一种耐高温型绝缘纸的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温型绝缘纸的制备方法，属于绝缘纸材料技术领域。本发明专利技术将聚酰亚胺共混氮化硅通过静电纺丝制备出聚酰亚胺纤维，以丙烯为碳源，FeCl

A preparation method of high temperature resistant insulating paper

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温型绝缘纸的制备方法
本专利技术涉及一种耐高温型绝缘纸的制备方法，属于绝缘纸材料

技术介绍
电气绝缘材料是现代电机设备中的重要材料，广泛地应用在牵引电机、高压发电输电设备以及电器电子，家电，新能源等领域。随着工业技术的高速发展，铁路电气化进程加快，高压直流输电技术高速发展，国家电网的不断建设，大型电机设备逐渐趋向于特高电压、大容量、体积小、重量轻、运行可靠等方向，相应地对各类电气绝缘材料的安全可靠性提出了更高的要求，尽可能地满足绝缘材料经常在高温，电击，机械各种恶劣环境中的应用。按绝缘材料的形态分类，绝缘材料可以分为气体、液体、固体三类。纸质绝缘材料属于固体绝缘材料，广泛用于电线电缆、变压器和电容器等电气设备中，是非常重要的绝缘材料。近年来，随着电能装机容量的增加，传统纤维素绝缘纸已经无法满足电力系统的需求，耐高压高温绝缘纸成为研究的热点。从制备原料的角度出发，绝缘纸分为植物纤维绝缘纸、矿物纤维绝缘纸和合成纤维绝缘纸三类。早在19世纪90年代，天然植物纤维绝缘纸就已经被广泛应用于电力设备中了。20世纪60年代后，升级绝缘纸在国外开始使用。升级绝缘纸是利用化学方法对纤维素进行改性，或者通过添加热稳定剂制备得到的。其中，添加胺类稳定剂的绝缘纸即抗老化又具有良好的机械性能，此法已被广泛使用。后来，出现了复合植物纤维绝缘纸。近年来，随着纳米技术的发展，纳米绝缘材料取得了很大的发展，绝缘性能有明显的改善。如今虽然绝缘材料得到了较大的发展进步，但植物纤维绝缘纸具有机械性能和电气性能优良、尺寸易控、环境友好和价格低等优点，仍是某些变压器的最佳绝缘材料。植物纤维绝缘纸最大耐温极限为130℃，作为B级绝缘纸广泛用于电机马达，变压器，绕线管，电容器等。矿物纤维绝缘纸是矿物纤维或无机物经热熔抄制而成，可分为云母纸、玻璃纤维纸和陶瓷纤维纸等。云母纸普遍应用于电气设备的导线绝缘和线圈匝间绝缘等，显著提高了电气设备的工作性能。20世纪50年代左右，开始对云母带进行研究。云母带具有更高的拉伸强度和更好的绕包性，是大电机难以替代的主绝缘材料。此外，将云母纸经有机硅树脂浸渍，复合、压制还可制成云母板产品，该产品具有良好的耐热性能和较好的电气绝缘性能，适用作电机槽绝缘及匝间绝缘。用于电器绝缘的玻璃纤维通常是无碱玻璃，玻璃纤维具有强度高、绝缘好、耐高温、吸湿低和耐腐蚀等优异特性。但玻璃纤维表面光滑，提高玻璃纤维纸强度的方法如下：添加胶黏剂，配抄化学木浆或者绝缘性能比较好的化学纤维，将玻璃纤维纸与玻璃纤维布、桑皮纸、无纺布等多孔薄材料进行双面或单面复合。陶瓷纤维纸具有强度性能和绝缘性能好、耐侵蚀、导热系数低、柔韧性能佳、便于加工和安装等特点。3M公司是生产矿物纤维绝缘纸的典型代表。3MIPT系列产品作为陶瓷质无机纤维绝缘纸，主要由陶瓷微纤维、玻璃纤维、无机填料和耐高温有机黏结剂经造纸和高温辊压而成。上世纪50年代，随着石油工业的发展，合成纤维得到迅速发展，并广泛应用于造纸工业，出现了聚芳酰胺纤维纸、聚酯纤维纸、聚噁二唑纤维纸，以及聚砜纤维纸等，这些合成纤维纸具有良好的强度性能、电气性能和耐高温性能。其中，芳纶纤维绝缘纸的应用研究最为普便，最为成功。电气设备在运行过程中，其内部绝缘纸受到温度、水分、氧气和电场等因素的影响会逐渐老化。其中，温度和水分是绝缘纸性能的重要影响因素。作为变压器、发电机等的内部绝缘，绝缘纸的寿命决定着这些电器设备的使用寿命。因此，研究绝缘纸在不同条件下的老化情况，对其实际应用具有很重要的指导作用。温度对绝缘系统老化起着重要作用，绝缘纸在高温下会发生降解，导致热老化。热老化会导致绝缘纸强度性能和电气性能降低，严重威胁绝缘系统的正常工作。水分也是影响绝缘系统的一个研究热点。水分可以以化学或者物理形式加速绝缘纸的降解，影响其强度性能。水分的存在还会造成绝缘纸的绝缘击穿，增大绝缘纸的介质损耗。随着社会的发展，航空航天和高速列车等领域对电机容量提出了更高的要求，电工设备趋于小型化和大容量化，对绝缘纸的耐高温性能、强度性能和绝缘性能等也提出了更高的要求，传统绝缘纸已经无法满足这些要求，这就迫切要求我们研发性能更加优异的绝缘纸。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对传统绝缘纸强度性能较差的问题，提供了一种耐高温型绝缘纸的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）取3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳化硅，将3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺和N，N-二甲基乙酰胺混合，进行搅拌反应，即得反应物，在反应物中加入碳化硅，超声分散，即得纺丝液；（2）将纺丝液置于注射器中静电纺丝，即得素丝，将素丝进行亚胺化处理，冷却至室温，即得复合纤维；（3）将复合纤维浸渍干燥处理，即得预处理纤维，将预处理纤维放入立式气相沉积炉中，通气反应，冷却至室温，即得前驱体纤维；（4）将前驱体纤维和针叶木硫酸盐木浆混合打浆，即得混合浆料，采用纸样抄取器抄纸，定量为90g/m2，即得湿纸，将湿纸置于平板硫化机上，热压处理，冷却至室温，即得耐高温型绝缘纸。步骤（1）所述的3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳化硅之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取20～30份3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、20～25份对苯二胺、70～80份N，N-二甲基乙酰胺、1～10份碳化硅。步骤（1）所述的搅拌反应步骤为：将3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺和N，N-二甲基乙酰胺混合，在氮气气氛下温度为50～60℃，搅拌速度为500～600r/min下搅拌反应5～6h。步骤（1）所述的超声分散步骤为：在反应物中加入碳化硅，在超声功率为300～350W下超声分散15～20min。步骤（2）所述的静电纺丝步骤为：将纺丝液置于注射器中，采用25号纺丝针头，在纺丝温度为40～45℃，在纺丝电压为15～20kV，接收距离为12～18cm下静电纺丝。步骤（2）所述的亚胺化处理步骤为：将素丝在温度为380～390℃下亚胺化4～5h。步骤（3）所述的浸渍干燥处理步骤为：将复合纤维浸没在1mol/L的氯化铁溶液中浸渍1～2天，取出并置于温度为100～110℃的烘箱中干燥3～4h。步骤（3）所述的通气反应步骤为：将预处理纤维放入立式气相沉积炉中，升温至950～960℃恒温10～15min后，通入丙烯，在压力为3500～3900Pa下通气反应30～40min。步骤（4）所述的打浆步骤为：按质量比1∶10将前驱体纤维和针叶木硫酸盐木浆混合，在打浆度为40～50°SR下打浆。步骤（4）所述的热压处理步骤为：将湿纸置于平板硫化机上，在热压压力为10～15MPa，热压温度为120～240℃下热压1～2h。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术将聚酰亚胺共混氮化硅通过静电纺丝制备出聚酰亚胺纤维，以丙烯为碳源，FeCl3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温型绝缘纸的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：/n（1）取3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳化硅，将3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺和N，N-二甲基乙酰胺混合，进行搅拌反应，即得反应物，在反应物中加入碳化硅，超声分散，即得纺丝液；/n（2）将纺丝液置于注射器中静电纺丝，即得素丝，将素丝进行亚胺化处理，冷却至室温，即得复合纤维；/n（3）将复合纤维浸渍干燥处理，即得预处理纤维，将预处理纤维放入立式气相沉积炉中，通气反应，冷却至室温，即得前驱体纤维；/n（4）将前驱体纤维和针叶木硫酸盐木浆混合打浆，即得混合浆料，采用纸样抄取器抄纸，定量为90g/m

