植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法技术

一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法，步骤如下：将原始绝缘纸运送到裁剪机裁剪；剪裁好的绝缘纸被传送到容器中通过浸泡进行改性，其中容器有三个添料口，打开第一添料口加入第一体积的、能够溶解3

【技术实现步骤摘要】
植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法


[0001]本专利技术属于植物油变压器
，尤其涉及一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法及其制备系统。

技术介绍

[0002]电力是国民经济发展的基础，而变压器作为电能传输过程中的核心，其安全和稳定性直接关系到电网供电的可靠性。当前电力系统所使用的变压器可依据绝缘介质分为干式与油浸式。干式变压器以空气或其他阻燃性气体(如SF6)作为绝缘介质，具有良好的防火性，但由于工艺复杂且造价极高，目前仅应用在电压等级低于35kV的场所。油浸式变压器采用的是油
‑
纸液固复合绝缘机制，工艺简单且造价低廉，广泛应用于各个电压等级的电力系统。然而在变压器的长期运行的过程中，绝缘油
‑
纸会不断受到温度和电磁场的影响，其散热、绝缘及灭弧性能均会有不同程度的下降，同时缠绕在变压器上的绝缘纸也会脆化和脱落，导致严重的安全隐患甚至出现绝缘击穿等重大事故。虽然劣化的绝缘油可以通过更换新油或过滤等操作解决，但与变压器缠为一体的绝缘纸却难以更换，且其发生老化现象是不可逆的。尽管目前很多变压器尝试采用植物油替代矿物油以提升浸泡在其中的绝缘纸的寿命，但在长期使用过程中绝缘纸各方面性能的降低依然是难以忽视的重大问题。
[0003]常见的绝缘纸由微米级的纤维构成，其主要成分是纤维素。纤维素分子是由β
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D
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葡萄糖单元经β
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(1，4)苷键连接而成的直链多聚体，其中葡萄糖残基的数目定义为纤维素分子的聚合度。聚合度大于200、在10
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100之间或小于10的分别称为α
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纤维素、β
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纤维素和γ
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纤维素。用于变压器的绝缘纸的主要成分是α
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纤维素，而少量聚合度小于200的半纤维素可以使分子间的氢键更容易生成，从而增强纸张的机械强度。纤维素分子链中每个葡萄糖基上有3个活泼羟基，因此纤维素可以发生一系列与羟基有关的化学反应，例如这些羟基可以综合成分子内及分子间氢键，对纤维素链的形态和反应性将会产生很大影响。宏观结构上的纤维素为细长管状，相互之间构成多孔网结构，因此绝缘纸具有一定的吸水性和吸油性。将其经过干燥、浸油处理后，击穿电压会有明显提升，这也是纤维素绝缘纸
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油组合被广泛应用于电力变压器中的原因。
[0004]绝缘纸老化是指在外加电磁场、高温与环境中氧气和水分的综合影响下，纤维素分子内的共价键和分子间的氢键发生不可逆断裂而逐步劣化为脆性材料的现象，其机理包括热裂解、水解和氧化。其中占主导地位的热裂解是指在高温条件下，纤维素分子链逐渐开环甚至断裂，例如当温度超过300℃时，葡萄糖单体发生开环并且分子链中的糖苷键逐渐断裂，同时生成CO、CO2、H2O及其他小分子挥发性产物。
[0005]针对变压器纤维素绝缘纸改性方法可以分为化学改性和物理改性两大类。化学改性的原理就是使用更加稳定的化学基团替换纤维素链上极性羟基基团，从本质上重新设计纤维素的链结构，从而增强纤维素分子的稳定性。而物理改性方法主要是通过掺杂热稳定剂和纳米粒子对绝缘纸进行改性，不会对纤维素链本身的化学性质产生影响。闫斌等利用乙酰化的思路处理纤维素，研究了丙烯氰胺修饰纤维素对绝缘纸耐久性能的影响。结果表
明纤维素乙酰化会降低绝缘纸中的含水量，可以延长油纸绝缘系统的寿命。廖瑞金等研究了双氰胺对纤维素绝缘纸热稳定性和击穿特性的影响，与未添加双氰胺的绝缘纸相比，其抗老化性和热稳定性得到了明显的提升。吕程等制备出含有纳米TiO2的新型纤维素绝缘纸，并发现当二氧化钛纳米颗粒的质量分数为3％时，样品的介电常数、击穿电压和局部放电起始电压得到了大幅度的提高。
[0006]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]本专利技术的一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
[0009]制备氨基硅烷改性溶液：通过第一添料口加入第一体积的、能够溶解3
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(氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷的溶剂，然后再通过第二添料口加入第二体积的3
‑
(氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷，搅拌第一预定时间后得到无色透明的改性溶液，此时送入绝缘纸并通过第三添料口加入第三体积的钛酸正丁酯作为催化剂同时全程辅以匀速搅拌以加速且保持溶液均一化；
[0010]将原始绝缘纸裁剪成预定尺寸，然后浸泡在上述所得氨基硅烷溶液中，浸泡时间为第二预定时间直至浸泡改性完毕；
[0011]将浸泡改性完毕的纸张送出，并在乙醇清洗区，洗去表面残液后继续送至第一温度恒温烘干区烘干备用。
[0012]优选的，
