本发明涉及造纸领域，尤其涉及一种阻燃绝缘钢纸及其制备方法。
背景技术：
绝缘钢纸具有纸质坚硬、介电强度弹性高、耐磨性好、耐热性好以及绝缘性好的特性。且其可切割、钻孔、压碾、冲压、刨平、弯曲、碾磨等，主要用于各种家用电器的隔热绝缘体以及各种电器灭弧罩、电子转子用槽楔、绝缘垫片、零件等。在某些特定领域，除了要求绝缘钢纸的绝缘性较好外，还要求其具有较好的阻燃性，以防止安全事故。
申请号为201210108923.x的中国专利公开了一种彩色阻燃型绝缘钢纸板及其制造方法，其以造纸技术为基础，先将主要原料进行制浆和染色，再选用多种阻燃剂复配并采用浆内添加及表面处理相结合的生产工艺，从而赋予钢纸高效、环保、持久的阻燃性能，同时纸板具有良好的机械加工性能(耐压、冲、切、刻、受压不分层，不爆裂等)，以及电气绝缘性能。是一种优异的环境友好的特种结构多功能材料。它采用浆内添加阻燃剂、一次成型，真空脱水，高温热压干燥，再在表面浸渍阻燃剂的生产工艺技术。不仅生产成本较低、生产工艺相对简单、易控制、能耗低、用水用电量少，而且不会对环境造成二次污染，可实行清洁生产。
上述专利在纸浆中添加无机阻燃剂以及在后续浸渍阻燃浸渍液以提高纸的阻燃性，其虽然在一定程度上虽然能够提高钢纸的阻燃效果，但是由于纸张本身的主要材料为纤维素，无机阻燃剂在纸张中的分散性较差；其次在后续浸渍阻燃浸渍液时阻燃浸渍液对纤维素的浸润性并不好，因此纸张对阻燃浸渍液的吸附量较低，最终导致纸张的阻燃效果不够理想。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种阻燃绝缘钢纸及其制备方法。本发明的绝缘钢纸对阻燃剂的负载量高，具有较高的阻燃性，并且同时也具有较高的强度。此外其用料绿色环保、制备工艺简单合理，适于大规模生产。
本发明的具体技术方案为：一种阻燃绝缘钢纸，由若干层原纸胶化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木浆90-110份、棉浆40-60份、石棉纤维3-5份、阻燃浸渍乳液350-450份、润胀胶化液200-400份、纤维素气相凝胶粒子10-14份、鱼骨粉4-6份、乙二醇二缩水甘油醚0.5-1.5份、鱼鳔提取胶4-6份。
本发明的绝缘钢纸选用木浆和棉浆作为主要基料，石棉纤维作为辅料，可以提高阻燃性，并且其本身就属于纤维，可以其他纤维一起抄造为原纸，与直接添加无机阻燃剂相比分散性更好。润胀胶化液能够使原纸中的纤维素发生剧烈润胀而胶化，从而使纸张硬化，具有高强度。乙二醇二缩水甘油醚的分子链两端具有活性基团，其两端能够分别与将纤维进行“粘结”，起到了桥梁的作用，从而进一步增加纤维之间的交联强度，提高了纤维层的耐破度以及耐水性。鱼鳔提取胶从鱼鳔中提取而得，含有大量生胶质，具有很好的粘度，其具有的特性是对木纤维具有很强的粘合性，远远强于普通有机合成胶，因此用其施胶后能够大幅提高原纸的抗张强度，而且鱼鳔提取胶源于天然物质，无毒无害，不含甲醛，绿色环保。
原纸复合后将其浸渍于阻燃浸渍乳液中，纸张对乳液吸附固化后，能够大幅提高纸张的阻燃性。但是普通纸张中的纤维素对于浸渍乳液的吸附能力并不够强，导致纸张其对乳液的负载率不高，阻燃性提升有限。为了解决这一技术问题，本发明人在原纸制备过程中就复合有纤维素气相凝胶粒子和鱼骨粉，其中，纤维素气相凝胶粒子具有很高的比表面积和很高的孔隙率，对浸渍乳液具有很强的吸附能力和负载容量，且其与原纸基料纤维素属于同源物质，相容性好；鱼骨粉经过研磨、煅烧后其基体中的有机质得以去除，留下的空间使得其形成疏松结构并具有高孔隙率，同样对浸渍乳液具有较高的吸附能力和吸附容量，且鱼骨粉为天然物质，废物利用，绿色环保。将上述两种物质复合于原纸中，利用其不同尺寸的孔径尺寸分别对乳液进行吸附，能够有效提高纸张对浸渍乳液的吸附能力，从而进一步提高纸张的阻燃性。
作为优选，所述阻燃浸渍乳液由甲基磷酸二甲酯4-8wt％、乳化剂0.5-1wt％和余量的水组成。
