一种导热绝缘纸及其制备方法

1.本发明属于造纸工业和材料工业技术领域，具体涉及一种导热绝缘纸及其制备方法。


背景技术：

2.纸张作为一种轻质的层状材料，已经在绝缘领域应用多年。常用的绝缘纸是以植物纤维为原料，通过湿法成型制得纸张。随着高性能纤维的研发与国产化，以合成纤维为原料，云母为填料的高性能纸基复合材料成为绝缘纸的主流，广泛应用于电机、电缆、电容器及变压器等机器设备。这些电气设备在工作的时会产生大量热量，而高性能纤维及云母是热的不良导体，电气设备在工作时产生的热量不易散发出来，出现局部高温影响机器的工作效率，减小其使用寿命。现有的绝缘纸由高性能纤维和韵母复合而成，只有绝缘功能而缺少导热功能，导致了局部高温等问题亟需解决
。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种导热绝缘纸及其制备方法，用以同时实现纸张材料的绝缘与导热的双重功能。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.本发明公开了一种导热绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：
6.s1：将芳纶短切纤维、氮化硼和分散剂混合后进行疏解，再加入芳纶沉析纤维进行二次疏解；随后加入助留剂，搅拌后得到混合物，将混合物倒入成型模具中脱水后得到湿纸页；将湿纸页经过平板冷压、干燥处理后得到芳纶纸；
7.s2：将氮化硼和二甲基亚砜混合，得到分散液；将芳纶纳米纤维溶液和分散液混合，得到涂布液；
8.s3：将涂布液涂敷至芳纶纸的两个表面上，得到涂敷涂布液的芳纶纸；将若干张涂敷涂布液的芳纶纸贴合后，得到复合纸；
9.s4：将复合纸进行质子交换处理、干燥处理、热压处理后得到一种导热绝缘纸。
10.进一步地，s1中所得芳纶纸的定量为20-30g/m2。
11.进一步地，s1中，所述氮化硼的添加量为纸张定量的10％-50％，芳纶短切纤维与芳纶沉析纤维的质量比为3:7。
12.进一步地，s1中，所述分散剂为聚氧化乙烯，聚氧化乙烯的添加量为芳纶短切纤维质量的0.12％，聚氧化乙烯在使用前配成0.05wt.％的聚氧化乙烯水溶液。
13.进一步地，s1中，所述助留剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的添加量为芳纶纸定量的0.02％，聚丙烯酰胺在使用前配成0.02wt.％的聚丙烯酰胺水溶液。
14.进一步地，s1中，所述干燥的温度为105℃，干燥时间为8min～10min。
15.进一步地，s2中，所述分散液中氮化硼的分散浓度为0.1％～2％，所述芳纶纳米纤维分散液的浓度为0.1％～2％，所述芳纶纳米纤维溶液和分散液的混合质量比为1:1。
16.进一步地，s3中，将2～3张涂敷涂布液的芳纶纸贴合后，得到复合纸。
17.进一步地，s4中，所述质子交换处理在水浴中进行，所述质子交换处理的时间为24h。
18.进一步地，s4中，所述热压处理的温度为200℃，压力为10mpa，热压处理的时间为5min～10min。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.本发明公开了一种导热绝缘纸的制备方法，通过湿法造纸技术得到芳纶纸，通过湿法成型获得兼具导热性能和绝缘性能的芳纶纸，随后采用纸张涂布工艺将涂布液涂覆在芳纶纸的两面上，再通过涂布的方式复合成多层，进一步增强纸张的导热和绝缘性能。
21.本发明还公开了采用上述制备方法制备得到的导热绝缘纸，根据相关实验结果证明，当氮化硼添加量为30wt.％时，绝缘导热纸的导热系数比同品质的芳纶云母纸提高了4倍；介电强度与市售同定量的芳纶云母纸相当。
附图说明
22.图1为本发明的导热绝缘纸的实物图。
23.图2为本发明的导热绝缘纸的制备流程图；
24.图3为本发明的导热绝缘纸的的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
26.本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
27.本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
28.本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由
