[發明專利]一種提高纖維素絕緣紙擊穿強度的改性方法及絕緣紙

無效

• 申請號: 201210234537.5
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102723152A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 袁媛;廖瑞金;楊麗君;李劍;吳高林;吳偉強;柏舸;貢春艷
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01B19/00
• 分類號: H01B19/00;H01B17/56;H01F27/32
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技術領域

本發明涉及的是一種提高纖維素絕緣紙擊穿強度的改性方法及絕緣紙。

背景技術

變壓器是電力系統中的核心設備，油紙絕緣體系在變壓器中起主要的絕緣作用，絕緣紙和變壓器油在長期運行過程中受到電、熱等因素影響發生老化，引起變壓器絕緣性能下降，會引發變壓器主絕緣或縱絕緣故障。油紙絕緣老化過程是不可逆的，其性能好壞直接決定變壓器的使用壽命。變壓器使用的油浸紙俗稱牛皮紙，主要成分是天然纖維素，上世紀90年代就被廣泛用在油浸式電力設備中，牛皮紙因為它低廉的價格和初始時不錯的機械強度和電氣強度，使得牛皮紙一直以來是絕大多數油浸式變壓器中首選絕緣材料。

然而，天然纖維素聚合物在變壓器運行過程中易發生熱降解、氧化降解和水解，生成小分子物質，聚合度減小從而使機械強度降低，影響變壓器的運行安全。通過對天然纖維素絕緣紙進行改性，提高絕緣紙的擊穿電壓和降低其相對介電常數從而延緩其老化就成為一個重要的課題。目前比較成熟的對天然纖維素絕緣紙改性的方法有兩種，其中之一就是對紙漿進行化學改性，使絕緣紙主要成分纖維素中吸水基團羥基被更穩定的基團代替，如氰乙化、乙酰化。絕緣紙的機械強度主要來自于纖維素鏈自身的強度和纖維素鏈之間的氫鍵連接。當纖維素中的親水性基團羥基被取代后，纖維素鏈上的羥基變少，纖維素鏈之間的連接將被破壞，導致成紙時機械強度下降，這是氰乙化、乙酰化絕緣紙最大的缺點。第二種方法是在絕緣紙中添加熱穩定劑，熱穩定劑與水分、酸等影響絕緣紙老化的成分反應，從而保護絕緣紙使其降解減緩。所加熱穩定劑主要是胺類化合物，雙氰胺就是常用熱穩定劑之一。由于絕緣紙所加穩定劑沒有影響纖維素中成鍵羥基，添加穩定劑后的絕緣紙與化學改性的絕緣紙相比較初始機械強度的變化是可以忽略不計的。因此，現今正在運行的變壓器絕大多數采用的是用第二種方法進行改性的絕緣紙。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足提供一種提高纖維素絕緣紙擊穿強度的改性方法及絕緣紙。

本發明采用如下技術方案：

一種提高纖維素絕緣紙擊穿強度的改性方法，以絕緣紙漿重量為基準，加入6％-10％的MMT乙醇混合溶液，在纖維解離器中攪拌、解離，攪拌時間為3-30mins；所述的MMT乙醇混合溶液制備方法為：將蒙脫土以1：100的質量比例溶于無水乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌10min，得MMT乙醇混合溶液。

根據上述方法制備的新型絕緣紙的工頻擊穿電壓為：53.5kv/mm～56.9kv/mm，提高了6.4％～13.1％(空白紙擊穿電壓為50.3kv)；工頻相對介電常數為：2.29～2.42，降低了4.3％～9.5％(空白紙的介電常數為2.53)。

具體實施方式

以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。

本發明的提高纖維素絕緣紙擊穿強度的改性方法，包括以下步驟：

(1)打漿

漿料在抄造成紙前，需進行打漿，經過打漿機的機械處理，使纖維經受機械力的作用而產生切斷、壓潰、潤脹和細纖維化等變化，本試驗打漿度一般控制在40°SR左右，得絕緣紙漿。

(2)制備蒙脫土(MMT)

將蒙脫土(MMT)以1∶100的質量比例溶于無水乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌10min，得MMT乙醇混合溶液。

(3)解離及添加MMT乙醇混合溶液

以絕緣紙漿重量為基準，加入6％-10％的MMT乙醇混合溶液，在纖維解離器中，以3000rpm的攪拌速率解離，攪拌時間為3-30mins。

(4)抄造

在經過濾水(制片成型)、揭紙和紙片烘干后得到120g/m²的新型絕緣紙(手抄片)。

(5)手抄片浸油

將手抄片剪成直徑4cm的圓片，放入不同玻璃瓶中。之后放入90oC的真空室中干燥48小時，再將真空室溫度降到40oC，并向瓶中加入絕緣油，真空環境下干燥24小時，得到浸油絕緣紙用于測試擊穿電壓。

實施例1

絕緣紙漿中加入的MMT乙醇混合溶液為6％，MMT乙醇混合溶液與絕緣紙漿的攪拌時間為3min。

實施例2

絕緣紙漿中加入的MMT乙醇混合溶液為9％，MMT乙醇混合溶液與絕緣紙漿的攪拌時間為3min。

實施例3

絕緣紙漿中加入的MMT乙醇混合溶液為9％，MMT乙醇混合溶液與絕緣紙漿的攪拌時間為5min。

實施例4