上述阻燃浸渍乳液具有较好的稳定性，对纸张的浸润性较好，且由于纸张中复合有纤维素气相凝胶粒子和鱼骨粉，能够进一步提高其负载量，因此该阻燃浸渍乳液能够提高纸张的阻燃性。
作为优选，所述木浆和棉浆的固含量为20-40wt％。
作为优选，所述润胀胶化液为浓度为5-20wt％的氯化锌溶液。
氯化锌能够使纤维素发生润胀胶化，提高硬度。
作为优选，所述纤维素气相凝胶粒子的制备方法如下：将木粉在含有4-6wt％的氢氧化钾溶液的加压容器中加压浸渍处理，加压浸渍温度为100-110℃，时间为2-4h；加压浸渍处理后过滤取过滤物，将过滤物浸没于乙醇溶液中，在65-75℃下溶解2-4h，然后过滤取过滤物，依次对其进行打浆、磨浆、洗净后得到纤维素；将纤维素溶解于离子液体中配制得到10-20wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液在0℃以下冷冻处理3-5天，取出解冻，重复用过量乙醇对其进行溶剂置换，得到纤维素湿凝胶，对纤维素湿凝胶进行超临界流体干燥以后，研磨制得纤维素气相凝胶粒子。
上述方法制得的纤维素气相凝胶粒子，以木粉为原料提取纤维素，与木浆同源，相容性好，且用上述方法制得的纤维素气相凝胶粒子杂质含量少，纯度高，气相凝胶粒子的孔隙率高，吸附性好。
作为优选，所述纤维素气相凝胶粒子的粒径为微米级。
作为优选，所述鱼骨粉的制备方法如下：将鱼骨洗净并粗磨过80-120目筛，接着将其在马弗炉中绝氧煅烧1-3h，煅烧温度为350-450℃，然后取出并精磨过800-1200目筛，得到鱼骨粉。
鱼骨粗磨后在特定温度下进行煅烧，能够去除骨基质中的有机质，有机质除去后，骨基质为疏松多孔状，具有很高的孔隙率，具有较高的吸附容量。进一步精磨后，以提高其在原纸中的分散能力和相容性。上述方法可利用废弃鱼骨作为原料，不含有害物质，绿色环保。
作为优选，所述鱼鳔提取胶的制备方法如下：取洗净的新鲜鱼鳔，将其放入高压蒸锅内，加水浸没鱼鳔，高压蒸煮30-60min后沥水取出，将其捣烂出胶，然后将其浸没于含有0.1-0.5wt％的中性蛋白酶的酶解液中进行酶解3-5h，升温灭酶后进行过滤，取滤液，经浓缩、真空干燥后制得鱼鳔提取胶。
按上述方法制得的鱼鳔提取胶，其分子量适中，易加工性好，且其粘性特别适于用于原纸制造过程中的施胶。且鱼鳔提取胶源于天然物质，自身无毒无害，不含甲醛，在其提取过程中也不添加其他有害物质，绿色环保
一种阻燃绝缘钢纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比分别称取木浆、棉浆、石棉纤维、纤维素气相凝胶粒子和鱼骨粉并混合均匀，混匀后进行打浆，打浆后添加乙二醇二缩水甘油醚和鱼鳔提取胶进行施胶，然后进行抄造，制得原纸。
(2)将原纸浸渍于润胀胶化液中使纤维素润胀胶化。
(3)将胶化后的原纸叠层粘合、静置老化、浸水脱盐。
(4)然后在阻燃浸渍乳液中浸渍处理，最后干燥后制得成品。
本发明在对原纸进行叠层粘合、静置老化、浸水脱盐后，增加了一个在阻燃浸渍乳液中浸渍的工艺，纸张充分吸收乳液后，其阻燃性得以大幅提高。
作为优选，步骤(4)中，浸渍时间为20-40min，浸渍温度为40-60℃。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明的绝缘钢纸对阻燃剂的负载量高，具有较高的阻燃性，并且同时也具有较高的强度。此外其用料绿色环保、制备工艺简单合理，适于大规模生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种阻燃绝缘钢纸，由9层原纸胶化粘合而成。其包括以下重量份的原料制得：木浆100份、棉浆50份、石棉纤维4份、阻燃浸渍乳液400份、润胀胶化液300份、纤维素气相凝胶粒子12份、鱼骨粉5份、乙二醇二缩水甘油醚1份、鱼鳔提取胶5份。
其中，所述木浆和棉浆的固含量为30wt％。
