适用于电绝缘的多层结构制造技术

本发明专利技术公开了一种多层结构，其包括(a)包含芳族聚酰胺和纤维素的第一层，其中(i)所述芳族聚酰胺以0至50重量％的絮状物和50至100重量％的纤条体的量作为间位芳族聚酰胺存在，(ii)所述纤维素以纤维素纸浆纤维形式存在，并且(iii)所述芳族聚酰胺以16至75重量％的量存在，并且所述纤维素以25至84重量％的量存在，所述百分比是基于所述芳族聚酰胺和纤维素计的；和(b)包含纤维素纸浆纤维的第二层，前提条件是所述第二层不包含芳族聚酰胺。所述多层结构尤其适合用于变压器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及一种适用于电绝缘的多层结构。相关领域说明由纤维素纸浆制成的牛皮纸由于其良好的绝缘特性且较为经济而被广泛用作油浸式变压器中的固体电绝缘物。然而，该纤维素聚合物易于因长期暴露于高温而水解。通过共混高温合成纤维与纤维素纸浆能够改善热稳定性以及机械强度。加入聚合物粘合剂以有利于合成纤维与纤维素纸浆之间的粘结。然而，在纸材加工期间以及在高温运行时其与变压器线圈接触的使用期间，聚合物粘合剂可导致纸材中的不均匀性和粘着问题。因此期望制备出一种具有改善的热稳定性和机械强度的用于电绝缘的纸材，同时降低其在加工和最终使用期间的粘着性。专利技术概述本专利技术涉及多层结构，其包括：(a)包含芳族聚酰胺和纤维素的第一层，其中(i)所述芳族聚酰胺以0至50重量％的絮状物和50至100重量％的纤条体的量作为间位芳族聚酰胺存在，(ii)所述纤维素以纤维素纸浆纤维形式存在，并且(iii)所述芳族聚酰胺以16至75重量％的量存在，并且所述纤维素以25至84重量％的量存在，所述百分比是基于所述芳族聚酰胺和纤维素计的；和(b)包含纤维素纸浆纤维的第二层，前提条件是所述第二层不包含芳族聚酰胺。本专利技术的其他实施方案在第二层的不面向第一层的一侧上包括一个或多个附加层，即附加层不位于第一层和第二层之间。如果存在至少三个或四个层，则认为第一层表示某个构造中的外层。任何附加层均可具有第一层和第二层的构造。四层构造的实例包括第一层和第二层的组合物(按任何顺序)。上述多层构造为一种适用于具有电导体的装置的电绝缘物。优选的是用于变压器中。专利技术详述在本公开中，使用了术语“层”。然而，在某些情况下，所述层可被描述为“纸材”。纸材一般将具有不大于1.0毫米的厚度。因此，在优选的用途中，所公开的层将各自具有不大于1.0毫米的厚度。多层构造中所需的第一层为包括芳族聚酰胺和纤维素的层，其中(i)所述芳族聚酰胺以0至50重量％的絮状物和50至100重量％的纤条体的量作为间位芳族聚酰胺存在，(ii)所述纤维素以纤维素纸浆纤维形式存在。如本文所用，术语“芳族聚酰胺(aramid)”是指芳族聚酰胺(aromatic polyamide)，其中至少85％的酰胺(-CONH-)连接基直接连接到两个芳族环。任选地，可将添加剂用于芳族聚酰胺并且可分散在整个聚合物结构中。已发现，按重量计至多达约10％的其他聚合材料能够与芳族聚酰胺共混。还发现能够使用共聚物，所述共聚物具有多达10％的取代芳族聚酰胺的二胺的其他二胺或多达10％的取代芳族聚酰胺的二甲酰氯的其他二甲酰氯。间位芳族聚酰胺为其中酰胺连接基相对于彼此处在间位的那些芳族聚酰胺。一种优选的间位芳族聚酰胺为聚(间苯二甲酰间苯二胺)。如本文所用，术语“絮状物”是指被切割成短的长度且通常用于制备湿铺纸片的纤维。通常，絮状物具有3毫米至20毫米的长度。优选3毫米至7毫米的长度。絮状物通常通过使用本领域熟知的方法将连续纤维切割成所需长度来产生。如本文所用，术语“纤条体”是指非粒状、纤维质或膜状颗粒，其中它们的三维尺寸中的至少一维尺寸相对于最大尺寸具有微小的量值。这些颗粒能够通过使用非溶剂在高剪切下沉淀聚合材料的溶剂来制备。纤条体具有在0.2mm至1mm范围内的最大尺寸长度，其中长度与宽度的长宽比为5∶1至10∶1。厚度尺寸为大约几分之一微米，例如0.1微米至约1.0微米。纤条体在被干燥之前可按润湿状态使用，并且能够被沉积为形成组件的纸材。如果对于间位芳族聚酰胺使用的是絮状物和纤条体的组合，则絮状物与纤条体的优选的重量比在0.5至4.0，更优选0.8至2.0的范围内。术语“纤维素纸浆”是指通过如下方式制备的纤维质纤维素材料：以化学方式或机械方式从木材、纤维作物或废纸中分离出纤维。纤维素纸浆纤维为本专利技术的多层结构的一种所需的组分。优选的纤维素纸浆为未漂白的软木纸浆。