一种高性能芳纶绝缘纸及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于特种纸生产领域，具体涉及一种高性能芳纶绝缘纸及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]特高压输电是未来发展的趋势，随着输送电压越来越高，对电力设备提出了更高的要求，其中，绝缘对于电力设备来说至关重要，一旦出现绝缘故障，将带来严重后果，因此，绝缘问题是特高压输电必须解决的基础性问题。
[0003]特高压环境常常会产生较大的电流，同时会导致设备的温度上升，为了避免电机因电压过高被击穿老化，以及温度过高被损坏，必须保证电机具备足够的绝缘强度和耐高温性能。通常电机设备的绝缘是采用特种芳纶绝缘纸，因此芳纶绝缘纸的电气性能、耐温性能、物理性能尤其重要。
[0004]高性能的芳纶绝缘纸需要多种特种纤维的合理复配，生物质黏胶纤维能显著增强物理强度，沉析纤维能提供良好的电气绝缘性，浆柏纤维能作为有效的纤维粘结剂，然后添加耐高温电子功能化学品，利用超低浓斜网湿法成型技术，制备出高性能的芳纶绝缘纸，将其用于特高压电机设备的绝缘领域。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高性能芳纶绝缘纸的制备方法。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制备得到的高性能芳纶绝缘纸。
[0007]本发明的再一目的在于提供一种上述高性能芳纶绝缘纸在特高压电机中的应用。
[0008]本发明目的通过以下技术方案实现:
[0009]—种高性能芳纶绝缘纸的制备方法，包括以下操作步骤:
[0010](I)复配:将生物质黏胶纤维、芳纶沉析纤维、芳纶浆柏分别进行分散，然后将生物质黏胶纤维、芳纶沉析纤维、芳纶浆柏分散液均匀混合，得到混合浆料；
[0011](2)助剂的添加:在搅拌的条件下向步骤(I)中的混合浆料溶液中加入耐高温电子功能化学品，加入过程控制在一定温度范围内，制得楽料；
[0012](3)超低浓成型:将步骤(2)得到的浆料斜网成型、脱水、烘干处理，得到纸样；
[0013](4)高温热压:将步骤(3)得到的纸样进行高温热压处理，干燥处理得到芳纶绝缘纸；
[0014]步骤(I)所述生物质黏胶纤维、芳纶沉析纤维、芳纶浆柏分散液以绝干质量比(I?2): (4?6): (3?5)均匀混合。
[0015]步骤(I)所述的分散是指:生物质黏胶纤维以质量百分比0.5?1.0%的浓度以转速为1000?300(^/1^11的高速分散机中分散10?201^11;芳纶沉析纤维以质量百分比1.0?2.0%的浓度在转速为3000?5000r/min的高速分散机中分散20?30min;芳纶浆柏以质量百分比0.5?1.0%的浓度在转速为1000?300(^/11^11的高速分散机中分散10?201^11。
[0016]步骤(I)所述生物质黏胶纤维通过以下步骤制备得到:
[0017](A)化学改性:取IL乙醇与25g NaSO3混合成洗涤液对20g黏胶纤维进行抽滤洗涤，烘干后，放在浓硝酸中进行氧化处理，酸液与烘干后的黏胶纤维按照20:1的比例混合；
[0018](B)生物改性:将经过步骤(A)化学改性的产品、丁烷四羧酸、次磷酸钠按照7:8:5的比例配成混合液，然后在150?200°C进行反应6小时，水洗并干燥处理，即可得到生物质粘胶纤维。
[0019]步骤(2)所述的助剂是有机类耐高温电子功能化学品，优选聚苯硫醚，加入量为混合浆料绝干质量的1.0?3.0%，添加过程温度控制在20?30°C。
[0020]步骤(3)所述的超低浓成型是超低浓斜网纸机湿法成型技术，其中浆浓(即浆料的质量浓度)为0.08 %。
[0021]步骤(4)所述的高温热压条件为:温度为180?240°C;压力为20?28MPa;时间为1.0?3.0小时。
[0022]步骤(4)所述的干燥处理的温度为40?80°C，时间为6?12小时。
[0023]—种高性能芳纶绝缘纸，由上述制备方法制备得到。