【技术特征摘要】
1.一种耐高温型绝缘纸的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳化硅，将3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺和N，N-二甲基乙酰胺混合，进行搅拌反应，即得反应物，在反应物中加入碳化硅，超声分散，即得纺丝液；
（2）将纺丝液置于注射器中静电纺丝，即得素丝，将素丝进行亚胺化处理，冷却至室温，即得复合纤维；
（3）将复合纤维浸渍干燥处理，即得预处理纤维，将预处理纤维放入立式气相沉积炉中，通气反应，冷却至室温，即得前驱体纤维；
（4）将前驱体纤维和针叶木硫酸盐木浆混合打浆，即得混合浆料，采用纸样抄取器抄纸，定量为90g/m2，即得湿纸，将湿纸置于平板硫化机上，热压处理，冷却至室温，即得耐高温型绝缘纸。


2.根据权利要求1所述的一种耐高温型绝缘纸的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺、N，N-二甲基乙酰胺、碳化硅之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取20～30份3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、20～25份对苯二胺、70～80份N，N-二甲基乙酰胺、1～10份碳化硅。


3.根据权利要求1所述的一种耐高温型绝缘纸的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的搅拌反应步骤为：将3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、对苯二胺和N，N-二甲基乙酰胺混合，在氮气气氛下温度为50～60℃，搅拌速度为500～600r/min下搅拌反应5～6h。


4.根据权利要求1所述的一种耐高温型绝缘纸的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的超声分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李可禛，
申请(专利权)人：李可禛，
类型：发明
国别省市：江苏;32