另一个要求存在于多层结构的第一层中，即芳族聚酰胺以16至75重量％的量存在，并且纤维素以25至84重量％的量存在，所述百分比是基于芳族聚酰胺和纤维素计的。更优选范围的一个实例为25至50重量％的芳族聚酰胺和50至75重量％的纤维素。所需的第二层包括纤维素纸浆纤维，前提条件是第二层不包含芳族聚酰胺。本专利技术的多层结构通常在常规的造纸机上形成。常规的添加剂可用于第二层的形成，虽然附加的添加剂不是必要的。合适添加剂的实例包括聚合物粘合剂诸如聚乙烯基醇、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚脲、聚氨酯、三聚氰胺甲醛和聚酯。如果与所需第一层和第二层结合地使用一个或多个附加层，则能够获得改善的性能。希望在附加构造中第一层为外层。另一个附加层可具有第一层的组成(具有相同或不同的芳族聚酰胺/纤维素比率)或不具有芳族聚酰胺的第二纤维素层可与第二层相同或不同。本专利技术的多层结构能够用作电绝缘纸材，并且该结构尤其适用于制造变压器，即通过感应耦合的导体(变压器线圈)将电能从一个电路传递至另一个电路的装置。合适的变压器包括大型变压器，包括具有处理至少200kVA且更一般地至少400kVA容量的变压器。此类大型变压器通常将包含油，这是人们熟知的。优选地，当电绝缘纸材包裹在变压器的导电线圈周围时，绝缘纸材的第一含芳族聚酰胺层邻近线圈定位。期望第一含芳族聚酰胺层中不含聚合物粘合剂以防止粘附并在使用期间减少多层结构的热降解。测试方法在下文所提供的实施例中使用了以下测试方法。根据ASTM D 645和ASTM D 645-M-96测量并按g/m2报告基重。根据ASTM D 646-96测量并按mm报告厚度。根据ASTM D 828-93用2.54cm宽的测试样品和18cm的隔距来测量并按MPa报告拉伸强度。根据ASTM D 2413进行老化研究。将单一温度单元老化系统放置在160℃下的具有氮填充的顶部空间的常规实验室烘箱中并持续340至2,720小时。油浸渍是通过如下方式进行的：将测试样本在115±5℃的温度和75Pa(0.5托)或更小的绝对压力下彻底干燥至少16小时，随后在大气压下暴露于油中8小时或更长时间以便使纸材完全浸渍在油中。根据ISO 5267/2和TAPPI T227测量并按ml报告加拿大标准游离度。根据ISO 5267/1测量并按ml报告肖伯-黎格勒游离度。使用常规的纸材制造技术制备了多层的纸材结构。比较实施例A两层的纸材结构由两个100重量％的纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.29 US 12/8258101.多层结构，包括：
(a)包含芳族聚酰胺和纤维素的第一层，其中
(i)所述芳族聚酰胺以0至50重量％的絮状物和50至100重
量％的纤条体含量作为间位芳族聚酰胺存在，
(ii)所述纤维素以纤维素纸浆纤维形式存在，并且
(iii)所述芳族聚酰胺以16至75重量％的量存在，并且所述纤
维素以25至84重量％的量存在，所述百分比是基于所述
芳族聚酰胺和纤维素计的；和
(b)包含纤维素纸浆纤维的第二层，前提条件是所述第二层不包含
芳族聚酰胺。
2.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述芳族聚酰胺为聚(间苯二
甲酰间苯二胺)。
3.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述第一层不包含聚合物粘合
剂。
4.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述第一层包含25至50重量
％的芳族聚酰胺和50至75重量％的纤维素。
5.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述第一层包含以0.5至4.0
的重量比存在的絮状物和纤条体。
6.根据权利要求5所述的多层结构，其中所述重量比为0.8至2.0。
7.根据权利要求1所述的多层结构，所述多层结构具有至少一个附加
层，所述附加层包括：
(a)包含芳族聚酰胺和纤维素的层，其中
(i)所述芳族聚酰胺以0至50重量％的絮状物和50至100重
量％的纤条体含量作为间位芳族聚酰胺存在，
(ii...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR莱维特，BS康，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：
国别省市：