【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机纳米片基材料及绝缘纸制备，尤其涉及一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着社会经济的持续发展和科技进步，人们对电能的需求逐渐增加，绝缘材料在电气设备中的应用也引起了人们的关注。纸基绝缘材料作为一种固体绝缘材料，由于其具有电气性能和机械性能良好、价格便宜和环境友好等优点，广泛用于电机、电线、电缆、变压器和电容器等电气设备中，仍是某些变压器的最佳绝缘材料。随着社会经济实力的不断壮大，在高温复杂的环境下使用的电器也越来越多，要承受机器的重压和持续运行过程中的高温，有些绝缘纸还需要在露天环境中使用，也需要承受紫外线的侵蚀，这就要求更高性能的绝缘材料的开发和使用。
2、随着电力系统和电气设备的发展，绝缘材料取得了许多有价值的发现和改进。迄今为止，芳纶纳米纤维绝缘纸以其独特的物理性质、丰富、廉价且环保的优点在现代电绝缘领域得到广泛应用。目前为了追求高性能绝缘纸，有研究人员将无机材料如云母片、蒙脱土加入至芳纶纳米纤维中制备无机材料绝缘纸。目前玄武岩纳米片作为一种新兴无机纳米片横空出世，它是由玄武岩鳞片经化学结合机械法剥离制得，依然保持了玄武岩鳞片的组分及结构，其组分具有铁氧化物、二氧化钛、氧化铝、氧化钙含量高，而碱性氧化物含量较少，因此玄武岩纳米片在耐酸碱和耐腐蚀性能方面也有独特的优势，并且具有较好的耐电晕和绝缘性能。目前芳纶纳米纤维绝缘纸具有芳纶纳米纤维制备周期长，且绝缘纸具有不可降解性导致环境污染，无机材料与芳纶纳米纤维结合性差、绝缘纸不能循环使用导致使用成
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供本专利技术提供简便可行的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸及其制备方法，缩短了芳纶纳米纤维制备周期，原料使用绿色环保，且有效的提高了玄武岩纳米片和芳纶纳米纤维结合能力，制备的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸具有强度更高，绝缘性能更好，且具有耐高温及紫外线功能。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、(1)玄武岩纳米片的大规模制备：将未处理的玄武岩鳞片(bs)置于醋酸、盐酸溶液中，在设定温度下搅拌进行表面刻蚀反应，待反应结束后进行抽滤洗涤至中性，得到初步表面刻蚀的玄武岩鳞片；将经初步表面刻蚀的玄武岩鳞片置于硫酸镁溶液中，在设定温度下进行搅拌反应，待反应结束后对其进行抽滤洗涤，再将反应后的玄武岩鳞片置于四丁基铵溶液中，在设定温度下进行搅拌反应，待反应结束后烘干干燥，得到膨胀的玄武岩鳞片。将膨胀的玄武岩鳞片按照一定浓度分散在无水乙醇中，然后将其置于厨式搅拌器中，在设定时间下进行反应，将反应后的混合液配制为合适浓度再次经高压均质机循环多次处理，然后静置，取出上层悬浮液，然后得到玄武岩纳米片(bsns)。
5、(2)芳纶纳米纤维的快速制备：将对位芳纶纤维(ppta)置于去离子水中使用pfi盘磨磨解一定转数，得到分丝帚化的对位芳纶纤维，之后进行干燥。将分丝帚化的ppta置于烧杯中，向其中加入氢氧化钾(koh)固体后加水溶液，将其置于超声机中在设定功率和时间下进行反应，使芳纶纤维充分分散在氢氧化钾溶液中，然后将此混合物加热至一定温度。此外，将二甲基亚砜溶液(dmso)加热至相应温度，此时将加热的dmso加入至ppta与koh溶液的混合液中，并在设定温度下进行搅拌反应，一定时间后取出部分溶液判断反应终点并终止反应，即得到芳纶纳米纤维(anf)/dmso混合液，取出一定量的anf/dmso混合液置于烧杯中，向其中加入一定量的质子化供体溶剂，并进行搅拌反应，待质子化还原结束后密封保存待用。
6、(3)玄武岩纳米片基绝缘纸的制备：将步骤(1)制得的bsns与聚乙烯吡咯烷酮溶液进行搅拌反应，得到表面含有羰基的玄武岩纳米片(cbsns)，将cbsns与anf进行混合后抽滤成纸，并在纸样成型器中干燥，干燥后得到玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸。
7、(4)玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的回用：将使用过的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸表面使用无水乙醇清洗后干燥，然后将干燥的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸剪切成均匀大小，然后将其置于烧杯中，向其中依次加入koh固体和去离子水，将其置于超声机中在设定功率和时间下进行反应，使玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸充分分散在koh溶液中。然后将dmso加热至一定温度，并将玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸与koh溶液取出置于油浴锅中加热至相同温度，此时将加热的dmso加入至玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸与koh溶液的混合液中，并在设定温度下进行搅拌反应，一定时间后取出部分溶液判断反应终点并终止反应，即得到anf-bsns/dmso混合液，密封保存待用。取出一定量的anf-bsns/dmso混合液置于烧杯中，向其中加入一定量的质子化供体溶剂，并进行搅拌反应，待质子化还原结束后通过真空抽滤装置抽滤成纸，并在纸样成型器中干燥，即得到回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸。可按上述方法对玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸进行多次回用。
8、优选的，所述步骤(1)中醋酸、盐酸溶液的浓度为0.5mol/l～4mol/l，玄武岩鳞片与酸溶液的用量比为1g：50ml～300ml，反应时间为4～24h，反应温度为25℃～100℃，搅拌方式为磁力搅拌、机械搅拌，搅拌速率为500rpm～3000rpm。