……
组成”和“主要由
……
组成”的意思，例如“a包含a”涵盖了“a包含a和其他”和“a仅包含a”的意思。
29.本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
30.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
31.下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。
32.以下实施例皆以实验室手抄片为例，手抄片为直径200mm的圆，手抄片的面积为0.0314m2。实施例配方如表1所示：
33.表1不同实施例的配方数据
[0034][0035]
实施例1
[0036]
一种导热绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：
[0037]
s1：抄造定量为20g/m2、bn添加量为10％的芳纶纸。将0.1696g芳纶短切纤维，0.0628g氮化硼(bn)和0.407ml聚氧化乙烯(peo)在水中混合后用疏解机疏解，再加入0.3956g芳纶沉析纤维，进行二次疏解；随后加入0.628ml的聚丙烯酰胺(pam)，搅拌后得到混合物，将混合物倒入内径200mm的纸页成型器中，脱水得到湿纸页；将湿纸页进行平板冷压4min，随后转移至纸页干燥器中，105℃干燥8min后得到定量为20g/m2的芳纶纸；
[0038]
s2：将0.5g的bn分散在499.5g的二甲基亚砜(dmso)中，得到0.1％的bn分散液；准确称取0.5g芳纶短切纤维、0.75g的koh，20g的蒸馏水，与478.75g的dmso共同搅拌，直至溶液呈现均匀的暗红色，即得到质量浓度为0.1％的anf溶液；将得到的anf溶液bn分散液混合，得到涂布液；
[0039]
s3:将涂布液涂敷至芳纶纸的两个表面上，得到涂敷涂布液的芳纶纸；将3张涂敷涂布液的芳纶纸贴合后，得到复合纸；
[0040]
s4：将得到的复合纸转移至水浴中浸泡24h，而后用纸页干燥器在105℃下干燥5min，再在200℃、10mpa的压力下热压5min得到导热绝缘纸。
[0041]
实施例2
[0042]
一种导热绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：
[0043]
s1：抄造定量为20g/m2、bn添加量为30％的芳纶纸。将0.1319g芳纶短切纤维，0.1884g氮化硼(bn)和0.317ml聚氧化乙烯(peo)在水中混合后用疏解机疏解，再加入0.3077g芳纶沉析纤维，进行二次疏解；随后加入0.628ml的聚丙烯酰胺(pam)，搅拌后得到混合溶液，将混合溶液倒入内径200mm的纸页成型器中，脱水得到湿纸页；将湿纸页进行平板冷压4min，随后转移至纸页干燥器中，在105℃下干燥8min得到定量为20g/m2的芳纶纸；
[0044]
s2：将2.5g的bn分散在497.5g的二甲基亚砜(dmso)中，得到0.5％的bn分散液；准确称取2.5g芳纶短切纤维，3.75g的koh，20g的蒸馏水，与473.75g的dmso共同搅拌，直至溶
液呈现均匀的暗红色，即得到质量浓度为0.5％的anf溶液；将得到的anf溶液bn分散液混合，得到涂布液；
[0045]
s3:将涂布液涂敷至芳纶纸的两个表面上，得到涂敷涂布液的芳纶纸；将3张涂敷涂布液的芳纶纸贴合后，得到复合纸；
[0046]
s4：将得到的复合纸转移至水浴中浸泡24h，而后用纸页干燥器在105℃下干燥5min，再在200℃下10mpa的压力下热压10min得到导热绝缘纸。
[0047]
实施例3
[0048]
一种导热绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：
[0049]
s1：抄造定量为20g/m2、bn添加量为50％的芳纶纸。将0.0942g芳纶短切纤维，0.3140g氮化硼(bn)和0.226ml聚氧化乙烯(peo)在水中混合后用疏解机疏解，再加入0.2198g芳纶沉析纤维，进行二次疏解；随后加入0.628ml的聚丙烯酰胺(pam)，搅拌后得到混合溶液，将混合溶液倒入内径200mm的纸页成型器中，脱水得到湿纸页；将湿纸页进行平板冷压4min，随后转移至纸页干燥器中，在105℃下干燥8min处理得到定量为20g/m2的芳纶纸；
