本发明专利技术涉及由纤维素纤维(12)制成的纤维素材料，所述纤维素纤维设有浸渍料。根据本发明专利技术提供了，所述浸渍料由纳米颗粒、尤其是BNNT(11)制成，所述纳米颗粒具有由聚合物(13)、尤其是PEDOT：PSS制成的外壳。所述浸渍料构成了网络(14)，所述网络基于该网络的导电性能可以降低纤维素材料的比电阻。因此，所述纤维素材料从其电性能方面有利地适应于相应的应用情况。由此，所述纤维素材料的用途还有变压器的电绝缘，其中，所述纤维素材料在此被浸入变压器油，并且所述纤维素材料的比电阻对变压器油的比电阻的调适产生了变压器绝缘的改进的电介质强度。此外，本发明专利技术还涉及用于制备上述纤维素材料的方法，所述方法具有适用于纤维素材料的浸渍步骤。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及具有半导体或非导体纳米颗粒的纳米复合材料，所述纳米颗粒分布在电绝缘的绝缘材料中。此外，本专利技术还涉及所述纳米复合材料的应用。最后，本专利技术还涉及用于制备形成纳米复合材料的纤维素材料的方法，在所述纤维素材料中存在半导体或非导体纳米颗粒。从US4，521，450中已知，由纤维素纤维制成的可浸溃材料可以被浸入水性氧化剂中，例如在由氯化铁(III)溶液、硫酸铈(IV)、六氰基铁(III)酸钾或磷酸钥形成的含弱酸溶液中。随后对潮湿的纤维素材料利用液态或蒸汽态的吡咯类化合物在室温下处理一定时间，直至所述吡咯取决于氧化剂的浓度发生聚合。如此经浸溃的纤维素材料在室温下干燥24小时。氧化剂一方面用于吡咯类化合物的聚合，此外还用于提高导电性能。因此，这种经浸溃的纤维素材料的比电阻P会受到吡咯的浓度和氧化剂的种类的影响。在所述浸溃的纤维素材料的制备中，适宜的工作条件和相应的废物清除都必须考虑到吡咯类的毒性。此外还已知的是，当涉及到要降低(例如在导电体的绝缘层上的)电场形成中的峰时，纳米复合材料还可以用作场梯度材料。对此，根据W02004/038735A1，可以应用例如由聚合物制成的材料。在该材料中分布有填料，其颗粒为纳米颗粒，也即具有最高为IOOnm的平均直径。根据US2007/0199729A1，半导体材料可用于这种纳米颗粒等，其禁带宽度处于OeV至5eV的范围。纳米复合材料的电阻借助于所使用的纳米颗粒进行调节，所述纳米颗粒例如可以由ZnO制成。如在混合纳米颗粒时超过一定的体积比例,所述体积比例随纳米颗粒的尺寸变化为10至20体积％，则所述纳米复合材料的比电阻明显降低，其中通过这种方式调节纳米复合材料的导电性，并且与所要求条件相适应。特别地，将比电阻调节为1012Ωπι的数量级。这一相对较高的电阻在负载涂覆有纳米复合材料的电子组件的情况中导致了在施加直流电压时必须容忍一定的电流损失。然而当通过纳米复合材料实现压将时，纳米复合材料导致了电位的平均分布，并且还由此以适宜的方式对形成的电场进行梯度化。因此，所形成的电场峰值可以被降低，从而有利地提高电介质强度。 在向导电体施加交流电压时同样形成场梯度效应，然而其他机制也会引发所述效应。纳米复合材料的场强减弱效应在此处取决于纳米复合材料的电容率(Permitti viiiit)，其中所述电容率ε是用于电场材料的介电性(Durchliissighkeit)的度量。所述电容率还被表示为介电常数，其中，以下应使用“电容率”这一概念。通过电容率值ε, ε/^表示的材料的电容率ε相对于场常数ε C1的比例称为相对电容率，所述场常数ε C1给出了真空的电容率。所述相对电容率越高，则使用的材料相对于真空的场强减弱效应也越大。以下仅关注所使用的材料的电容率值。此外，还普遍已知表示为纳米颗粒的碳纳米管(以下称为CNT)和氮化硼-纳米管(以下称为ΒΝΝΤ)。尽管其结构在长度上可以为数微米，但是也可具有IOOnm以下的直径，并且由此理解为纳米颗粒。例如从 C.W Chang et al., ““Isotope Effect on the ThermalConductivity of Born Nitride Nanotubes”, Physical Review Letter97, (2006)中所知，纳米管的性质强烈地取决于其直径。例如CNT和BNNT的导热性伴随着直径的降低而提高。从 F.Du et al., ““Effect of nanotube alignment on percolation conductivityin carbon nanotube/polymer composites，，，Physical Review B72, (2005)中已知，为了在复合材料中形成导电性，在聚合物复合材料中的CNT具有比例如球状纳米颗粒明显更低的突增界限值(Perkulationsschwellen)。所述突增界限值通过CNT在聚合物基体中的取向还可以进一步得到提高，并且CNT在基体中的含量低于I重量％。