涂布法制备芳纶云母纸及纸张性能研究
发布时间：2021-07-19 14:50
芳纶云母纸具有优异的机械强度、柔韧性、耐高温性、绝缘性和耐电晕性,在高压、变频电机和牵引电机等高端电器绝缘领域具有广阔应用前景。通常,芳纶云母纸是由芳纶纤维与云母混合经湿法抄造得到的,但芳纶纤维与云母存在较大的表面性能和密度差异,该方法存在以下几点限制:（1）制备的芳纶云母纸存在界面强度低、两面差大等不足;（2）易于沉降的云母容易造成网布堵塞、浆料混合不匀;（3）芳纶云母纸中存在的大量孔隙影响绝缘性能。尽管纤维和云母的表面改性可在一定程度上缓解上述问题,但工艺复杂性、制备效率和化学污染限制了其产业化进程。因此,寻找简单、高效的芳纶云母纸制备方法是该领域的迫切需求。基于上述背景,本论文采用涂布的方式来解决孔隙调控、云母沉降和网布堵塞等问题,即在芳纶原纸上涂布含有云母的绝缘涂料制备芳纶云母纸,进一步加入纳米填料提高其电气绝缘性能,并研究了涂布法对机械性能和绝缘性能提升的作用机理,以期简化芳纶云母纸制备工艺、提升综合性能。主要研究内容有:首先,采用不同配比的芳纶沉析纤维和芳纶短切纤维制备芳纶原纸,并利用多种胶黏剂涂布在芳纶原纸表面制备了涂布芳纶纸。考察纤维配比和胶黏剂种类对芳纶涂布纸机械性能...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－丨芳纶云母纸混合抄造制备流程??
耐高温性能［５＿??７］。芳纶纸不仅继承了芳纶纤维优异的力学强度、耐高温和绝缘性能，还具有阻燃和灵活??的可设计性［８４］。芳纶纸是由美国的杜邦公司研制成功的，上世纪六十年代投产后，在电??机绝缘、变压器主绝缘、柔软复合绝缘材料等等领域获得了广泛的应用但当前设??备都朝着高压高容量、变频调速方向发展，设备内部会产生高温和局部高压放电，特别??是局部放电产生的电晕会大幅降低芳纶绝缘纸的寿命，最终引发绝缘故障和电器损坏。??因此，提高耐电晕性对芳纶绝缘纸的发展和推广具有重要意义。??图１－２云母的晶体结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｃａ??云母纸是以碎云母鳞片为原料，经湿法成形制备的纸基绝缘材料。云母是一种硅酸??盐矿物，由硅氧四面体和铝氧八面体组成六方环层片状晶体结构，如图１－２所示。这种??结构可以有效阻止电子通过垂直解离面的方向，所以云母纸具有介电常数低、体积和表??面电阻高的特点，同时具备抗电晕／电虎膨胀系数孝耐温性能好等一系列优点［１３＿｜６］。??但纯云母纸得机械强度较低，须采用大量胶黏剂或树脂进行补强，故常见的云母绝缘材??２??
对提高芳纶纤维??的表面活性，促使纤维表面微纤化、帚化较有利，同时辅以硅烷偶联剂改性，可有效的??提高芳纶纤维的表面力，提高材料的强度。ＦａｎｚｈａｎＺｅｎｇＰｌ通过溶胶－凝胶－膜转变过程制??备丫…种以云母为稱底，包含３Ｄ芳族聚酰胺纳米纤维框架的纳米纸，具有高机械强度、??“介屯性能、良好的耐热性（Ｔｇ＝２６８?°Ｃ）、以好的耐溶剂性和阻燃性，特別－足Ｈ有出色??的延展性（接近８０％）和韧性（高达１０９?Ｍ．ｌ，ｎｒ３），分别比传统的云母基材料高山４－２４０??和６－２２０倍，如下图１－４所示。??￣１２０ｌ?Ａ?￣Ｔ??１?６０?，??芝?４０?Ｏｔｈｅｒ?ｌａｙｅｒｅｄ??＾?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??〇?２０?■?Ｌ＿?Ｊ??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０???Ｓｔｒａｉｎ?ａｔ?ｂｒｅａｋ?（％）???图１－４芳纶纳米纤维／云母膜的性能［２８１??Ｆｉｇ．?１－４?Ａｒａｍｉｄ?ｎａｎｏｆｉｂｅｒ?／?ｍｉｃａ?ｆｉｌｍ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?１２８１??本课题组一直致力于高性能芳纶云母纸的研究，相关研究成果：丨＋．耍打：花莉等人１２９１??在２０１０年提出使用沉析芳纶纤维来增强再生云母纸的性能，首先以云母碎片为原料通??过高压水力碎浆制备云母浆料，经过筛选后得到云母良浆，然后将打浆度为３０？５０°ＳＲ??的芳纶沉析纤维加入其中，之后在抄造过程中加入少量分散剂聚氧化乙烯（ＰＥＯ），?Ｍ终??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于涂布法制备高性能芳纶云母绝缘纸的研究[J]. 赵梦雅,谭蕉君,张美云,罗延薇,阮绍卫,梁建涛,吉研博. 绝缘材料. 2020(02)
