一种纳米氧化铝-芳纶复合绝缘纸及其制备方法技术

本发明专利技术涉及绝缘材料制备技术领域，并公开了一种纳米氧化铝

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸及其制备方法


[0001]本专利技术涉及绝缘材料制备
，更具体地说，涉及一种纳米氧化铝
‑
芳纶复合绝缘纸及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电网高压、超特高压输变电技术的迅猛发展，变压器的长期安全运行十分重要，绝缘纸是变压器的关键材料，其中芳纶绝缘纸由于具有优异的耐热性和超高的绝缘性，成为一种理想的高压、特高压变压器绝缘材料。
[0003]如公开(公告)号：CN104846688B的专利技术公开了一种芳纶绝缘纸及其制备方法，所述制备方法包括：采用低分子量芳纶聚合液生产芳纶短切纤维，采用高分子量芳纶聚合液生产芳纶浆粕，采用超声波分散器分别对芳纶短切纤维和芳纶浆粕进行分散和疏解处理；将经过超声波分散器处理的芳纶浆粕与芳纶短切纤维混合形成混合液；采用多层斜网成形器对所述混合液进行湿法抄造处理，一次成型抄出 250
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800g/m2的原纸；在温度为100℃
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180℃，线压力为 230
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280Kg/cm的条件下对所述原纸进行多道压光形成芳纶绝缘纸，上述专利技术通过超声波分散器处理芳纶浆粕与芳纶短切纤维混合形成混合液，制得的芳纶绝缘纸虽具有较好的绝缘性，阻燃性，但是很难保证低分子量的短切纤维和高分子量的芳纶浆粕制得的芳纶绝缘纸具有良好的致密性，同时芳纶绝缘纸的力学性能也很难保证，又如公开(公告)号：CN101892611B的专利技术公开了一种芳砜纶绝缘纸的加工工艺，包括沉析纤维浆粕的制备和长纤维浆粕的制备，再经抄纸过程和热压熔接过程制成芳砜纶绝缘纸，沉析纤维浆粕制备：沉析剂水溶液过滤，聚砜酰胺树脂浆液压滤，在沉析机内混合，聚砜酰胺树脂浆液的流入量与二甲基乙酰胺的流入量之比为1:12
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28，经沉析纤维收集槽进入离心洗涤机，离心除去水分；长纤维浆粕制备：长纤维加入离心洗涤机，多次洗涤，离心除去水分；抄纸过程为：沉析纤维浆粕碎浆打浆，长纤维浆粕碎浆，混合：沉析纤维浆粕30
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70％；长纤维浆粕30
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70％；纤维纸混合浆料依次进入高位箱、三级除砂器、浆池、稳浆箱和流浆箱；过斜网抄纸、压榨、烘干；热压熔接，上述专利技术采用热压熔过程制得的芳砜纶绝缘纸，虽具有较好的机械强度和介电性能，但是也存在着耐热等级低及相容性差等问题，而且树脂的存在会引起绝缘纸板的耐热性下降，同时损害其对油和漆的渗透性和相容性，这严重限制了绝缘纸板的应用。
[0004]为了进一步提高芳纶绝缘纸的绝缘性能和稳定性，可以通过两个途径：(1)芳纶纤维纳米化，提高基体的致密性；(2)引入无机纳米填料，结合填料和芳纶纤维基体的各自优势，制备有机
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无机复合绝缘材料，但是，如何实现不同形貌无机填料的良好分散以及界面匹配是当前面临的关键问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸及其制备方法。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤S1，将不同形貌纳米氧化铝用硅烷类偶联剂处理，干燥后备用，同时将芳纶纤维置于质量分数为10％的热碱溶液中预处理 0.5h；
[0008]步骤S2，将碱处理芳纶纤维、二甲基亚砜、氢氧化钾和去离子水进行充分混合，形成芳纶纳米纤维悬浮液；
[0009]步骤S3，称取适量纳米氧化铝在10mL二甲基亚砜中超声预分散 0.5h，随后将其缓慢加入到步骤S2的芳纶纳米纤维悬浮液中，继续搅拌24h；
[0010]步骤S4，将步骤S3的混合物进行抽滤、真空干燥和热压，即得到纳米氧化铝
‑
芳纶复合绝缘纸。
[0011]作为优选的，所述步骤S1纳米氧化铝的形貌为球状和片状。
[0012]作为优选的，所述步骤S1硅烷偶联剂为KH
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550，其质量分数为 0.5
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1％。
[0013]作为优选的，所述纳米氧化铝质量分数为5％
‑
30％。
[0014]作为优选的，所述步骤S4真空干燥温度为120℃，热压条件为温度240
