一种用于湿式变压器的芳纶复合绝缘片材及其制备方法

本发明涉及制浆造纸，尤其涉及一种用于湿式变压器的芳纶复合绝缘片材及其制备方法。

背景技术：

1、聚苯硫醚(pps)玻璃化转变温度为85℃，其熔融温度约为285℃，是一种性能优异的特种工程塑料，聚苯硫醚具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和阻燃性，经过双向拉伸的聚苯硫醚膜的击穿强度可以达到250-400kv/mm。聚苯硫醚无纺布是通过熔喷技术制备获得，不仅继承了聚苯硫醚树脂的性能，而且在可加工性上表现出独特的优势。

2、芳纶纸具有优异的力学性能、耐高温、绝缘且质轻，被广泛应用于航空航天、高温变压器、轨道交通和国防军工等领域。芳纶片材的制备可以使用湿法抄造方法制备获得，在使用湿法抄造过程中芳纶短切纤维的随机沉降而絮聚缠结，制造出来的芳纶片材基材表面具有一定的孔隙，由于片材的多孔隙结构使得纤维之间的纠缠牢度不足，片材力学性能难以得到提高，这种方法制备的芳纶片材这大大限制了芳纶纸基材料的力学强度和绝缘性能。

3、在湿式变压器中，传统的绝缘材料一般会将芳纶纸放在绝缘油中浸泡，最终形成油纸绝缘体系，如果芳纶纸表面较为致密且光滑，即缺乏足够的孔隙，则芳纶纸难以与油发生共混浸润，难以和绝缘油之间形成油纸绝缘体系；但是另外一方面，如果芳纶纸表面的孔洞(孔隙)较多，虽然芳纶纸能够与绝缘油发生较好的浸润混合，但是这种结构则难以起到芳纶绝缘纸的绝缘效果，使得整体的绝缘效果虽然有所提高，但是仍然达不到预期效果。

4、中国专利授权公告号为cn111235944b公开了一种芳纶纳米纤维涂布芳纶纸及其制备方法，该方法利用芳纶纳米纤维涂布液涂布在芳纶纸上，经过高温热压后得到芳纶纳米纤维涂布的芳纶纸。采用这种方法能够使得芳纶纸表面变得更加致密，从而提高复合纸的力学强度和绝缘性能。然而，表面致密且没有孔洞会限制其在湿式变压器中的应用。中国专利授权公告号为cn206521650u公开了一种双面复合芳纶纸，该方法使用芳纶纸、f级粘合剂、绝缘级聚酯薄膜、f级粘合剂、芳纶纸，将芳纶纸粘在绝缘级聚酯薄膜上构成双面复合芳纶纸。采用这种方法使得复合纸具有更好的短路保护性能,大大延长了大型电机和电抗器的使用寿命。然而粘合剂的使用不仅增大了制备的复杂性，而且有可能降低芳纶纸的耐热性能。此外，中国专利授权公告号为cn114960297b公开了一种具有钉扎效应的芳纶复合纸及其制备方法，该方法使用聚苯硫醚无纺布贴合在芳纶纸两侧，经过热压后，面层聚苯硫醚超细纤维嵌入到中间层芳纶纸的孔隙中,与芳纶原纸中均匀分散的聚苯硫醚超短纤熔接形成钉扎效应。此方法制备的复合纸表面光滑且致密，没有孔隙，因此大大提高了复合纸的力学性能和击穿强度。然而，复合纸表面没有孔隙难以和绝缘油相容，无法应用于湿式变压器中。

5、现有技术存在的问题及缺陷为：在芳纶纸的表面进行涂覆使得纸张结构更加致密，从而大大提高复合纸的力学强度和绝缘性，然而，湿式变压器通常需要芳纶纸具有一定的孔隙，因此，涂布芳纶纸不适用于湿式变压器。通过粘合剂将芳纶纸粘合在绝缘薄膜表面，在一定程度上提高了复合纸的绝缘性能。然而粘合剂的使用不仅增加了制备过程的复杂性，而且可能对芳纶纸的热性能产生影响。