此外，在C.Tanget al., “Fluorination and Electrical Conductivity of BN Nanotubes，，，Journal ofAmerican Chemical Societyl27, (2005)，6552 至 6553 页(包括 Support Information)中已知，BNNT在半导体性质方面可以类似于块状半导体通过掺杂不同的掺杂材料对其导电性能产生影响。根据DE102007018540A1还已知，CNT例如被引入透明的导电聚合物中。由此实现了例如在机动车挡风玻璃(KFZ-Scheiben)上的电阻加热，因此可以有目的地调节其透明度。甚至还可以实现染色的玻 片。作为导电聚合物可以提及例如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚对亚苯基、聚对亚苯基-亚乙烯和这些已知聚合物的衍生物。此外可以提到聚苯胺的一个实例，即Bayer AG例如以商品名Baytron销售的PED0T。PEDOT的系统命名为聚(3，4_亚乙基-二氧基噻吩)。本专利技术的目的在于，提供一种在电绝缘的绝缘材料中带有半导体或非导体纳米颗粒的纳米复合材料，以及用于制备这种纳米复合材料的方法，所述方法可以实现简单的制备。此外，本专利技术的目的还在于，提供这种纳米复合材料的用途。所述目的根据本专利技术通过前面给出的纳米复合材料这样实现:S卩，所述绝缘材料由纤维素材料制成，并且至少一部分分布在绝缘材料中的纳米颗粒具有由导电聚合物制成的外壳。作为纤维素材料可以使用例如纸、卡纸板或压纸板。甚至所有其他形式的纤维素材料也是可考虑的。纤维素材料具有纤维素纤维的结构，该纤维素纤维在整体上形成了构成纤维素材料的聚集体(Verband)。作为半导体或非导体纳米颗粒可以使用例如S1、SiC、ZnO、BN、CaN、AlN或C。作为导电聚合物可以使用上述已经提到的或在DE102007018540A1中提到的聚合物。根据本专利技术，所使用的带有导电聚合物的纳米颗粒的外壳导致该纳米颗粒的导电性能因外壳而提高。若纳米颗粒分布在纤维素材料中，这因此造成导电性能的提高或者说造成比电阻的降低。因此，纤维素材料可以适配不同的目的，若这些目的要求一定的纤维素材料的导电性能。根据本专利技术的纳米复合材料的其他有利效果在于，该纳米复合材料的耐热性较高。鉴于PEDOT、PSS、由单个离聚物构成的聚合物在200°C和PNAI在300°C普遍已知的温度稳定性，并不期待温度稳定性比所使用的聚合物的温度稳定性更高。但是纳米颗粒如BNNT具有最高达1100°C的温度稳定性。现在出人意料地发现，温度稳定的带有离聚物的纳米颗粒的外壳，如上文所述，也导致被包裹的聚合物的温度稳定性的提高。通过纳米颗粒的应用可以因此从整体上有利地改善本专利技术纳米复合材料的温度稳定性。尤其是，如果纳米颗粒的外壳在被引入纤维素材料中之前首先利用该聚合物的前体或利用尚未完全聚合的聚合物进行包裹，则可以结束导电聚合物在纤维素材料中的交联。当纤维素材料已经用纳米颗粒浸溃时，则可以接着进行聚合，其中以此方式在相邻的纳米颗粒之间产生类似桥键的连接的聚合物线，由此在纤维素材料的聚集体中形本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.29 DE 102010041630.41.带有半导体或非导体纳米颗粒(11、14)的纳米复合材料，所述纳米颗粒分布在电绝缘的绝缘材料中， 其特征在于， 所述绝缘材料包括由纤维素纤维(19、22)制成的材料，并且至少一部分分布在绝缘材料中的纳米颗粒(11、14)具有由导电聚合物(13)制成的外壳。2.根据权利要求1所述的纳米复合材料， 其特征在于， 所述纳米颗粒为BNNT(Il)。3.根据上述权利要求中任一项所述的纳米复合材料， 其特征在于， 所述导电聚合物(13)为包括带正电荷的离聚物和带负电荷的离聚物、尤其是PSS的混合物。4.根据权利要求3所述的纳米复合材料， 其特征在于， 所述带正电荷的离聚物为PEDOT或PANI。5.带有半导体或非导体纳米颗粒(11、14)的纳米复合材料作为用于变压器的绝缘材料(18)的应用，其中， 至少一部分分布在所述绝缘材料中的纳米颗粒(11、14)具有由导电聚合物(13)制成的外壳，并且 所述纳米颗粒分布在电绝缘性绝缘材料中，该绝缘材料包括通过纤维素纤维(19、22)制成的材料。6.用于制备形成纳米复合材料的纤维素材料的方法， 其特征在于， 由带正...
【专利技术属性】
技术研发人员：V卢森，G温克勒，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：
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