9、优选的，所述步骤(1)中硫酸镁溶液的浓度为1mol/l～3mol/l，玄武岩鳞片与硫酸镁溶液的用量比为1g：100ml～300ml，反应时间为2～8h，反应温度为25℃～100℃，搅拌方式为磁力搅拌、机械搅拌，搅拌速率为500rpm～3000rpm。所述步骤(1)中四丁基铵溶液的浓度为1mol/l～3mol/l，玄武岩鳞片与四丁基铵溶液的用量比为1g：100ml～300ml，反应时间为2～8h，反应温度为25℃～100℃，搅拌方式为磁力搅拌、机械搅拌，搅拌速率为500rpm～3000rpm。
10、优选的，所述步骤(1)中膨胀的玄武岩鳞片与无水乙醇的用量比为1g：200ml～1000ml，在厨式搅拌器中反应时间为5min～30min；反应混合液浓度为0.2g/l～0.5g/l，通过高压均质机利用200μm筛网高压均质5次，再利用87μm筛网高压均质0～10次；高压均质机一级阀压强为80bar，二级阀压强为350bar。
11、优选的，所述步骤(2)中ppta与去离子水比例为1g：1000ml，pfi盘磨磨解转数为10000rpm～30000rpm；ppta的用量为1g～10g，koh固体用量为1.5g，去离子水用量为20ml，超声机中设定功本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述玄武岩纳米片的具体制备过程为：
3.根据权利要求2所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液包括醋酸溶液或盐酸溶液；酸性溶液的浓度为0.5moL/L～4moL/L，玄武岩鳞片与酸性溶液的用量比为1g：50mL～300mL；
4.根据权利要求2所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述的玄武岩纳米片产率为38.6～58.3mg/h，径厚比为981.5～1364.5，ANF直径为14.1～20.6nm。
5.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸，其特征在于，所述S1中对位芳纶纤维与去离子水的用量比为1g：1000mL；
6.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特
7.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，S2中制备的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的耐压强度为80.34～143.5KV/mm，体积电阻率为8.03×1013～5.31×1015，紫外光透过率为0.38％～0.86％，紫外光处理144h后的耐压强度为76.52～135.2KV/mm，体积电阻率为7.04×1013～4.95×1015，在300℃环境下处理4h的耐压强度为73.26～121.8KV/mm，体积电阻率为6.13×1013～4.03×1015。
8.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，S3中的将玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸剪切成10cm*10cm、5cm*5cm、3cm*3cm、1cm*1cm及0.5cm*0.5cm的大小，
9.一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.根据权利要求9所述一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸，其特征在于，所述的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸可进行多次回用，进行5次回用后发现其仍能保持原有性能，回用5次后的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的耐压强度为75.19～127.5KV/mm，体积电阻率为7.81×1013～5.08×1015，紫外光透过率为0.61％～1.08％，紫外光处理144h后的耐压强度为72.38～123.8KV/mm，体积电阻率为5.76×1013～4.73×1015，在300℃环境下处理4h的耐压强度为69.43～115.2KV/mm，体积电阻率为3.81×1013～3.86×1015。
...【技术特征摘要】
1.一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述玄武岩纳米片的具体制备过程为：
3.根据权利要求2所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液包括醋酸溶液或盐酸溶液；酸性溶液的浓度为0.5mol/l～4mol/l，玄武岩鳞片与酸性溶液的用量比为1g：50ml～300ml；
4.根据权利要求2所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述的玄武岩纳米片产率为38.6～58.3mg/h，径厚比为981.5～1364.5，anf直径为14.1～20.6nm。
5.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸，其特征在于，所述s1中对位芳纶纤维与去离子水的用量比为1g：1000ml；
6.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，s2中的玄武岩纳米片与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1g：5～20g，芳纶纳米纤维溶液中芳纶纳米纤维的固含量为0.2g，表面含有羰基的玄武岩纳米片添加量为芳纶纳米纤维固含量的1.0wt％～10wt％。
7.根据权利要求1所述的一种可多次回用的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的制备方法，其特征在于，s2中制备的玄武岩纳米片基耐高温及紫外线绝缘纸的耐压强度为8...
【专利技术属性】
技术研发人员：张美云，戢德贤，宋顺喜，孙浩，吕堉溟，聂景怡，谭焦君，杨斌，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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