抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法技术

本发明专利技术提供的一种抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，利用了纳米TiO2改性间位芳纶绝缘纸，可以使本身就具有优异性能的间位芳纶绝缘纸能够抑制空间电荷积聚，具有优异的绝缘性能和机械性能，适用于强电场环境；本发明专利技术的制备方法包括以下步骤：a、取间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕混合，经分散、疏解、打浆制得纸浆混合溶液；b、将步骤a中制得的纸浆混合溶液与纳米TiO2去离子水溶液混合疏解后，打浆制得纳米TiO2改性间位芳纶纸浆；c、将步骤b中制得的纳米TiO2改性间位芳纶纸浆抄造成型，即制得抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸。

Method for preparing an interstitial aramid insulating paper for suppressing space charge accumulation

A suppression of space charge accumulation of aramid paper the preparation method of the invention, the use of nano TiO2 modified aramid paper, can make itself has the excellent properties of aramid paper can inhibit the accumulation of space charge, with insulating properties and excellent mechanical properties. For the strong electric field environment; the preparation method of the invention comprises the following steps: A, meta aramid fibers and aramid fiber pulp mixing, dispersing, discongesting, beating pulp prepared mixed solution; B, step a the pulp mixed solution and deionized water nano TiO2 solution to ease after beating the preparation of nano TiO2 modified aramid pulp; C, TiO2 nano step B prepared modified aramid pulp pulp molding, is prepared to restrain the space charge accumulation of aramid paper.