[0013]47mL的3
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(氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷溶解在2L的无水乙醇中，搅拌1小时后得到无色透明的溶液，最后再加入50mL钛酸正丁酯作为催化剂。
[0014]优选的，
[0015]94mL的3
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(氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷溶解在2L的无水乙醇中，搅拌1小时后得到无色透明的溶液，最后再加入50mL钛酸正丁酯作为催化剂。
[0016]优选的，
[0017]235mL的3
‑
(氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷溶解在2L的无水乙醇中，搅拌1小时后得到无色透明的溶液，最后再加入50mL钛酸正丁酯作为催化剂。
[0018]优选的，
[0019]470mL的3
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(氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷溶解在2L的无水乙醇中，搅拌1小时后得到无色透明的溶液，最后再加入50mL钛酸正丁酯作为催化剂。
[0020]优选的，
[0021]加入钛酸正丁酯催化剂的体积为20mL、50mL或100mL。
[0022]优选的，
[0023]氨基硅烷改性溶液的摩尔体积浓度为0.1M、0.2M、0.5M或1.0M。
[0024]优选的，
[0025]原始绝缘纸在不同摩尔体积浓度的所述氨基硅烷溶液中按照从小到大的摩尔体积浓度依次浸泡第一预定时间间隔后取出。
[0026]优选的，
[0027]所述溶剂是无水乙醇、去离子水、甲醇或者异丙醇中的一种。
[0028]在上述技术方案中，本专利技术提供的一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法，具有以下有益效果：将纤维素绝缘纸浸泡在3
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(氨基丙基)
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三乙氧基硅烷中，使其表面形成带有
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NH2基团的硅氧偶联包覆层以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：制备氨基硅烷改性溶液：通过第一添料口加入第一体积的、能够溶解3
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(氨基丙基)
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三乙氧基硅烷的溶剂，然后再通过第二添料口加入第二体积的3
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(氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷，搅拌第一预定时间后得到无色透明的改性溶液，此时送入绝缘纸并通过第三添料口加入第三体积的钛酸正丁酯作为催化剂同时全程辅以匀速搅拌以加速且保持溶液均一化；将原始绝缘纸裁剪成预定尺寸，然后浸泡在上述所得氨基硅烷溶液中，浸泡时间为第二预定时间直至浸泡改性完毕；将浸泡改性完毕的纸张送出，并在乙醇清洗区，洗去表面残液后继续送至第一温度恒温烘干区烘干备用。2.根据权利要求1中所述的一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法，其特征在于，优选的，47mL的3
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(氨基丙基)
‑
三乙氧基硅烷溶解在2L的无水乙醇中，搅拌1小时后得到无色透明的溶液，最后再加入50mL钛酸正丁酯作为催化剂。3.根据权利要求1中所述的一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法，其特征在于，94mL的3
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(氨基丙基)
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三乙氧基硅烷溶解在2L的无水乙醇中，搅拌1小时后得到无色透明的溶液，最后再加入50mL钛酸正丁酯作为催化剂。4.根据权利要求1中所述的一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法，其特征在于，235mL的3
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(氨基丙基)
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三乙氧基硅烷溶解在2L的无水乙醇中，搅拌1小时后得到无色透明的溶液，最后再加入50mL钛酸正丁酯作为催化剂。5.根据权利要求1中所述的一种植物油变压器的氨基硅烷改性纤维素绝缘纸制备方法，其特征在于，470mL的3
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(氨基丙基)
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三乙氧基硅烷溶解在2L的无水乙醇中，搅拌1小时后得到无色透明的溶液，最后再加入50mL钛酸正丁酯作为催化剂。6.根据权利要求1中所述的一种植物油变压器的氨基硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭伟，熊鸣翔，邓先钦，安阳，郝敬轩，闵宇霖，赵文彬，卢武，
申请(专利权)人：华东电力试验研究院有限公司上海电力大学，
类型：发明
国别省市：