[0050]
s2：将5.0g的bn分散在495.0g的二甲基亚砜(dmso)中，得到1％的bn分散液；准确称取5.0g芳纶短切纤维和7.5g的koh，20g的蒸馏水，与467.5g的dmso共同搅拌，直至溶液呈现均匀的暗红色，即得到质量浓度为1％的anf溶液；将得到的anf溶液和bn分散液混合，得到涂布液；
[0051]
s3:将涂布液涂敷至芳纶纸的两个表面上，得到涂敷涂布液的芳纶纸；将3张涂敷涂布液的芳纶纸贴合后，得到复合纸；
[0052]
s4：将得到的复合纸转移至水浴中浸泡24h，然后用纸页干燥器在105℃下干燥5min，再在200℃、10mpa的压力下热压5min得到导热绝缘纸。
[0053]
实施例4
[0054]
一种导热绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：
[0055]
s1：抄造定量为30g/m2、bn添加量为20％的芳纶纸。将0.2261g芳纶短切纤维，0.1884g氮化硼(bn)和0.543ml聚氧化乙烯(peo)在水中混合后用疏解机疏解，再加入0.5275g芳纶沉析纤维，进行二次疏解；随后加入0.942ml的聚丙烯酰胺(pam)，搅拌后得到混合溶液，将混合溶液倒入纸页成型器中，脱水得到湿纸页；将湿纸页进行平板冷压4min，随后转移至内径200mm的纸页成型器中，在105℃下干燥8min得到定量为30g/m2的芳纶纸；
[0056]
s2：将7.5g的bn分散在492.5g的二甲基亚砜(dmso)中，得到1.5％的bn分散液；准确称取7.5g芳纶短切纤维和11.25g的koh，20g的蒸馏水，与461.25g的dmso共同搅拌，直至溶液呈现均匀的暗红色，即得到质量浓度为1.5％的anf溶液；将得到的anf溶液和bn分散液混合，得到涂布液；
[0057]
s3:将涂布液涂敷至芳纶纸的两个表面上，得到涂敷涂布液的芳纶纸；将2张涂敷涂布液的芳纶纸贴合后，得到复合纸；
[0058]
s4：将得到的复合纸转移至水浴中浸泡24h，而后用纸页干燥器在105℃下干燥5min，再在200℃、10mpa的压力下热压5min得到导热绝缘纸。
[0059]
实施例5
[0060]
一种导热绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：
[0061]
s1：抄造定量为30g/m2、bn添加量为40％的芳纶纸。将0.1696g芳纶短切纤维，0.3768g氮化硼(bn)和0.407ml聚氧化乙烯(peo)在水中混合后用疏解机疏解，再加入0.3956g芳纶沉析纤维，进行二次疏解；随后加入0.942ml的聚丙烯酰胺(pam)，搅拌后得到混合溶液，将混合溶液倒入内径200mm的纸页成型器中，脱水得到湿纸页；将湿纸页进行平板冷压4min，随后转移至纸页干燥器中，在105℃下干燥8min得到定量为30g/m2的芳纶纸；
[0062]
s2：将10.0g的bn分散在490.0g的二甲基亚砜(dmso)中，得到2％的bn分散液；准确称取10.0g芳纶短切纤维和15.0g的koh，20g的蒸馏水，与455.0g的dmso共同搅拌，直至溶液呈现均匀的暗红色，即得到质量浓度为2％的anf溶液；将得到的anf溶液和bn分散液混合，得到涂布液；
[0063]
s3:将涂布液涂敷至芳纶纸的两个表面上，得到涂敷涂布液的芳纶纸；将2张涂敷涂布液的芳纶纸贴合后，得到复合纸；
[0064]
s4：将得到的复合纸转移至水浴中浸泡24h，而后用纸页干燥器在105℃下干燥5min，再在200℃、10mpa的压力下热压5min得到导热绝缘纸。
[0065]
图1所示为一种导热绝缘纸的实物图，内嵌图是将其弯曲的实物图，从图中可以看出经过涂布复合的芳纶纸层间结合良好，在弯曲时没有产生脱落和层间滑移。
[0066]
图2所示为一种导热绝缘纸的制备流程图。图3为本发明制备得到的导热绝缘纸的结构示意图，将涂布液涂敷至芳纶纸的两个表面上，得到涂敷涂布液的芳纶纸；将2层或3层涂敷涂布液的芳纶纸贴合后，得到复合纸，复合纸进行质子交换处理、干燥处理、热压处理后得到一种导热绝缘纸。
[0067]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。