[0024]上述高性能芳纶绝缘纸在特高压电机设备中的应用。
[0025]本发明的高性能的芳纶绝缘纸是多种特种纤维的合理复配，生物质黏胶纤维是纸张物理强度的主要来源，芳纶沉析纤维是电气绝缘强度的主要来源，芳纶浆柏是一种增强粘结剂，三种纤维浆料通过合适的比例进行复配，然后添加适量的耐高温电子功能化学品，采用超低浓度(0.08%)斜网纸机湿法成型技术，再进行高温热压处理，最后干燥处理，制备出绝缘等级优良的特高压电机用高性能芳纶绝缘纸。
[0026]本发明相对于现有技术具有如下优点及有益效果:
[0027](I)本发明制备的高性能芳纶绝缘纸是由三种纤维合理复配而获得的，充分利用不同纤维的优势，生物质黏胶纤维能显著提高成纸的物理强度，芳纶沉析纤维有助于提高成纸的电气绝缘性能，芳纶浆柏有利于各种纤维之间的紧密结合。
[0028](2)本发明创新地在混合浆料中加入耐高温电子功能化学品，优化芳纶绝缘纸的物理性能和耐温性能，保证成纸在拥有良好的绝缘性同时绝有很好的机械性能和热稳定性。
[0029](3)本发明采用超低浓度(0.08%)斜网纸机湿法成型技术，能解决纤维易絮聚问题，实现超低浓度下高科技纤维均匀分散，同时造纸湿法抄造芳纶绝缘纸，显著降低了生产的成本，环保节能。
【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0031]本发明中:各种参数的检测依据国家标准检测方法以及行业标准进行，具体的:厚度(GB/T 20628.2-2006)、抗张强度(GB/T 451.2-2002)、撕裂强度(GB/T 455-2002)、工频击穿强度(GB/T 5019.2-2009)、介电常数(GB/T 1409-2006)、电阻率(GB/T 1410-2006)等性能测试。
[0032]本发明实施例中使用的芳纶沉析纤维购于锦年特种纤维制造有限公司，生物质黏胶纤维通过以下步骤制备得到:
[0033](I)化学改性:取IL乙醇与25g NaSO3混合成洗涤液对20g黏胶纤维进行抽滤洗涤，烘干后，放在浓硝酸中进行氧化处理，酸液与烘干后的黏胶纤维按照20:1的比例混合；
[0034](2)生物改性:将经过步骤(A)化学改性的样品、丁烷四羧酸、次磷酸钠按照7:8:5的比例配成混合液，然后在150?200°C进行反应6小时，水洗并干燥处理，即可得到生物质粘胶纤维。
[0035]实施例1
[0036]本实施例的一种高性能芳纶绝缘纸的制备方法，具体制备步骤如下:
[0037](I)复配:将生物质黏胶纤维以质量百分比0.5%的浓度在转速为1000r/min的高速分散机中分散1min;芳纶沉析纤维以质量百分比1.0 %的浓度在转速为3000r/min的高速分散机中分散12min;芳纶浆柏以质量百分比0.5%的浓度在转速为100(^/11^11的高速分散机中分散lOmin。最后将分散处理后的生物质黏胶纤维、芳纶沉析纤维、芳纶浆柏分散液以绝干质量比1:5:4均勾混合，得到混合楽料；
[0038](2)助剂的添加:向步骤(I)中的混合浆料溶液中加入聚苯硫醚，加入量为绝干浆料的1.0%，边加入边搅拌，且加入过程温度控制在20°C ；
[0039](3)超低浓成型:将步骤(2)得到的浆料取一定量浆浓为0.08%于斜网纸机成型网上进行湿法成型、脱水、烘干处理；
[0040](4)高温热压:将步骤(3)得到的纸样在温度为180°C，压力为20MPa条件下进行高温热压处理1.0小时，接着进行干燥处理，制得高性能芳纶绝缘纸；
[0041 ]本实施例的高性能芳纶绝缘纸的性能检测数据:样品厚度:0.056mm;抗张强度:横向2.3kN/m;纵向3.7kN/m;横向撕裂度:589mN;工频击穿强度:18.3kV/mm;相对介电常数1.52;体积电阻率:5.93Χ10ηΩ.cm。
[0042]实施例2
[0043]本实施例的一种高性能芳纶绝缘纸的制备方法，具体制备步骤如下:
[0044](I)复配:将生物质黏胶纤维以质量百分比0.5%的浓度在转速为1000r/min的高速分散机中分散20min;芳纶