所述阻燃浸渍乳液由甲基磷酸二甲酯6wt％、乳化剂0.75wt％和余量的水组成。
所述润胀胶化液为浓度为15wt％的氯化锌溶液。
所述纤维素气相凝胶粒子的制备方法如下：将木粉在含有5wt％的氢氧化钾溶液的加压容器中加压浸渍处理，加压浸渍温度为105℃，时间为3h；加压浸渍处理后过滤取过滤物，将过滤物浸没于乙醇溶液中，在70℃下溶解3h，然后过滤取过滤物，依次对其进行打浆、磨浆、洗净后得到纤维素；将纤维素溶解于离子液体中配制得到15wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液在0℃以下冷冻处理4天，取出解冻，重复用过量乙醇对其进行溶剂置换，得到纤维素湿凝胶，对纤维素湿凝胶进行超临界流体干燥以后，研磨制得微米级的纤维素气相凝胶粒子。
所述鱼骨粉的制备方法如下：将鱼骨洗净并粗磨过100目筛，接着将其在马弗炉中绝氧煅烧2h，煅烧温度为400℃，然后取出并精磨过1000目筛，得到鱼骨粉。
所述鱼鳔提取胶的制备方法如下：取洗净的新鲜鱼鳔，将其放入高压蒸锅内，加水浸没鱼鳔，高压蒸煮45min后沥水取出，将其捣烂出胶，然后将其浸没于含有0.3wt％的中性蛋白酶的酶解液中进行酶解4h，升温灭酶后进行过滤，取滤液，经浓缩、真空干燥后制得鱼鳔提取胶。
一种阻燃绝缘钢纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比分别称取木浆、棉浆、石棉纤维、纤维素气相凝胶粒子和鱼骨粉并混合均匀，混匀后进行打浆，打浆后添加乙二醇二缩水甘油醚和鱼鳔提取胶进行施胶，然后进行抄造，制得原纸。
(2)将原纸浸渍于润胀胶化液中使纤维素润胀胶化。
(3)将胶化后的原纸叠层粘合、静置老化、浸水脱盐。
(4)然后在阻燃浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为30min，浸渍温度为50℃。最后干燥后制得成品。
实施例2
一种阻燃绝缘钢纸，由12层原纸胶化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木浆90份、棉浆40份、石棉纤维3份、阻燃浸渍乳液350份、润胀胶化液200份、纤维素气相凝胶粒子10份、鱼骨粉4份、乙二醇二缩水甘油醚0.5份、鱼鳔提取胶4份。
其中，所述木浆和棉浆的固含量为40wt％。
所述阻燃浸渍乳液由甲基磷酸二甲酯4wt％、乳化剂0.5wt％和余量的水组成。
所述润胀胶化液为浓度为20wt％的氯化锌溶液。
所述纤维素气相凝胶粒子的制备方法如下：将木粉在含有4wt％的氢氧化钾溶液的加压容器中加压浸渍处理，加压浸渍温度为100℃，时间为4h；加压浸渍处理后过滤取过滤物，将过滤物浸没于乙醇溶液中，在65℃下溶解4h，然后过滤取过滤物，依次对其进行打浆、磨浆、洗净后得到纤维素；将纤维素溶解于离子液体中配制得到10wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液在0℃以下冷冻处理3天，取出解冻，重复用过量乙醇对其进行溶剂置换，得到纤维素湿凝胶，对纤维素湿凝胶进行超临界流体干燥以后，研磨制得微米级的纤维素气相凝胶粒子。
所述鱼骨粉的制备方法如下：将鱼骨洗净并粗磨过80目筛，接着将其在马弗炉中绝氧煅烧1h，煅烧温度为450℃，然后取出并精磨过800目筛，得到鱼骨粉。
所述鱼鳔提取胶的制备方法如下：取洗净的新鲜鱼鳔，将其放入高压蒸锅内，加水浸没鱼鳔，高压蒸煮30min后沥水取出，将其捣烂出胶，然后将其浸没于含有0.1wt％的中性蛋白酶的酶解液中进行酶解3h，升温灭酶后进行过滤，取滤液，经浓缩、真空干燥后制得鱼鳔提取胶。
一种阻燃绝缘钢纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比分别称取木浆、棉浆、石棉纤维、纤维素气相凝胶粒子和鱼骨粉并混合均匀，混匀后进行打浆，打浆后添加乙二醇二缩水甘油醚和鱼鳔提取胶进行施胶，然后进行抄造，制得原纸。
