芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸及其制备方法，制备方法包括(1)将芳纶纤维除杂；(2)将干燥芳纶纤维、氢氧化钾、水、二甲基亚砜制成分散溶液A；(3)将氟化石墨分散于二甲基亚砜中，经水浴超声与探头超声、分离干燥，得氟化石墨烯；(4)将分散溶液A中加氟化石墨烯，水浴超声直到出现丁达尔效应，得分散溶液B；(5)将分散溶液B制成水分散剂C；(6)从水分散剂C中分离出胶体，进行胶体解离、超声、抽滤；(7)进行压制成型、干燥，即得产物。本发明专利技术的复合绝缘纸可提升绝缘纸的热稳定性、机械性能、绝缘性能等，增加油纸绝缘系统的散热效率，能极大地延缓绝缘纸的热老化速率、延长油纸绝缘寿命。长油纸绝缘寿命。长油纸绝缘寿命。

【技术实现步骤摘要】
芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电气设备绝缘材料
，具体涉及一种耐高温的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸及其制备方法。

技术介绍

[0002]绝缘纸的寿命决定油纸复合绝缘的寿命，传统纤维素绝缘纸在变压器的实际运行过程中受温度和水分等多种因素的共同作用，易发生一系列老化降解导致绝缘纸的机械强度和绝缘性能降低，进而影响变压器的安全稳定运行。通过对传统纤维素绝缘纸进行化学或物理改性研制出的抗热老化新型纤维素绝缘纸可以有效延缓绝缘系统中绝缘纸的劣化速度，延长变压器绝缘系统的使用寿命。但通过改性技术研制的新型纤维素绝缘纸受本身材料的限制，抗热老化能力的提升空间有限，想对其抗热老化能力大幅提升不切实际，无法从根本上提高变压器内绝缘寿命，在耐高温绝缘系统变压器中的应用还存在一定的短板。随着用电负荷的快速增长，对变压器内绝缘的抗热老化能力提出了更高的要求，因此，为了保障变压器的长期安全可靠运行，亟需寻找新型绝缘材料制备新型绝缘纸从本质上提高绝缘纸的各项性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，特别是为了克服纤维素绝缘纸受本身材料限制无法从根本上提高变压器绝缘纸抗热老化性能的技术问题，提供一种可很好地提升绝缘纸的热稳定性、机械性能以及绝缘等性能、增加油纸绝缘系统的散热效率、与纤维素绝缘纸相比能极大地延缓油纸绝缘系统中绝缘纸的热老化速率、延长油纸绝缘寿命的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸及其制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0005]一种芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将芳纶纤维放置于无水乙醇中浸泡，并辅以水浴超声处理，经反复过滤清洗，得到去除表面杂质的芳纶纤维，然后干燥处理；
[0007](2)将步骤(1)干燥后的芳纶纤维与氢氧化钾加入水中，然后加入二甲基亚砜，经反应，得到芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾分散溶液A。
[0008](3)将氟化石墨分散于二甲基亚砜中，对所得混合溶液先后进行水浴超声与探头超声，然后进行离心分离，从所得上清液中收集氟化石墨烯，经干燥后，得到氟化石墨烯；
[0009](4)将芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾分散溶液A中加入氟化石墨烯，辅以水浴超声，直到所得混合溶液在激光照射下出现丁达尔效应，得到芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾/氟化石墨烯分散溶液B；
[0010](5)将芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾/氟化石墨烯分散溶液B加入水中，经搅拌分散，得到芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾/氟化石墨烯分散溶液的水分散剂C；
[0011](6)通过水对水分散剂C进行多次洗涤、过滤，分离出芳纶纳米纤维/氟化石墨烯胶
体，将分离出的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯胶体加入水中经剪切进行胶体解离，将解离后所得芳纶纳米纤维/氟化石墨烯胶体进行超声、抽滤，得到芳纶纳米纤维/氟化石墨烯绝缘纸；
[0012](7)将抽滤所得芳纶纳米纤维/氟化石墨烯绝缘纸进行压制成型，经干燥后，得到芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸。
[0013]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述芳纶纤维、氢氧化钾、水、二甲基亚砜的添加比例为1.6g～1.68g∶2.4g～2.52g∶12.8mL～13.44mL∶320mL～336mL。
[0014]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(4)中，以(氟化石墨烯的质量)/(氟化石墨烯的质量+芳纶纤维的质量)＝2.5％～5.5％来配制芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾分散溶液A与氟化石墨烯的量比关系。更优选(氟化石墨烯的质量)/(氟化石墨烯的质量+芳纶纤维的质量)＝4.5％～5.5％。
[0015]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述水浴超声的温度为20℃～30℃，所述水浴超声的时间为48h～72h，所述水浴超声的功率为500W～750W，所述干燥处理的温度为45℃～50℃，所述干燥处理的时间为72h～96h。
[0016]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述干燥后的芳纶纤维与氢氧化钾加入水中后，先振荡加速氢氧化钾溶解，再加入二甲基亚砜；所述搅拌为磁力搅拌，所述磁力搅拌的时间为14天～21天，所述磁力搅拌的转速为550rpm～850rpm。
