The invention provides a aramid nanofiber based insulating paper and a preparation method thereof, which relates to the technical field of insulating composite materials. The aramid nanofiber-based insulating paper provided by the invention includes aramid nanofibers and insulating inorganic materials; the aramid nanofibers have bifurcated geometry and form a three-dimensional network structure, and the insulating inorganic materials are distributed in the three-dimensional network structure. The aramid nanofiber paper provided by the invention has high electrical and mechanical properties, excellent insulation and flame resistance, and can replace the mica tape, aramid paper and aramid mica paper in the current insulation market, and reduce the thickness of insulation. The invention provides a preparation method of aramid nanofiber-based insulating paper. The preparation method provided by the invention is simple, has excellent operability, can be further continuously prepared, and is conducive to industrial production.
【技术实现步骤摘要】
一种芳纶纳米纤维基绝缘纸及其制备方法
本专利技术涉及绝缘复合材料
,特别涉及一种芳纶纳米纤维基绝缘纸及其制备方法。
技术介绍
近年来,随着电容器和电力传输设备的高速发展,在极端条件下具有优异绝缘性能和力学性能的材料备受关注。目前,最广泛使用的用于电机绝缘的材料是云母带,这是因为云母自身具有优良的电气性能、耐高温,且来源广,适合作为绝缘无机材料的主体,例如白云母介电强度为133~407kV/mm,最高能在700~900℃中使用。但用云母制成的绝缘纸机械强度太低,无法直接用于电气绝缘,这就需要额外使用胶黏剂粘结补强材料成为云母带。而胶黏剂通常为高分子材料,例如树脂,其电气强度一般,耐热性差,制约了云母带在电机高温工作下的电气性能。因此,制备一种集绝缘性能、力学性能、耐热性能为一体的云母复合材料来代替常规云母带具有重要意义。芳纶纤维可用于增强云母纸,能提高纸的力学性能,同时保证了纸的电气性能。但是,目前用于增强云母纸的都是微米级的芳纶纤维,纤维比表面积小,与云母界面结合不好,力学性能提高不大。因此,芳纶微米纤维基复合纸作为绝缘材料还不能完全替代云母带在绝缘方面的应用。为了提高芳纶纤维增强云母纸性能,一些工作者在芳纶纤维和云母中引入改性手段,通过表面改性增强芳纶纤维和云母的界面结合,这些通过改性制备的复合材料力学性能和电气性能都有所提高,然而,改性剂的引入增加了生产工艺的复杂性和不稳定性,无法达到可以工业化生产的条件。因此,如何基于芳纶纤维和绝缘无机材料设计出可代替云母带的绝缘复合材料仍然是一大挑战。< ...
【技术保护点】
1.一种芳纶纳米纤维基绝缘纸,其特征在于,所述芳纶纳米纤维基绝缘纸包括芳纶纳米纤维和绝缘无机材料;所述芳纶纳米纤维具有分叉几何形状并形成三维网状结构,绝缘无机材料分布在所述三维网状结构中。/n
【技术特征摘要】
1.一种芳纶纳米纤维基绝缘纸,其特征在于,所述芳纶纳米纤维基绝缘纸包括芳纶纳米纤维和绝缘无机材料;所述芳纶纳米纤维具有分叉几何形状并形成三维网状结构,绝缘无机材料分布在所述三维网状结构中。
2.根据权利要求1所述的芳纶纳米纤维基绝缘纸,其特征在于,所述芳纶纳米纤维包括对位芳纶纤维和/或间位芳纶纤维;所述芳纶纳米纤维的直径为3~20nm。
3.根据权利要求1所述的芳纶纳米纤维基绝缘纸,其特征在于,所述绝缘无机材料包括白云母、金云母、氟金云母、合成云母和氮化硼中的一种或几种;所述绝缘无机材料占芳纶纳米纤维基绝缘纸质量的30~70%。
4.权利要求1~3任意一项所述芳纶纳米纤维基绝缘纸的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将强碱、二甲基亚砜和芳纶纤维混合,得到芳纶纳米纤维分散液;
(2)将二甲基亚砜和绝缘无机材料混合,得到绝缘无机材料分散液;
(3)将所述芳纶纳米纤维分散液和绝缘无机材料分散液混合,得到溶胶;
(4)将所述溶胶与水进行溶剂交换,得到水凝胶;
(5)将所述水凝胶进行干燥,得到芳纶纳米纤维基绝缘纸;
所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步...
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