(2)将原纸浸渍于润胀胶化液中使纤维素润胀胶化。
(3)将胶化后的原纸叠层粘合、静置老化、浸水脱盐。
(4)然后在阻燃浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为20min，浸渍温度为60℃。最后干燥后制得成品。
实施例3
一种阻燃绝缘钢纸，由7层原纸胶化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木浆110份、棉浆60份、石棉纤维5份、阻燃浸渍乳液450份、润胀胶化液400份、纤维素气相凝胶粒子14份、鱼骨粉6份、乙二醇二缩水甘油醚1.5份、鱼鳔提取胶6份。
其中，所述木浆和棉浆的固含量为20wt％。
所述阻燃浸渍乳液由甲基磷酸二甲酯8wt％、乳化剂1wt％和余量的水组成。
所述润胀胶化液为浓度为5wt％的氯化锌溶液。
所述纤维素气相凝胶粒子的制备方法如下：
将木粉在含有6wt％的氢氧化钾溶液的加压容器中加压浸渍处理，加压浸渍温度为110℃，时间为2h；加压浸渍处理后过滤取过滤物，将过滤物浸没于乙醇溶液中，在75℃下溶解2h，然后过滤取过滤物，依次对其进行打浆、磨浆、洗净后得到纤维素；将纤维素溶解于离子液体中配制得到20wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液在0℃以下冷冻处理5天，取出解冻，重复用过量乙醇对其进行溶剂置换，得到纤维素湿凝胶，对纤维素湿凝胶进行超临界流体干燥以后，研磨制得微米级的纤维素气相凝胶粒子。
所述鱼骨粉的制备方法如下：将鱼骨洗净并粗磨过120目筛，接着将其在马弗炉中绝氧煅烧3h，煅烧温度为350℃，然后取出并精磨过1200目筛，得到鱼骨粉。
所述鱼鳔提取胶的制备方法如下：取洗净的新鲜鱼鳔，将其放入高压蒸锅内，加水浸没鱼鳔，高压蒸煮60min后沥水取出，将其捣烂出胶，然后将其浸没于含有0.5wt％的中性蛋白酶的酶解液中进行酶解5h，升温灭酶后进行过滤，取滤液，经浓缩、真空干燥后制得鱼鳔提取胶。
一种阻燃绝缘钢纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比分别称取木浆、棉浆、石棉纤维、纤维素气相凝胶粒子和鱼骨粉并混合均匀，混匀后进行打浆，打浆后添加乙二醇二缩水甘油醚和鱼鳔提取胶进行施胶，然后进行抄造，制得原纸。
(2)将原纸浸渍于润胀胶化液中使纤维素润胀胶化。
(3)将胶化后的原纸叠层粘合、静置老化、浸水脱盐。
(4)然后在阻燃浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为40min，浸渍温度为40℃。最后干燥后制得成品。
实施例4
一种阻燃绝缘钢纸，由12层原纸胶化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木浆95份、棉浆45份、石棉纤维4份、阻燃浸渍乳液380份、润胀胶化液250份、纤维素气相凝胶粒子11份、鱼骨粉5份、乙二醇二缩水甘油醚1份、鱼鳔提取胶4份。
其中，所述木浆和棉浆的固含量为25wt％。
所述阻燃浸渍乳液由甲基磷酸二甲酯7wt％、乳化剂1wt％和余量的水组成。
所述润胀胶化液为浓度为18wt％的氯化锌溶液。
所述纤维素气相凝胶粒子的制备方法如下：将木粉在含有5wt％的氢氧化钾溶液的加压容器中加压浸渍处理，加压浸渍温度为110℃，时间为3h；加压浸渍处理后过滤取过滤物，将过滤物浸没于乙醇溶液中，在70℃下溶解3h，然后过滤取过滤物，依次对其进行打浆、磨浆、洗净后得到纤维素；将纤维素溶解于离子液体中配制得到12wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液在0℃以下冷冻处理5天，取出解冻，重复用过量乙醇对其进行溶剂置换，得到纤维素湿凝胶，对纤维素湿凝胶进行超临界流体干燥以后，研磨制得微米级的纤维素气相凝胶粒子。