【技术实现步骤摘要】
抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法
本专利技术涉及造纸工业和材料工业交叉
，具体涉及一种抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法。
技术介绍
大型油浸式电力变压器被广泛应用于输配电，是电力系统中最重要的电力设备之一。大型油浸式电力变压器内部主要的绝缘形式是油纸绝缘结构，该结构在变压器的运行过程中会逐渐老化。由于变压器油纸绝缘老化的过程不可逆，而且，绝缘纸缠绕在绕组上，很难通过更换绝缘纸来解决其老化的问题，因此，绝缘纸的老化状态很大程度上决定着变压器的使用寿命。研究表明，将绝缘材料置于强场下，材料内部的空间电荷会严重影响材料内部的电场分布，而材料内部的电场分布将极大地影响材料的绝缘性能。而且研究发现绝缘材料在交直流条件下空间电荷积聚效应不同，对绝缘性能造成的影响也不同；在高压直流条件下，绝缘材料内部空间电荷的积聚效应比较明显，这会导致绝缘材料内部场强的畸变；在高压交流条件下，绝缘材料内部空间电荷的积聚会产生变化，其变化机理较为复杂，也影响着绝缘材料的内部场强；总体来说，抑制空间电荷的积聚有利于提升绝缘材料的绝缘性能。间位芳纶绝缘纸是一种常见的油浸式变压器用绝缘材料，但强场作用下的间位芳纶绝缘纸也会因为空间电荷积聚效应而影响其绝缘性能，因此，需要设计出一种能够抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种能够抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法。本专利技术提供的抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：a、取间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕混合后，经分散、疏解、打浆制得纸浆混合溶液；b、将步骤a中制得的纸浆混合溶液与纳米TiO2去离子水溶液混合疏解后，打浆制得纳米TiO2改性间位芳纶纸浆；c、将步骤b中制得的纳米TiO2改性间位芳纶纸浆抄造成型，即制得抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸；进一步，所述步骤a中，按重量比1:0.15～0.25取间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕；进一步，所述步骤a中，分散方法为超声分散，分散时间为10～15min，温度为50～60℃；进一步，所述步骤a中，疏解时搅拌速率为2900～3500rpm，搅拌时间为20～30min；进一步，所述步骤b中，纳米TiO2去离子水溶液的制备方法包括如下步骤：按重量比为1:400取纳米TiO2粒子和去离子水混合制得悬浊液，然后将该悬浊液置于50～60℃温度下，超声处理10～20min，即得纳米TiO2去离子水溶液；进一步，所述纳米TiO2粒子的粒径为32～38nm；进一步，所述步骤b中，按重量比为1:0.1～0.15取纸浆混合溶液与纳米TiO2去离子水溶液；进一步，所述步骤b中，疏解时搅拌速率为2900～3500rpm，搅拌时间为10～40min；进一步，所述步骤c中，纳米TiO2改性间位芳纶纸浆抄造成型包括以下步骤：先对纳米TiO2改性间位芳纶纸浆进行匀浆处理，然后将匀浆处理后的纸浆在真空状态下进行压榨成型和干燥处理；进一步，匀浆处理时采用的筛网目数为100～110，匀浆压力为0.1MPa～0.4MPa；压榨成型的压榨力为0.09MPa～0.11MPa；干燥处理的温度为70～80℃，干燥时间为45～55min。本专利技术的有益效果：本专利技术的制备方法采用纳米TiO2对间位芳纶绝缘纸进行改性处理，可以使本身就具有优异性能的间位芳纶绝缘纸能够抑制空间电荷积聚，使其适用于强电场环境。纳米TiO2之所以能够用于间位芳纶绝缘纸的改性，主要是由于添加了纳米TiO2的绝缘纸在经过浸油处理后形成了负极性的外部绝缘，提高了从阴极向油浸绝缘纸中注入负电荷的起始电场强度，使绝缘纸中只存在正空间电荷积聚，此外，纳米TiO2能够在绝缘油界面形成电荷陷阱，降低电子的运动速率，进而大大提高负电荷与正电荷的复合几率，使得绝缘纸中的总电荷量减少，因此，纳米TiO2的加入能够有效改善绝缘纸中空间电荷的积聚和消散特性。本专利技术的制备方法制得的间位芳纶绝缘纸能够有效的抑制空间电荷积聚，具有优异的绝缘性能和机械性能。具体实施方式本实施例的抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：a、取间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕混合后，经分散、疏解、打浆制得纸浆混合溶液；b、将步骤a中制得的纸浆混合溶液与纳米TiO2去离子水溶液混合疏解后，打浆制得纳米TiO2改性间位芳纶纸浆；c、将步骤b中制得的纳米TiO2改性间位芳纶纸浆抄造成型，即制得抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸；采用纳米TiO2对间位芳纶绝缘纸进行改性处理，可以使本身就具有优异性能的间位芳纶绝缘纸能够抑制空间电荷积聚，使其适用于强电场环境。纳米TiO2之所以能够用于间位芳纶绝缘纸的改性，主要是由于添加了纳米TiO2的绝缘纸在经过浸油处理后形成了负极性的外部绝缘，提高了从阴极向油浸绝缘纸中注入负电荷的起始电场强度，使绝缘纸中只存在正空间电荷积聚，此外，纳米TiO2能够在绝缘油界面形成电荷陷阱，降低电子的运动速率，进而大大提高负电荷与正电荷的复合几率，使得绝缘纸中的总电荷量减少，因此，纳米TiO2的加入能够有效改善绝缘纸中空间电荷的积聚和消散特性。本实施例中，所述步骤a与步骤b中打浆时采用的打浆设备型号为HK-MJ01，打浆压力为3.33N/mm，飞刀转速为1400rpm，打浆度在30°SR左右；适当切断长纤维，提高纸张的组织均匀性和平滑性，增加纤维结合力，提高纸张的抗张强度、耐磨度和耐折度。本实施例中，间位芳纶短切纤维、间位芳纶纤维浆粕、纳米TiO2均可在市场上进行购买获取。本实施例中，所述步骤a中，按重量比1:0.15～0.25取间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕，优选按重量比1:0.20；间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕的配比对最终制备的芳纶绝缘纸的性能有极大的影响，短切纤维含量过大或过小都会导致芳纶纸的拉伸强度和断裂伸长率变小，相对介电常数和击穿场强也会受到较大影响，本实施例提供的这个配比为合理配比，制得的间位芳纶绝缘纸具有优异的绝缘性能和机械性能。本实施例中，所述步骤a中，分散方法为超声分散，分散时间为10～15min，温度为50～60℃；优选分散时间为10min，温度为50℃；所用超声分散处理器的型号为FS-1800N，超声处理过程中，频率为20kHZ，功率为1200W；使用超声分散处理不仅对纤维有机械打浆效应，提高短切纤维的分散性，而且经过超声处理后，纤维的保水值增大，纤维的可及度和反应性能显著提高；超声作用还可以活化间位芳纶纤维表面，使纤维表面张力中极性分子增加，比表面积增加，大大增加了纤维的层间结合能力。本实施例中，所述步骤a中，疏解时搅拌速率为2900～3500rpm，搅拌时间为20～30min；疏解使用的设备型号为IMT-SJ0104，疏解可以使多根纤维黏结在一块的纤维束分散成单根纤维，有利于提高纸张的匀度、强度和表面平滑度。本实施例中，所述步骤b中，纳米TiO2去离子水溶液的制备方法包括如下步骤：按重量比为1:400取纳米TiO2粒子和去离子水混合制得悬浊液，然后将该悬浊液置于50～60℃温度下，超声处理10～20min，即得纳米TiO2去离子水溶液；所用超声分散处理器型号为FS-1800N，超声处理过程中，频率为20kHZ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、取间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕混合后，经分散、疏解、打浆制得纸浆混合溶液；b、将步骤a中制得的纸浆混合溶液与纳米TiO2去离子水溶液混合疏解后，打浆制得纳米TiO2改性间位芳纶纸浆；c、将步骤b中制得的纳米TiO2改性间位芳纶纸浆抄造成型，即制得抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸。

【技术特征摘要】
1.一种抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、取间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕混合后，经分散、疏解、打浆制得纸浆混合溶液；b、将步骤a中制得的纸浆混合溶液与纳米TiO2去离子水溶液混合疏解后，打浆制得纳米TiO2改性间位芳纶纸浆；c、将步骤b中制得的纳米TiO2改性间位芳纶纸浆抄造成型，即制得抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸。2.根据权利要求1所述的抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，按重量比1:0.15～0.25取间位芳纶短切纤维与间位芳纶纤维浆粕。3.根据权利要求1所述的抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，分散方法为超声分散，分散时间为10～15min，温度为50～60℃。4.根据权利要求1所述的抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，疏解时搅拌速率为2900～3500rpm，搅拌时间为20～30min。5.根据权利要求1所述的抑制空间电荷积聚的间位芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，纳米TiO2去离子水溶液的制备方法包括如下步骤：按重量比为1:400取纳米TiO2粒子和去离子水混合制得悬浊液，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小平，王谦，唐超，李永福，彭华东，李旭，杨雍华，廖玉祥，王小波，殷飞，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网重庆市电力公司电力科学研究院，西南大学，
类型：发明
国别省市：北京,11