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300℃，压强10
‑
20MPa。
[0015]作为优选的，所述步骤S2的碱处理芳纶纤维、二甲基亚砜、氢氧化钾和去离子水的重量比为1：400:2：20。
[0016]作为优选的，所述步骤S1的热碱溶液为氢氧化钾溶液。
[0017]根据上述制备方法制得的一种纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸，所述绝缘纸厚度为18
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22μm，体积电阻率为2.4
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5.8Ω
·
cm，抗击穿强度高达186.4kv/mm。
[0018]本专利技术所述方案相比于现有技术的有益效果如下：
[0019]本专利技术提供的纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸及其制备方法，利用了球形纳米氧化铝的良好分散特性，以及片状氧化铝增加击穿路径的特殊作用，实现了芳纶绝缘纸抗击穿强度和稳定性的明显提升，同时，硅烷偶联剂的使用有效提高了无机填料和芳纶纳米纤维之间的界面结合强度，实现了芳纶绝缘纸致密性、透明性和力学性能的显著提高，该制备方法简单，可操作性强，产品可以更好的满足特高压环境下的绝缘指标要求。
附图说明
[0020]图1为不同形貌纳米氧化铝
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芳纶纤维复合绝缘纸的扫描电镜图；
[0021]图2为不同形貌纳米氧化铝
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芳纶纤维复合绝缘纸的抗击穿强度对比图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供一种纳米氧化铝
‑
芳纶复合绝缘纸制备方法，包括如下步骤：
[0023]步骤S1，将不同形貌的球状或片状纳米氧化铝用硅烷类偶联剂处理，干燥后备用，同时将芳纶纤维置于质量分数为10％的热碱溶液中预处理0.5h；
[0024]步骤S2，将碱处理芳纶纤维、二甲基亚砜、氢氧化钾和去离子水按重量比1：400:2：20进行充分混合，形成芳纶纳米纤维悬浮液；
[0025]步骤S3，称取质量分数5
‑
30％的球状和片状纳米氧化铝在10mL 二甲基亚砜中超声预分散0.5h，随后将其缓慢加入到步骤S2的芳纶纳米纤维悬浮液中，继续搅拌24h；
[0026]步骤S4，将步骤S3的混合物进行抽滤，120℃真空干燥30min， 240
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300℃、10MPa下热压2min，即得到纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸。
[0027]本专利技术采用的硅烷类偶联剂为KH550，用量为氧化铝填料的 0.5
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1％，可以实现不同形貌氧化铝填料与芳纶纳米纤维之间的良好界面结合，球状或片状纳米氧化铝在芳纶纳米纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将不同形貌纳米氧化铝用硅烷类偶联剂处理，干燥后备用，同时将芳纶纤维置于质量分数为10％的热碱溶液中预处理0.5h；步骤S2，将碱处理芳纶纤维、二甲基亚砜、氢氧化钾和去离子水进行充分混合，形成芳纶纳米纤维悬浮液；步骤S3，称取适量纳米氧化铝在10mL二甲基亚砜中超声预分散0.5h，随后将其缓慢加入到步骤S2的芳纶纳米纤维悬浮液中，继续搅拌24h；步骤S4，将步骤S3的混合物进行抽滤、真空干燥和热压，即得到纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸。2.根据权利要求1所述的一种纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸制备方法，其特征在于，所述步骤S1纳米氧化铝的形貌为球状和片状。3.根据权利要求1所述的一种纳米氧化铝
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芳纶复合绝缘纸制备方法，其特征在于，所述步骤S1硅烷偶联剂为KH
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550，其质量分数为0.5
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1％。4.根据权利要求1所述的一种纳米氧化铝
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芳纶复...

【专利技术属性】
技术研发人员：于刚，王磊，秦国强，张光磊，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：