[发明专利]一种耐高温型绝缘纸的制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温型绝缘纸的制备方法，属于绝缘纸材料技术领域。本发明将聚酰亚胺共混氮化硅通过静电纺丝制备出聚酰亚胺纤维，以丙烯为碳源，FeCl₃·6H₂O为催化剂，采用化学气相沉积法在聚酰亚胺纤维上原位气相生长碳纤维，和针叶木硫酸盐木浆混合，通过打浆、湿法成型制备出一种耐高温型绝缘纸；聚酰亚胺纤维具有高强高模性、低吸水性、耐高温性、优良的耐辐射性、优异的抗氧化和耐酸腐蚀性能以及优良的介电性能；碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量，使得制备出的绝缘纸具有良好的耐高温性能和强度性能。

技术领域

本发明涉及一种耐高温型绝缘纸的制备方法，属于绝缘纸材料技术领域。

背景技术

电气绝缘材料是现代电机设备中的重要材料，广泛地应用在牵引电机、高压发电输电设备以及电器电子，家电，新能源等领域。随着工业技术的高速发展，铁路电气化进程加快，高压直流输电技术高速发展，国家电网的不断建设，大型电机设备逐渐趋向于特高电压、大容量、体积小、重量轻、运行可靠等方向，相应地对各类电气绝缘材料的安全可靠性提出了更高的要求，尽可能地满足绝缘材料经常在高温，电击，机械各种恶劣环境中的应用。

按绝缘材料的形态分类，绝缘材料可以分为气体、液体、固体三类。纸质绝缘材料属于固体绝缘材料，广泛用于电线电缆、变压器和电容器等电气设备中，是非常重要的绝缘材料。近年来，随着电能装机容量的增加，传统纤维素绝缘纸已经无法满足电力系统的需求，耐高压高温绝缘纸成为研究的热点。

从制备原料的角度出发，绝缘纸分为植物纤维绝缘纸、矿物纤维绝缘纸和合成纤维绝缘纸三类。

早在19世纪90年代，天然植物纤维绝缘纸就已经被广泛应用于电力设备中了。20世纪60年代后，升级绝缘纸在国外开始使用。升级绝缘纸是利用化学方法对纤维素进行改性，或者通过添加热稳定剂制备得到的。其中，添加胺类稳定剂的绝缘纸即抗老化又具有良好的机械性能，此法已被广泛使用。后来，出现了复合植物纤维绝缘纸。近年来，随着纳米技术的发展，纳米绝缘材料取得了很大的发展，绝缘性能有明显的改善。如今虽然绝缘材料得到了较大的发展进步，但植物纤维绝缘纸具有机械性能和电气性能优良、尺寸易控、环境友好和价格低等优点，仍是某些变压器的最佳绝缘材料。植物纤维绝缘纸最大耐温极限为130℃，作为B级绝缘纸广泛用于电机马达，变压器，绕线管，电容器等。

矿物纤维绝缘纸是矿物纤维或无机物经热熔抄制而成，可分为云母纸、玻璃纤维纸和陶瓷纤维纸等。云母纸普遍应用于电气设备的导线绝缘和线圈匝间绝缘等，显著提高了电气设备的工作性能。20世纪50年代左右，开始对云母带进行研究。云母带具有更高的拉伸强度和更好的绕包性，是大电机难以替代的主绝缘材料。此外，将云母纸经有机硅树脂浸渍，复合、压制还可制成云母板产品，该产品具有良好的耐热性能和较好的电气绝缘性能，适用作电机槽绝缘及匝间绝缘。用于电器绝缘的玻璃纤维通常是无碱玻璃，玻璃纤维具有强度高、绝缘好、耐高温、吸湿低和耐腐蚀等优异特性。但玻璃纤维表面光滑，提高玻璃纤维纸强度的方法如下：添加胶黏剂，配抄化学木浆或者绝缘性能比较好的化学纤维，将玻璃纤维纸与玻璃纤维布、桑皮纸、无纺布等多孔薄材料进行双面或单面复合。陶瓷纤维纸具有强度性能和绝缘性能好、耐侵蚀、导热系数低、柔韧性能佳、便于加工和安装等特点。3M公司是生产矿物纤维绝缘纸的典型代表。3MIPT系列产品作为陶瓷质无机纤维绝缘纸，主要由陶瓷微纤维、玻璃纤维、无机填料和耐高温有机黏结剂经造纸和高温辊压而成。

上世纪50年代，随着石油工业的发展，合成纤维得到迅速发展，并广泛应用于造纸工业，出现了聚芳酰胺纤维纸、聚酯纤维纸、聚噁二唑纤维纸，以及聚砜纤维纸等，这些合成纤维纸具有良好的强度性能、电气性能和耐高温性能。其中，芳纶纤维绝缘纸的应用研究最为普便，最为成功。