一种耐热老化的芳纶绝缘纸及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐热老化的芳纶绝缘纸及其制备方法，芳纶绝缘纸按质量份包括35～55份的间位芳纶短切纤维、45～65份的间位芳纶沉析纤维以及添加量为纤维绝干质量2～6％的抗金属老化剂。芳纶绝缘纸的制备方法包括(1)将间位芳纶沉析纤维加入水中打浆分散后制得沉析纤维浆料，将间位芳纶短切纤维加水分散后制得短切纤维浆料；(2)将沉析纤维浆料和短切纤维浆料混合均匀，制得间位芳纶纤维混合浆料；(3)将间位芳纶纤维混合浆料和抗金属老化剂混合后送入长网纸机，经脱水、压榨、烘干、热压后制得芳纶绝缘纸。本发明专利技术的芳纶绝缘纸的耐击穿强度、机械强度，以及与金属接触时的耐热老化性能都性能优良，且制备方法简便，便于大规模工业化生产。工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种耐热老化的芳纶绝缘纸及其制备方法


[0001]本专利技术属于芳纶材料领域，尤其涉及耐热老化芳纶绝缘纸及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电网不断升级换代和电力电子设备朝着集成化快速发展，设备中的散热量急剧增大，对其主绝缘材料的耐热老化性能、阻燃性能等提出了更高的要求。普通芳纶纸的抗张强度、断裂伸长率、撕裂度均偏低，绕包时容易出现断带现象，极大影响生产效率，还可能致使绝缘结构失效。因而需要开发一种高性能的芳纶绝缘纸以满足其导线绕包应用需求并实现其工程化制备。
[0003]目前关于向芳纶纸中添加添加剂以提升耐热老化性能的报道有不少，通过选择合适的功能性粉末可提高其介电性能或耐黄变性能或在空气中的耐热老化性能等，专利CN201110032074.X在间位芳纶浆粕的制备阶段添加硅石、粘土、炭黑、氧化钛、氧化锆以及树脂类功能性粉末，改善了间位芳纶纸基材料的抗老化性，但是该方法所加入的功能性粉末常常对纸基材料的机械性能有严重的副作用。专利CN201610769755.7在短切纤维的制备阶段添加氧化铝、氧化钯、氧化钛、氧化锆、氧化铋中的一种或多种，改善了芳纶纸基材料的白度、阻燃性能、抗光老化以及空气中的抗热老化性能，但该方法成形器内部采用超声波分散，由于超声波的电磁波振动比较弱，仅可以分散少量的浆料，不适用工业大生产。专利CN201710360867.1在间位芳纶浆粕的制备阶段添加铋氧化物或铋氢氧化物，解决芳纶纸热压过程在空气中容易被氧化而使纸张表面发黄，出现白斑，气泡或黑斑等纸病的缺点，但该专利技术采用8/>‑
12mm的芳纶短切纤维，纤维的絮聚与其长度的平方呈正比，因此很难实现匀度好的芳纶纸的制备，尤其是基于成形浓度较高的长网纸机时。此外，这3项专利均是基于斜网的添加型间位芳纶纸的制备，添加剂只适合在纤维制备过程中加入，造成制备过程复杂，且溶剂回收效率降低。若直接在成形网前加入会因为浆料成形浓度低而导致添加剂留着率很低，无法实现工业化生产。斜网纸机脱水区短，脱水速度快，成纸易出现通孔缺陷，且无法使用大比表面积的沉析纤维进行成形，不能发挥薄膜状沉析纤维所具有的密封特性，制备的芳纶纸击穿强度偏低；同时斜网纸机脱水量大，车速一般低于50m/min，导致生产效率也低。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题，提出了一种导线绕包用的耐热老化的芳纶绝缘纸及其制备方法，以提高芳纶绝缘纸的击穿强度、机械强度，重点改善芳纶纸与金属接触时的耐热老化性能。
[0005]本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种耐热老化的芳纶绝缘纸，按质量份包括35～55份的间位芳纶短切纤维、45～65份的间位芳纶沉析纤维以及抗金属老化剂；所述抗金属老化剂的添加量为所述间位芳纶短切纤维和所述间位芳纶沉析纤维两种纤维的绝干质量的2～6％。
[0007]本专利技术通过研究发现通过控制抗金属老化剂原料与所述间位芳纶短切纤维和所述间位芳纶沉析纤维两种纤维的组合模式及配比，除了可以提高芳纶绝缘纸的抗老化性能以外，更使得芳纶绝缘纸能够耐受与金属材料接触时传热导致的老化。因为电器设备工作时大量的热量从导线传递到绝缘材料中，加上铜、铝等金属本身有催化芳纶纸降解的作用，这种工况下导线绕包用芳纶纸不仅要保证其在空气中的热老化性能，更重要的是需提高其与金属接触时的热老化性能，从而保证绝缘结构系统安全的同时并延长其使用寿命。
[0008]作为上述技术方案的优选，所述抗金属老化剂为含锑或铋的硝酸类化合物、氢氧化类化合物、氧化类化合物的一种或多种。
[0009]作为上述技术方案的优选，所述抗金属老化剂为氧化锑或氧化铋。
[0010]基于同一技术思路，本专利技术还提供一种上述耐热老化的芳纶绝缘纸的制备方法，制备过程包括以下步骤：
[0011](1)将间位芳纶沉析纤维加入水中打浆分散后制得沉析纤维浆料，将间位芳纶短切纤维加水分散后制得短切纤维浆料；
