本发明涉及造纸领域，尤其涉及一种高强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。
申请号为cn201010107134.5的中国专利公开了一种绝缘钢纸板及其制造方法，其以植物纤维为主要原料、以造纸技术为基础，选用多种特殊的化学助剂，赋予纸板良好的绝缘性能，防电弧，耐油，易于加工(冲压和弯曲)，强度大，重量轻，有着优良的机械多种特殊的功能。它采用一次成型，真空脱水，高温热压干燥的生产工艺技术。与国内同类型产品的生产工艺方式相比，具有生产成本较低、设备投资少、工艺简单、易上马、易操作、能耗低的优点，并能实现清洁生产。
申请号为cn201010107148.7的中国专利公开了一种高强绝缘钢纸板及其制造方法，其以植物纤维为主要原料、以造纸技术为基础，选用胶粘剂、湿强剂、挺硬剂、抗水剂、增白剂、消泡剂和分散剂等多种特殊的化学助剂，赋予纸板良好的机械加工性能(耐压、冲、切、刻、受压不分层，不爆裂等)，以及电气绝缘性能和防潮、防水性能等多种特殊的功能。它采用一次成型，真空脱水，高温热压干燥的生产工艺技术。与国内同类型产品的生产工艺方式相比，具有生产成本较低、设备投资少、工艺简单、易上马、易操作、能耗低的优点，并能实现清洁生产。
上述专利在纸浆中添加湿强剂和干强剂以提高纸的强度，在一定程度上虽然能够提高钢纸的强度，但是随着社会的发展，市场对产品强度要求的不断提高，有必要另辟蹊径，开发出一种能够满足最新市场需求的绝缘钢纸。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高强绝缘钢纸及其制备方法。本发明的绝缘钢纸的抗张强度高、层间剥离强度高，能够满足目前的市场需求；且其用料绿色环保、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：一种高强绝缘钢纸，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140-160份、剑麻纤维4-6份、增强浸渍乳液300-500份、润胀胶化液200-400份、纤维素气相凝胶粒子8-12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作为基料，以剑麻纤维为辅料，剑麻纤维质地较硬，且耐摩擦，耐潮湿，强度高，能够有效提高纸张强度。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增强浸渍乳液中，纸张对乳液吸附固化后，提高了单层纸以及不同层纸中纤维素之间的交联程度，能够有效提高其抗张强度和层间剥离强度。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，强度提升有限。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强度。
作为优选，所述增强浸渍乳液由聚酚氧树脂10-20wt％、乙二醇二缩水甘油醚1-3wt％、乳化剂0.5-1.5wt％和余量的水组成。
聚酚氧树脂具有很强的粘合性，其耐水性、耐磨性好；乙二醇二缩水甘油醚如前文所述能够提高纤维素之间的交联度，使同层以及不同层之间纤维素发生交联，因此该增强浸渍乳液能够提高纸张的层间剥离强度和抗张强度。
作为优选，所述木浆的固含量为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
一种高强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、剑麻纤维、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)然后在增强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，增加了一个在增强浸渍乳液中浸渍的工艺，纸张充分吸收乳液后，其纤维素交联程度得以大幅提高，从而进一步实现高强度的技术效果。
作为优选，步骤(4)中，浸渍时间为10-30min，浸渍温度为30-40℃。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明绝缘钢纸的抗张强度高、层间剥离强度高，能够满足目前的市场需求；且其用料绿色环保、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
一种高强绝缘钢纸，由10层原纸胶化粘合而成。其包括以下重量份的原料制得：木浆150份、剑麻纤维5份、增强浸渍乳液400份、润胀胶化液300份、纤维素气相凝胶粒子10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，所述木浆的固含量为30wt％。
所述增强浸渍乳液由聚酚氧树脂15wt％、乙二醇二缩水甘油醚2wt％、乳化剂1wt％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。
一种高强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、剑麻纤维、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)然后在增强浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为20min，浸渍温度为35℃。最后干燥后制得成品。
实施例2
一种高强绝缘钢纸，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140份、剑麻纤维4份、增强浸渍乳液300份、润胀胶化液200份、纤维素气相凝胶粒子8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，所述木浆的固含量为40wt％。
所述增强浸渍乳液由聚酚氧树脂10wt％、乙二醇二缩水甘油醚1wt％、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。
一种高强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、剑麻纤维、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)然后在增强浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为10min，浸渍温度为40℃。最后干燥后制得成品。
实施例3
一种高强绝缘钢纸，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160份、剑麻纤维6份、增强浸渍乳液500份、润胀胶化液400份、纤维素气相凝胶粒子12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，所述木浆的固含量为20wt％。
所述增强浸渍乳液由聚酚氧树脂20wt％、乙二醇二缩水甘油醚3wt％、乳化剂1.5wt％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。
一种高强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、剑麻纤维、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)然后在增强浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为30min，浸渍温度为30℃。最后干燥后制得成品。
实施例4
一种高强绝缘钢纸，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145份、剑麻纤维5份、增强浸渍乳液350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，所述木浆的固含量为25wt％。
所述增强浸渍乳液由聚酚氧树脂18wt％、乙二醇二缩水甘油醚2wt％、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。
一种高强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、剑麻纤维、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)然后在增强浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为25min，浸渍温度为30℃。最后干燥后制得成品。
实施例5
一种高强绝缘钢纸，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140份、剑麻纤维4份、增强浸渍乳液450份、润胀胶化液250份、纤维素气相凝胶粒子11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，所述木浆的固含量为35wt％。
所述增强浸渍乳液由聚酚氧树脂20wt％、乙二醇二缩水甘油醚1wt％、乳化剂1wt％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。
一种高强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、剑麻纤维、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)然后在增强浸渍乳液中浸渍处理，浸渍时间为15min，浸渍温度为35℃。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，本发明产品具有层间剥离强度高和抗张强度高的优点。
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。