[2]我国特种涂料发展现状及未来趋势[J]. 仲晓萍. 现代化工. 2019(12)
[3]纳米改性技术在变压器油纸介质上应用的研究现状与未来展望[J]. 彭能,周游,隋三义,周文涛,王子懿,杨鑫. 绝缘材料. 2019(11)
[4]云母:花岗岩-伟晶岩稀有金属成矿作用的重要标志矿物[J]. 王汝成,谢磊,诸泽颖,胡欢. 岩石学报. 2019(01)
[5]云母粒径对芳纶云母纸基绝缘材料性能的影响[J]. 张美云,袁世波,宋顺喜,杨斌,聂景怡,谭蕉君. 陕西科技大学学报. 2018(06)
[6]芳纶纳米纤维制备及应用研究进展[J]. 林志娇,李兰英,何鑫业,周万立. 合成纤维. 2018(11)
[7]纳米Al2O3改性多胶粉云母主绝缘的研究[J]. 何树鹏,钟力生,饶保林,吴金水. 大电机技术. 2018(04)
[8]掺杂纳米Al2O3对纤维绝缘纸电寿命的影响及机理[J]. 莫洋,杨丽君,鄢水强,廖瑞金,袁媛. 电工技术学报. 2018(19)
[9]纳米SiO2复合改性绝缘纸的制备[J]. 胡婷,柳欢欢,周竹君,吴义华,杨涛. 绝缘材料. 2017(06)
[10]纳米Al2O3掺杂对绝缘纸热老化电气特性的影响[J]. 鄢水强,廖瑞金,吕彦冬,赵学童,何利华. 电工技术学报. 2017(11)
博士论文
[1]高性能复合云母纸的制造技术及增强机理的研究[D]. 张小伟.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]芳纶/NFC-云母纸基材料的制备及性能研究[D]. 党婉斌.陕西科技大学 2019
[2]芳纶纤维/云母纸基复合绝缘材料的制备及界面强化机理研究[D]. 袁世波.陕西科技大学 2019
[3]对位芳纶纳米纤维复合膜的制备与性能研究[D]. 庹星星.武汉纺织大学 2017
[4]纳米纤维素在涂料中的应用研究[D]. 徐辉.南京林业大学 2017
[5]芳纶纤维/云母混合制备芳纶云母纸及其纸张性能研究[D]. 王腊梅.陕西科技大学 2017
[6]对位芳纶沉析纤维结构表征及其纸基复合材料性能的研究[D]. 江明.陕西科技大学 2015
[7]变质片麻岩云母纸及芳纶纤维云母纸研究[D]. 李忠良.武汉理工大学 2011
本文编号：3290895
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－丨芳纶云母纸混合抄造制备流程??
耐高温性能［５＿??７］。芳纶纸不仅继承了芳纶纤维优异的力学强度、耐高温和绝缘性能，还具有阻燃和灵活??的可设计性［８４］。芳纶纸是由美国的杜邦公司研制成功的，上世纪六十年代投产后，在电??机绝缘、变压器主绝缘、柔软复合绝缘材料等等领域获得了广泛的应用但当前设??备都朝着高压高容量、变频调速方向发展，设备内部会产生高温和局部高压放电，特别??是局部放电产生的电晕会大幅降低芳纶绝缘纸的寿命，最终引发绝缘故障和电器损坏。??因此，提高耐电晕性对芳纶绝缘纸的发展和推广具有重要意义。??图１－２云母的晶体结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｃａ??云母纸是以碎云母鳞片为原料，经湿法成形制备的纸基绝缘材料。云母是一种硅酸??盐矿物，由硅氧四面体和铝氧八面体组成六方环层片状晶体结构，如图１－２所示。这种??结构可以有效阻止电子通过垂直解离面的方向，所以云母纸具有介电常数低、体积和表??面电阻高的特点，同时具备抗电晕／电虎膨胀系数孝耐温性能好等一系列优点［１３＿｜６］。??但纯云母纸得机械强度较低，须采用大量胶黏剂或树脂进行补强，故常见的云母绝缘材??２??
