[發明專利]一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法

有效

• 申請號: 202010795550.2
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111945478B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 趙麗君;周立春;劉文;李彥波;史賀
• 申請（專利權）人: 中國制漿造紙研究院衢州分院
• 主分類號: D21H27/12
• 分類號: D21H27/12;D21H13/26;D21H17/69;D06M10/02;D06M101/36
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本發明公開了一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，屬于制漿造紙、高分子材料和電氣絕緣材料技術領域。本發明通過等離子體處理芳綸和納米云母粉，改變了等離子體處理芳綸和納米云母粉的表面性能，使芳綸和云母更容易分散和結合，制備出了芳綸納米云母互包裹混合液的制備，突破了云母界面與芳綸界面結合強度弱的局限，從而獲得耐高溫、耐電暈、高機械強度和高電氣強度的高性能芳綸納米云母絕緣紙。高性能芳綸納米云母絕緣紙的制備對國家重點行業的發展具有重要的作用，同時對打破國外芳綸云母絕緣紙的壟斷具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法和技術，屬于制漿造紙和電氣絕緣材料技術領域。

背景技術

高性能芳綸云母絕緣紙主要用作高壓/變頻電機和牽引電機等的高端電氣絕緣材料，其主要原料有芳綸纖維和云母粉。這些大型發電機組、高壓電機和牽引機主要應用于航空航天工業、國防工業、汽車工業等，對國家重點行業的發展具有重要的作用，同時，國內芳綸納米云母絕緣紙的制備對打破國外芳綸云母絕緣紙的壟斷具有重要意義。

芳綸是一種新型高科技化學合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長等優良性能。芳綸主要分為鄰位、間位、對位三種。據現有資料研究表明，鄰位芳綸無商業價值，鄰位和間位芳綸具有較高的商業價值。目前，芳綸1313(聚間苯二甲酰間苯二胺纖維)和芳綸1414(聚對苯二甲酰對苯二胺纖維)已經實現產業化，芳綸1313具有短切纖維、沉析纖維和漿粕等形式。芳綸云母紙的生產廠家主要有美國的Dupont公司、日本的Teijin公司和德國的Acordis公司等。

云母是一種非金屬礦物，主要成分是含水鋁硅酸鹽，有金云母、白云母、合成云母等，其中白云母應用最為廣泛。白云母具有優異的絕緣性能、耐高溫性能、透明度、防水性能、化學穩定性等。

目前的市場上有純芳綸紙和純云母紙，純芳綸紙強度高、介電性能和化學穩定性好，但耐電暈性差。純云母紙耐電暈性能好，但需玻璃布和粘膠劑補強，并且使用的云母粉顆粒較大。但是芳綸云母紙目前國內沒有自主研發的成品，只能依靠國外進口，國內市場被杜邦壟斷。結合兩種原料的特性，芳綸云母紙兼具耐高溫、耐電暈和優異的強度性能，是一款高性能絕緣材料。但是現有關于芳綸云母絕緣紙的的專利，由于受到云母粒徑的限制，以及云母和芳綸界面結合的限制，仍然為達到高端領域使用的要求。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，該方法生產的高性能芳綸納米云母絕緣紙具有耐高溫、耐電暈、高機械強度和高電氣強度等特點。等離子處理后，芳綸纖維表面引入了-COOH、-OCH和-OH極性官能基團，改變了材料的表面組成，提高了芳綸纖維表面的親水性，同時由于-COOH、-OCH和-OH并沒有接枝引進永久親水官能團，所以具有暫時親水性，并不影響成紙后的電氣強度。納米云母粉的使用使其沉降速度大幅度減低，利于分散。納米云母粉再經過等離子處理后，由于受到粒子撞擊，比表面增大，更進一步地提高云母粉顆粒的均勻分散性，使納米云母顆粒包裹在芳綸表面。芳綸纖維云母難分散的問題以及有機芳綸纖維和無機云母顆粒的界面結合問題得到很好地解決，從而制得出高性能芳綸納米云母紙。

為了實現上述目的，本發明主要采用以下步驟方案。

一、制備改性芳綸纖維A：將芳綸纖維用溫水洗滌，得到芳綸纖維原料；然后將芳綸纖維原料在等離子體裝置中處理，得到改性的芳綸纖維A，等離子體裝置的處理條件：功率400～800W，氣壓1200～1700kPa，時間2～10min，空氣氣氛或純氧氣氛；將處理后的纖維密封貯存，一周內使用。

一中所述芳綸纖維為聚對苯二甲酰對苯二胺纖維和聚間苯二甲酰對苯二胺纖維一種或者二者混合，混合質量比為0~1:1其纖維的長度為0.01~8mm，洗滌溫水的溫度為30~100℃，洗滌時間10min~60min。

一中所述的等離子體裝置的放電方式為亞大氣輝光或射頻低溫等離子體裝置。