[0012](2)将沉析纤维浆料和短切纤维浆料混合均匀，制得间位芳纶纤维混合浆料；
[0013](3)将间位芳纶纤维混合浆料和抗金属老化剂混合后送入长网纸机，经脱水、压榨、烘干、热压后制得芳纶绝缘纸。
[0014]作为上述技术方案的优选，所述间位芳纶沉析纤维的比表面积在80m2/g以上，且长度在2.0mm以上的间位芳纶沉析纤维占比小于10％；间位芳纶沉析纤维的打浆度为70～90
°
SR。间位芳纶沉析纤维的打浆度为此范围能够保障沉析纤维膜状结构，保证起到很好的粘结包裹作用，使得产品电气强度和力学性能优异；还能避免网布脱水困难，影响纸张匀度，避免对纸张性能产生不利影响。
[0015]作为上述技术方案的优选，所述间位芳纶短切纤维采用干法纺丝制备，纤度为1.5～2.5D，长度为4～7mm，断裂强度≥4.0g/D，断裂伸长率为40～60％。
[0016]作为上述技术方案的优选，所述制备过程(3)中的间位芳纶纤维混合浆料和抗金属老化剂混合后送入长网纸机时的上网浓度为0.05～0.3％。
[0017]作为上述技术方案的优选，所述抗金属老化剂的添加量为间位芳纶纤维混合浆料中纤维绝干质量的5～15％。
[0018]作为上述技术方案的优选，所述制备过程(3)中的抗金属老化剂是先将抗金属老化剂加入水中经粗磨、精磨后控制其粒径D90≤10μm，在水中的分散浓度5～30％，采用不锈钢U型桨，搅拌速率不小于200rpm，制成抗金属老化剂分散液。
[0019]作为上述技术方案的优选，所述制备过程(3)中的长网纸机的车速为100～300m/min；热压采用电磁诱导高温辊压机，预热温度150～250℃，加热温度为310～330℃，线压力为150～350kN/m，辊速为20～50m/min。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0021]1.本专利技术通过将间位芳纶沉析纤维与间位芳纶短切纤维混合并添加抗金属老化剂来制备芳纶绝缘纸，使得制备的绝缘纸更耐受金属传热导致的老化。本专利技术首次对芳纶绝缘纸与金属接触时热老性能进行了研究，之前针对芳纶纸的耐热老化性能研究均是在空气中。间位芳纶采用大比表面积的沉析纤维和力学性能折中的短切纤维，充分利用各自纤维的性能优点，使得制备的芳纶绝缘纸的机械强度和介电性能综合性能优异，明显减少了
绕包时断带现象的出现。本专利技术的芳纶绝缘纸与不含抗金属老化剂的芳纶纸相比，280℃与铜接触老化时，其使用寿命(以纸张抗张强度降为原始值的50％为寿命终点)明显提高。
[0022]2.本专利技术的芳纶绝缘纸制备方法通过在含有沉析纤维浆料和短切纤维浆料的间位芳纶纤维混合浆料中添加抗金属老化剂，并且混合后直接加入到纸机流送系统，通过长网纸机成形，抗金属老化剂在纸张中的留着率高，实现导线绕包用芳纶纸的工程化制备。该方法简单，不需额外消耗溶剂，经济环保，生产效率高，便于大规模工业化生产。抗金属老化剂采用粗磨、精磨相结合的方式，通过控制分散浓度、研磨时间和搅拌速度，制备了粒径小而均匀的添加剂，且不易沉降。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐热老化的芳纶绝缘纸，其特征在于，按质量份包括35～55份的间位芳纶短切纤维、45～65份的间位芳纶沉析纤维以及抗金属老化剂；所述抗金属老化剂的添加量为所述间位芳纶短切纤维和所述间位芳纶沉析纤维两种纤维的绝干质量的2～6％。2.根据权利要求1所述的芳纶绝缘纸，其特征在于，所述抗金属老化剂为含锑或铋的硝酸类化合物、氢氧化类化合物、氧化类化合物的一种或多种。3.根据权利要求2所述的芳纶绝缘纸，其特征在于，所述抗金属老化剂为氧化锑或氧化铋。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述的芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，制备过程包括以下步骤：(1)将间位芳纶沉析纤维加入水中打浆分散后制得沉析纤维浆料，将间位芳纶短切纤维加水分散后制得短切纤维浆料；(2)将沉析纤维浆料和短切纤维浆料混合均匀，制得间位芳纶纤维混合浆料；(3)将间位芳纶纤维混合浆料和抗金属老化剂混合后送入长网纸机，经脱水、压榨、烘干、热压后制得芳纶绝缘纸。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述间位芳纶沉析纤维的比表面积在80m2/g以上，且长度在2.0mm以上的间位芳纶沉析纤维占比小于10％；间位芳纶沉析纤维的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，丁娉，宋欢，黎勇，李正胜，刘兴隆，田宗芳，张明，唐莹，罗中尧，
申请(专利权)人：株洲时代华先材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：