对提高芳纶纤维??的表面活性，促使纤维表面微纤化、帚化较有利，同时辅以硅烷偶联剂改性，可有效的??提高芳纶纤维的表面力，提高材料的强度。ＦａｎｚｈａｎＺｅｎｇＰｌ通过溶胶－凝胶－膜转变过程制??备丫…种以云母为稱底，包含３Ｄ芳族聚酰胺纳米纤维框架的纳米纸，具有高机械强度、??“介屯性能、良好的耐热性（Ｔｇ＝２６８?°Ｃ）、以好的耐溶剂性和阻燃性，特別－足Ｈ有出色??的延展性（接近８０％）和韧性（高达１０９?Ｍ．ｌ，ｎｒ３），分别比传统的云母基材料高山４－２４０??和６－２２０倍，如下图１－４所示。??￣１２０ｌ?Ａ?￣Ｔ??１?６０?，??芝?４０?Ｏｔｈｅｒ?ｌａｙｅｒｅｄ??＾?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??〇?２０?■?Ｌ＿?Ｊ??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０???Ｓｔｒａｉｎ?ａｔ?ｂｒｅａｋ?（％）???图１－４芳纶纳米纤维／云母膜的性能［２８１??Ｆｉｇ．?１－４?Ａｒａｍｉｄ?ｎａｎｏｆｉｂｅｒ?／?ｍｉｃａ?ｆｉｌｍ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?１２８１??本课题组一直致力于高性能芳纶云母纸的研究，相关研究成果：丨＋．耍打：花莉等人１２９１??在２０１０年提出使用沉析芳纶纤维来增强再生云母纸的性能，首先以云母碎片为原料通??过高压水力碎浆制备云母浆料，经过筛选后得到云母良浆，然后将打浆度为３０？５０°ＳＲ??的芳纶沉析纤维加入其中，之后在抄造过程中加入少量分散剂聚氧化乙烯（ＰＥＯ），?Ｍ终??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于涂布法制备高性能芳纶云母绝缘纸的研究[J]. 赵梦雅,谭蕉君,张美云,罗延薇,阮绍卫,梁建涛,吉研博. 绝缘材料. 2020(02)
[2]我国特种涂料发展现状及未来趋势[J]. 仲晓萍. 现代化工. 2019(12)
[3]纳米改性技术在变压器油纸介质上应用的研究现状与未来展望[J]. 彭能,周游,隋三义,周文涛,王子懿,杨鑫. 绝缘材料. 2019(11)
[4]云母:花岗岩-伟晶岩稀有金属成矿作用的重要标志矿物[J]. 王汝成,谢磊,诸泽颖,胡欢. 岩石学报. 2019(01)
[5]云母粒径对芳纶云母纸基绝缘材料性能的影响[J]. 张美云,袁世波,宋顺喜,杨斌,聂景怡,谭蕉君. 陕西科技大学学报. 2018(06)
[6]芳纶纳米纤维制备及应用研究进展[J]. 林志娇,李兰英,何鑫业,周万立. 合成纤维. 2018(11)
[7]纳米Al2O3改性多胶粉云母主绝缘的研究[J]. 何树鹏,钟力生,饶保林,吴金水. 大电机技术. 2018(04)
[8]掺杂纳米Al2O3对纤维绝缘纸电寿命的影响及机理[J]. 莫洋,杨丽君,鄢水强,廖瑞金,袁媛. 电工技术学报. 2018(19)
[9]纳米SiO2复合改性绝缘纸的制备[J]. 胡婷,柳欢欢,周竹君,吴义华,杨涛. 绝缘材料. 2017(06)
[10]纳米Al2O3掺杂对绝缘纸热老化电气特性的影响[J]. 鄢水强,廖瑞金,吕彦冬,赵学童,何利华. 电工技术学报. 2017(11)
博士论文
[1]高性能复合云母纸的制造技术及增强机理的研究[D]. 张小伟.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]芳纶/NFC-云母纸基材料的制备及性能研究[D]. 党婉斌.陕西科技大学 2019
[2]芳纶纤维/云母纸基复合绝缘材料的制备及界面强化机理研究[D]. 袁世波.陕西科技大学 2019
[3]对位芳纶纳米纤维复合膜的制备与性能研究[D]. 庹星星.武汉纺织大学 2017
[4]纳米纤维素在涂料中的应用研究[D]. 徐辉.南京林业大学 2017
[5]芳纶纤维/云母混合制备芳纶云母纸及其纸张性能研究[D]. 王腊梅.陕西科技大学 2017
[6]对位芳纶沉析纤维结构表征及其纸基复合材料性能的研究[D]. 江明.陕西科技大学 2015
[7]变质片麻岩云母纸及芳纶纤维云母纸研究[D]. 李忠良.武汉理工大学 2011
本文编号：3290895
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