本發(fā)明涉及芳綸紙，尤其是一種芳綸絕緣紙、制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著科技進(jìn)步，電力系統(tǒng)發(fā)展電子化、智能化，致使核心電氣設(shè)備高頻變壓器面臨高頻化、高功率密度、小型輕量化的挑戰(zhàn)，尤其與高頻變壓器聯(lián)接的電力變換器突破瓶頸，頻率可達(dá)100khz，甚至更高，致使高頻變壓器匝間絕緣將面臨更嚴(yán)重的場強(qiáng)集中與散熱問題，導(dǎo)致匝間絕緣提前失效。芳綸紙作為高頻變壓器的主要絕緣材料，容易出現(xiàn)局部放電和局部高溫，致使高頻變壓器絕緣提前失效。因此，國內(nèi)通過多種方式提升芳綸絕緣紙的性能，降低芳綸絕緣紙的成本。植物纖維素具有高長徑比和大比表面積，表面豐富的羥基可以與多種物質(zhì)結(jié)合，可以替代部分芳綸纖維，提高性能。但是，纖維素纖維和芳綸纖維直接復(fù)合性能不佳。此外，在高電壓條件下，纖維素易燃，且容易出現(xiàn)電樹枝劣化等問題，這嚴(yán)重影響著芳綸絕緣紙的機(jī)械性能和安全性能。

2、目前，高性能芳綸絕緣紙主要來源于國外，成本高，且技術(shù)封鎖。因此，針對以上不足，得到耐高頻局放、耐高溫，具有綜合優(yōu)異性能的芳綸纖維復(fù)合絕緣紙是我們目前努力的方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種芳綸絕緣紙、制備方法與應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種芳綸絕緣紙的制備方法，包括以下步驟：

3、(1)將間位芳綸短切纖維用處理劑a清洗至中性，得到混合溶液，用聚丙烯酸鈉疏解混合溶液，得到漿料懸浮液；所述處理劑a為硼酸鹽緩沖液、硼酸緩沖液中的至少一種，所述處理劑a的ph值為8.0-11.2；

4、(2)將纖維素加入氨基磺酸溶液中分散，加熱反應(yīng)后冷卻、離心沉淀、洗滌，得到活化纖維素；

5、(3)將處理劑a、聚乙烯醇和步驟(2)中得到的活化纖維素混合，攪拌分散，得到纖維素復(fù)合漿料；

6、(4)將步驟(1)中得到的漿料懸浮液、步驟(3)中得到的纖維素復(fù)合漿料混合分散，得到混合漿料，經(jīng)脫水成型、抄造，得到所述芳綸絕緣紙。

7、本發(fā)明利用處理劑a處理間位芳綸短切纖維，經(jīng)處理劑a處理后，芳綸纖維表面分子鏈的酰胺鍵發(fā)生微量水解，生成羧基與氨基，可與纖維素表面的羥基形成氫鍵，且處理劑a對間位芳綸短切纖維的處理會改變其微觀形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)，間位芳綸短切纖維光滑表面會出現(xiàn)一些球狀微結(jié)構(gòu)，表面粗糙度明顯增加。處理劑a對間位芳綸短切纖維的處理，可以進(jìn)一步增強(qiáng)間位芳綸短切纖維之間的交聯(lián)。

8、本發(fā)明利用處理劑a和氨基磺酸共同處理纖維素，氨基磺酸中的-nh2鍵可以和植物纖維上的-oh鍵形成新的氫鍵，加強(qiáng)纖維素分子之間的相互作用力，增強(qiáng)纖維素的強(qiáng)度和韌性，同時，增強(qiáng)纖維素的熱穩(wěn)定性。

9、發(fā)明人在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，利用處理劑a和氨基磺酸共同處理過的纖維素，和處理劑a處理過的間位芳綸短切纖維聯(lián)合使用，可以得到機(jī)械性能優(yōu)異，同時耐高頻局放、耐高溫的芳綸絕緣紙。

10、發(fā)明人在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ph大于8時，更有利于硼元素在芳綸纖維表面分布，改善芳綸纖維在溶液中的分散性情況；但是ph過高，大于11.2時，硼元素富集，影響其表面的羧基、氨基與纖維素表面的羥基形成氫鍵。因此，當(dāng)ph在8.0-11.2之間時，芳綸纖維在成紙中分散效果好，且不影響表面基團(tuán)的氫鍵形成，進(jìn)而提升拉伸強(qiáng)度、電氣強(qiáng)度。

11、優(yōu)選地，所述步驟(1)中，所述硼酸鹽緩沖液為硼砂-磷酸二氫鉀緩沖液、硼砂-氯化鈣緩沖液、硼砂-碳酸鈉緩沖液中的一種，所述硼酸緩沖液為硼酸-氯化鉀緩沖液、硼酸-氫氧化鉀緩沖液中的一種。

12、優(yōu)選地，所述步驟(1)中，所述處理劑a在20℃-35℃下處理1h-2h；所述漿料懸浮液中，聚丙烯酸鈉的質(zhì)量百分含量為0.1％-10％，間位芳綸短切纖維的質(zhì)量百分含量為5％-10％，所述疏解在20℃-35℃下處理0.5h-2h。

13、優(yōu)選地，所述步驟(2)中，氨基磺酸溶液采用溶劑1配置，溶劑1為水、n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的至少一種。