6、基于目前的绝缘片材的性能，以及湿式变压器对于绝缘片材的性能需求，急需一种能够应用于湿式变压器的绝缘片材。

技术实现思路

1、本发明提出了一种用于湿式变压器的芳纶复合绝缘片材及其制备方法，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题，所述的芳纶复合绝缘片材具有充分的孔隙率，同时具备更好的湿式变压器保护性能和力学性能。

2、针对现有技术所存在的问题，一方面，本发明提供了一种用于湿式变压器的芳纶复合绝缘片材，所述的复合绝缘片材为多层结构；

3、进一步的，所述的多层结构至少为三层结构。

4、其中，所述的复合绝缘片材为多层结构中包括了芳纶片材层和聚苯硫醚片材层。

5、优选的，所述的复合绝缘片材为三层结构，其中，所述的芳纶复合绝缘片材的结构以芳纶片材作为顶层和底层，以聚苯硫醚超细纤维无纺布为中间层。

6、所述的聚苯硫醚超细纤维无纺布层中间层在热压后无纺布为无明显孔隙结构，优选的为无孔隙结构。

7、所述的芳纶复合绝缘片材顶层、中间层和底层按质量份数比为(1-20)：(2-20)：(1-20)；优选的为(2-15):(3-15):(2-15),更优选的为1：2:1。

8、所述芳纶片材通过造纸方法制成的，芳纶片材的原料包括但不限于对位芳纶短切纤维、间位芳纶短切纤维、对位芳纶浆粕、对位芳纶沉析纤维、间位芳纶沉析纤维、间位芳纶浆粕中的一种或者几种通过造纸方法制成的。

9、其中，所述芳纶片材的克重为10-200g/m2；

10、优选的，所述的芳纶的克重为20-150g/m2、40-100g/m2、40-80g/m2；

11、进一步的，所述的芳纶复合绝缘片材中所述聚苯硫醚膜是由聚苯硫醚无纺布通过热压形成的，其克重为20-200g/m2、优选的为20-100，更优选的为20-80g/m2。

12、第二方面，本发明还提供了一种用于湿式变压器的芳纶复合绝缘片材及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

13、以聚苯硫醚片材作为芯材，以芳纶片材作为外层，通过高温热压，得到芳纶复合绝缘片材。

14、进一步的，当所述的芳纶复合绝缘片材为三层结构，其中，所述的芳纶复合绝缘片材的结构以芳纶片材作为外层，所述的聚苯硫醚为芯层；

15、进一步的，所述的高温热压是通过辊压机进行热压，辊压机的热压温度范围为100-250℃，辊轧热压压力为0.1-0.5mpa，辊轧线速度为0.1-20m/min。

16、优选的，所述的热压温度为100-230℃，优选的为120-230℃；

17、优选的，所述的热压压力为0.2-0.5mpa，优选的为0.3-0.5mpa；

18、优选的，所述的热压线速度为0.1-10m/min，优选的为0.1-5m/min，更优选的额为0.1-1m/min。

19、进一步的，所述的聚苯硫醚膜为聚苯硫醚超细纤维无纺布在所述的热压条件下形成的，其中，所述的聚苯硫醚超细纤维无纺布克重为20-200g/m2。

20、进一步的，所述芳纶片材通过造纸方法制成，所述芳纶片材的克重为10-200g/m2。

21、本发明的一种用于湿式变压器的芳纶复合绝缘片材及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：

22、本发明的一种用于湿式变压器的芳纶复合绝缘片材及其制备方法，将芳纶纸分别置于聚苯硫醚超细纤维无纺布的两侧作为外层。采用热压技术使得中间层的聚苯硫醚超细纤维无纺布成为光滑且致密的聚苯硫醚膜，同时芳纶纸中的芳纶短切纤维能够深深嵌入聚苯硫醚膜中形成纤维的交织网络结构。本发明方法简单，不仅能够保持复合纸表面的孔隙，而且无需使用任何粘合剂，制备的芳纶复合绝缘片材在显著提高芳纶纸力学性能和电气绝缘性能的同时，能够广泛应用于湿式变压器中。