[0017]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(3)中，所述氟化石墨与二甲基亚砜的质量体积比为500mg～525mg∶200mL～210mL(氟化石墨的质量分数为69.35％～69.44％)；所述水浴超声的温度为20℃～30℃，所述水浴超声的时间为3h～5h，所述水浴超声的功率为500W～750W；所述探头超声的时间为30min～60min，所述探头超声的功率为500W～750W；所述离心分离的转速为2000rpm～2200rpm；所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为45℃～60℃，所述真空干燥的时间为48h～72h。
[0018]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(4)中，所述水浴超声的温度为20℃～30℃，所述水浴超声的时间为12h～24h，所述水浴超声的功率为500W～750W。
[0019]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(5)中，所述芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾/氟化石墨烯分散溶液B与水的体积比为20.8mL～21.8mL∶400mL～450mL。
[0020]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(6)中，所述剪切的速度为13000rpm～15000rpm，所述剪切的时间为15min～20min，所述洗涤的次数为5次～7次，过滤后用水继续浸泡后再进行下一次洗涤、过滤；所述超声的时间为10min～30min，所述抽滤采用的滤纸为聚醚砜膜。
[0021]上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，优选的，步骤(7)中，所述压制成型的过程是先进行热压再进行冷压，所述热压的温度为100℃～110℃，所述热压的时间为4min～6min，所述冷压的时间为3min～5min，所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为60℃～70℃，所述真空干燥的时间为24h～32h。
[0022]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复
合绝缘纸的制备方法制得的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0024](1)本专利技术的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸中采用芳纶纳米纤维与氟化石墨烯进行协同，芳纶纳米纤维在保留了宏观芳纶纤维优异的热稳定性、机械性能、绝缘性能、化学惰性以及阻燃性等众多方面的性能外，还具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将芳纶纤维放置于无水乙醇中浸泡，并辅以水浴超声处理，经反复过滤清洗，得到去除表面杂质的芳纶纤维，然后干燥处理；(2)将步骤(1)干燥后的芳纶纤维与氢氧化钾加入水中，然后加入二甲基亚砜，经反应，得到芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾分散溶液A；(3)将氟化石墨分散于二甲基亚砜中，对所得混合溶液先后进行水浴超声与探头超声，然后进行离心分离，从所得上清液中收集氟化石墨烯，经干燥后，得到氟化石墨烯；(4)将芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾分散溶液A中加入氟化石墨烯，辅以水浴超声，直到所得混合溶液在激光照射下出现丁达尔效应，得到芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾/氟化石墨烯分散溶液B；(5)将芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾/氟化石墨烯分散溶液B加入水中，经搅拌分散，得到芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾/氟化石墨烯分散溶液的水分散剂C；(6)通过水对水分散剂C进行多次洗涤、过滤，分离出芳纶纳米纤维/氟化石墨烯胶体，将分离出的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯胶体加入水中经剪切进行胶体解离，将解离后所得芳纶纳米纤维/氟化石墨烯胶体进行超声、抽滤，得到芳纶纳米纤维/氟化石墨烯绝缘纸；(7)将抽滤所得芳纶纳米纤维/氟化石墨烯绝缘纸进行压制成型，经干燥后，得到芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸。2.根据权利要求1所述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述芳纶纤维、氢氧化钾、水、二甲基亚砜的添加比例为1.6g～1.68g∶2.4g～2.52g∶12.8mL～13.44mL∶320mL～336mL。3.根据权利要求1所述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，以(氟化石墨烯的质量)/(氟化石墨烯的质量+芳纶纤维的质量)＝2.5％～5.5％来配制芳纶纳米纤维/二甲基亚砜/氢氧化钾分散溶液A与氟化石墨烯的量比关系。4.根据权利要求1所述的芳纶纳米纤维/氟化石墨烯复合绝缘纸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水浴超声的温度为20℃～30℃，所述水浴超声的时间为48h～72h，所述水浴超声的功率为500W～750W，所述干燥处理的温度为45℃～50℃，所述干燥处理的时间为72h～96h；步骤(2)中，所述干燥后的芳纶纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：安建国，袁彪，王永辰，王蕾，朱吉然，任俊文，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司常德供电分公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：