14、優(yōu)選地，所述步驟(2)中，所述氨基磺酸溶液的質(zhì)量百分含量為1wt％-15wt％；所述纖維素、氨基磺酸的質(zhì)量比為(10-50)：(1-5)。

15、優(yōu)選地，所述步驟(2)中，所述纖維素為竹漿纖維素、蔗渣漿纖維素、細(xì)菌纖維素、短棉絨纖維素、微晶纖維素中的至少一種。

16、優(yōu)選地，所述分散的時間為5min-60min；所述加熱反應(yīng)的溫度為60℃-100℃，加熱反應(yīng)的時間為1h-24h；所述離心的轉(zhuǎn)速為2000r/min-8000r/min，離心的時間為5min-10min；所述洗滌所用溶劑為水、n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的至少一種。

17、優(yōu)選地，所述步驟(3)中，所述處理劑a、聚乙烯醇、步驟(2)中得到的活化纖維素的質(zhì)量比為處理劑a：聚乙烯醇：步驟(2)中得到的活化纖維素＝(1-30)：(1-10)：(60-98)。

18、優(yōu)選地，所述步驟(4)中，纖維素復(fù)合漿料絕干質(zhì)量為混合漿料絕干質(zhì)量的2％-10％。

19、優(yōu)選地，所述步驟(4)中，混合分散的轉(zhuǎn)速為2500r/min-5000r/min；所述抄造的溫度為100℃-200℃，壓力為8.0mpa-10.0mpa，時間為10min-30min。

20、此外，本發(fā)明提供了所述的芳綸絕緣紙的制備方法制備得到的芳綸絕緣紙。

21、進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了所述的芳綸絕緣紙?jiān)谧儔浩黝I(lǐng)域中的應(yīng)用。

22、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

23、本發(fā)明利用處理劑a處理間位芳綸短切纖維，經(jīng)處理劑a處理后，芳綸纖維表面分子鏈的酰胺鍵發(fā)生微量水解，生成羧基與氨基，可與纖維素表面的羥基形成氫鍵，且處理劑a對間位芳綸短切纖維的處理會改變其微觀形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)，間位芳綸短切纖維光滑表面會出現(xiàn)一些球狀微結(jié)構(gòu)，表面粗糙度明顯增加。處理劑a對間位芳綸短切纖維的處理，可以進(jìn)一步增強(qiáng)間位芳綸短切纖維之間的交聯(lián)。

24、本發(fā)明利用處理劑a和氨基磺酸共同處理纖維素，氨基磺酸中的-nh2鍵可以和植物纖維上的-oh鍵形成新的氫鍵，加強(qiáng)纖維素分子之間的相互作用力，增強(qiáng)纖維素的強(qiáng)度和韌性，同時，增強(qiáng)纖維素的熱穩(wěn)定性。

25、發(fā)明人在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，利用處理劑a和氨基磺酸共同處理過的纖維素，和處理劑a處理過的間位芳綸短切纖維聯(lián)合使用，可以得到機(jī)械性能優(yōu)異，同時耐高頻局放、耐高溫的芳綸絕緣紙。

技術(shù)特征：

1.一種芳綸絕緣紙的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的芳綸絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述硼酸鹽緩沖液為硼砂-磷酸二氫鉀緩沖液、硼砂-氯化鈣緩沖液、硼砂-碳酸鈉緩沖液中的一種，所述硼酸緩沖液為硼酸-氯化鉀緩沖液、硼酸-氫氧化鉀緩沖液中的一種。

3.如權(quán)利要求1所述的芳綸絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述處理劑a在20℃-35℃下處理1h-2h；所述漿料懸浮液中，聚丙烯酸鈉的質(zhì)量百分含量為0.1％-10％，間位芳綸短切纖維的質(zhì)量百分含量為5％-10％，所述疏解在20℃-35℃下處理0.5h-2h。

4.如權(quán)利要求1所述的芳綸絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述氨基磺酸溶液的質(zhì)量百分含量為1wt％-15wt％；所述纖維素、氨基磺酸的質(zhì)量比為(10-50)：(1-5)。

5.如權(quán)利要求1所述的芳綸絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述處理劑a、聚乙烯醇、步驟(2)中得到的活化纖維素的質(zhì)量比為處理劑a：聚乙烯醇：步驟(2)中得到的活化纖維素＝(1-30)：(1-10)：(60-98)。

6.如權(quán)利要求1所述的芳綸絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，纖維素復(fù)合漿料絕干質(zhì)量為混合漿料絕干質(zhì)量的2％-10％。

7.如權(quán)利要求1所述的芳綸絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，混合分散的轉(zhuǎn)速為2500r/min-5000r/min；所述抄造的溫度為100℃-200℃，壓力為8.0mpa-10.0mpa，時間為10min-30min。

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的芳綸絕緣紙的制備方法制備得到的芳綸絕緣紙。

9.如權(quán)利要求8所述的芳綸絕緣紙?jiān)谧儔浩黝I(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種芳綸絕緣紙、制備方法與應(yīng)用，涉及芳綸紙技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用處理劑A和氨基磺酸共同處理過的纖維素，和處理劑A處理過的間位芳綸短切纖維聯(lián)合使用，可以得到機(jī)械性能優(yōu)異，同時耐高頻局放、耐高溫的芳綸絕緣紙。

技術(shù)研發(fā)人員：彭磊,李智,付強(qiáng),錢藝華,王青,趙一楓,林木松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9