中混合，用搅拌器以315r/min的转速搅拌35min制得混合乳液；将上述混合乳液与备用的改性滤渣按质量比15：1灌入胶盘中混合均匀，将胶盘放入真空干燥箱中，在温度为85℃，真空度为175pa的条件下静置70min，将真空干燥箱温度升高至190℃，恒温静置5h，制得反应胶状产物，将反应胶状物质均匀喷洒在云母纸上，喷洒后将云母纸放入烘箱中在温度为115℃的条件下干燥5h制得高韧性强耐热云母带。
将等质量的椰丝与竹片放入烧杯中用蒸馏水浸渍，将烧杯中温度升高至100℃，恒温加热5h，加热结束后过滤得到滤渣，用质量分数为5%的氢氧化钠溶液浸泡滤渣，浸泡5h后，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤滤饼5次后放入温度为80℃的烘箱中干燥14h；将上述滤饼放入研钵中研磨成丝状，称取滤饼、钛酸四丁酯和质量分数为50%的乙醇溶液按质量比3：1：10投入烧杯中用搅拌器搅拌40min后，将烧杯放入超声震荡仪中以40khz的频率振荡16h，超声振荡后抽滤得到反应固体；将上述反应固体放入马弗炉中，在氩气环境下，以15℃/min的升温速率升高至260℃，恒温加热100min制得煅烧产物，按重量份数计，称取9份煅烧产物、15份质量分数为50%的乙醇溶液和4份γ-氨丙基三乙氧基硅烷投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为90℃的水浴锅中，恒温加热40min，加热后过滤得到改性滤渣；按重量份数计，称取2份甲基纳迪克酸酐、15份双酚a型环氧树脂和10份对苯二酚投入三口烧瓶中，在搅拌转速为120r/min，水浴温度为90℃的条件下恒温冷凝回流90min，制得冷凝回流液，将冷凝回流液与乙二胺四乙酸按质量比15：1投入烧杯中混合，用搅拌器以330r/min的转速搅拌40min制得混合乳液；将上述混合乳液与备用的改性滤渣按质量比15：1灌入胶盘中混合均匀，将胶盘放入真空干燥箱中，在温度为90℃，真空度为200pa的条件下静置80min，将真空干燥箱温度升高至200℃，恒温静置6h，制得反应胶状产物，将反应胶状物质均匀喷洒在云母纸上，喷洒后将云母纸放入烘箱中在温度为120℃的条件下干燥6h制得高韧性强耐热云母带。
对比例以苏州市某公司生产的云母带作为对比例
对本发明制得的高韧性强耐热云母带和对比例中的云母带进行检测，检测结果如表1所示：
拉伸强度
参照标准gb/t50192.2-2009进行测试。
导热系数参照标准din52612t1进行测试。
表1性能测定结果
由表1数据可知，本发明制得的高韧性强耐热云母带，强度高，导热性好，耐高温性强，可在800℃下长期使用，不会发生燃烧现象，是一种理想的耐高温阻燃带状电气绝缘材料，具有广阔的使用前景。