所述鱼骨粉的制备方法如下：将鱼骨洗净并粗磨过100目筛，接着将其在马弗炉中绝氧煅烧2.5h，煅烧温度为450℃，然后取出并精磨过1000目筛，得到鱼骨粉。
所述鱼鳔提取胶的制备方法如下：取洗净的新鲜鱼鳔，将其放入高压蒸锅内，加水浸没鱼鳔，高压蒸煮50min后沥水取出，将其捣烂出胶，然后将其浸没于含有0.4wt％的中性蛋白酶的酶解液中进行酶解3.5h，升温灭酶后进行过滤，取滤液，经浓缩、真空干燥后制得鱼鳔提取胶。
一种阻燃绝缘钢纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比分别称取木浆、棉浆、石棉纤维、纤维素气相凝胶粒子和鱼骨粉并混合均匀，混匀后进行打浆，打浆后添加乙二醇二缩水甘油醚和鱼鳔提取胶进行施胶，然后进行抄造，制得原纸。
(2)将原纸浸渍于润胀胶化液中使纤维素润胀胶化。
(3)将胶化后的原纸叠层粘合、静置老化、浸水脱盐。
(4)然后在阻燃浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为25min，浸渍温度为55℃。最后干燥后制得成品。
实施例5
一种阻燃绝缘钢纸，由15层原纸胶化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木浆105份、棉浆55份、石棉纤维4份、阻燃浸渍乳液420份、润胀胶化液250份、纤维素气相凝胶粒子13份、鱼骨粉4份、乙二醇二缩水甘油醚1份、鱼鳔提取胶5份。
其中，所述木浆和棉浆的固含量为35wt％。
所述阻燃浸渍乳液由甲基磷酸二甲酯5wt％、乳化剂0.5wt％和余量的水组成。
所述润胀胶化液为浓度为10wt％的氯化锌溶液。
所述纤维素气相凝胶粒子的制备方法如下：将木粉在含有6wt％的氢氧化钾溶液的加压容器中加压浸渍处理，加压浸渍温度为105℃，时间为2.5h；加压浸渍处理后过滤取过滤物，将过滤物浸没于乙醇溶液中，在70℃下溶解2.5h，然后过滤取过滤物，依次对其进行打浆、磨浆、洗净后得到纤维素；将纤维素溶解于离子液体中配制得到15wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液在0℃以下冷冻处理4天，取出解冻，重复用过量乙醇对其进行溶剂置换，得到纤维素湿凝胶，对纤维素湿凝胶进行超临界流体干燥以后，研磨制得微米级的纤维素气相凝胶粒子。
所述鱼骨粉的制备方法如下：将鱼骨洗净并粗磨过90目筛，接着将其在马弗炉中绝氧煅烧2h，煅烧温度为420℃，然后取出并精磨过900目筛，得到鱼骨粉。
所述鱼鳔提取胶的制备方法如下：取洗净的新鲜鱼鳔，将其放入高压蒸锅内，加水浸没鱼鳔，高压蒸煮50min后沥水取出，将其捣烂出胶，然后将其浸没于含有0.2wt％的中性蛋白酶的酶解液中进行酶解4h，升温灭酶后进行过滤，取滤液，经浓缩、真空干燥后制得鱼鳔提取胶。
一种阻燃绝缘钢纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比分别称取木浆、棉浆、石棉纤维、纤维素气相凝胶粒子和鱼骨粉并混合均匀，混匀后进行打浆，打浆后添加乙二醇二缩水甘油醚和鱼鳔提取胶进行施胶，然后进行抄造，制得原纸。
(2)将原纸浸渍于润胀胶化液中使纤维素润胀胶化。
(3)将胶化后的原纸叠层粘合、静置老化、浸水脱盐。
(4)然后在阻燃浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为35min，浸渍温度为45℃。最后干燥后制得成品。
本发明产品的各项性能指标如下表所示：
由上可知，本发明的产品其平均燃烧时间小于20s，具有较好的阻燃性。同时其也具有较好的层间玻璃强度和抗张强度。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。