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高性能复合云母纸的制造手艺及增强机理的研究

by Pamica/ on 2020-05-18

  云母作为绝缘质料用于种种电气、电机工业中,具有优良的性能。随着大片优质云母资源的枯竭,使用碎云母制备的云母纸因其厚度匀称、介电强度波动小、电晕起始电压高而稳固成为云母绝缘质料的主力军。云母纸是将破碎后的细小鳞片在造纸机上抄造成大面积的纸张,它的成形主要靠鳞片间的静电引力和范德华力。然而,这两种力较小,抄造的云母纸强度低不可直接应用,需要预先补强,通常的要领是在粘结剂的作用下将云母纸和补强质料粘合在一起形成云母纸质料。然而,这种补强工艺需要大宗的粘结剂,极大的降低了质料中云母的含量,影响质料的绝缘性能、使用寿命等。为了坚持云母质料的绝缘性能,并提高质料的机械强度,新的补强质料和补强工艺是云母纸质料生长的偏向。芳纶纤维具有极高的强度,且具有优良的绝缘性能,芳纶纤维与云母鳞片通过合适的工艺复合提高云母纸质料的强度是新兴研究的热门。

  本文添加8%含量的芳纶纤维与云母鳞片复合制备芳纶云母纸复合质料,选择合适的云母质料、制浆方法获得云母浆料后,通过云母鳞片的外貌改性和芳纶纤维的疏散、改性,提高芳纶纤维与云母鳞片的界面团结强度、匀称度等。在添加8%含量的芳纶纤维的情形下制备的芳纶云母纸复合质料的性能基本抵达了外洋添加50%芳纶纤维抄造的复合云母纸的水平,极大的提高了纸张的强度,省去了以往云母纸质料需要浸胶、补强的工艺,可直接使用,简化了工艺流程。通过大宗的试验研究,获得了各项工艺参数的最佳条件,主要获得以下效果:

  一、选定了云母质料后,通过比照水力制浆法和煅烧化学制浆法制备的云母浆料抄造的云母纸和芳纶云母纸的性能,可知煅烧化学制浆法制备的云母浆料更利于提高纸张的介电强度和拉伸强度;通过正交试验获得了煅烧化学制浆工艺的最佳条件。举行了云母浆料粒度组成对芳纶云母纸复合质料性能的影响研究,并通过正交试验获得了最佳的云母鳞片粒度组成用于芳纶云母纸的制备。

  二、只管镌汰生产用水中杂质金属离子、悬浮物,阻止碱性水质是提高芳纶云母纸强度性能的条件;净化水质后,可选用差别的改性剂对云母鳞片举行外貌改性提高云母鳞片的外貌性子;通过比照几类差别的改性剂可知,聚丙烯酰胺类改性剂和淀粉类改性剂对云母鳞片的改性效果显着。其中淀粉类改性剂较好,以阳离子淀粉改性剂为最佳;当阳离子淀粉改性剂的用量为10kg/t,改性云母浆料浓度为16%,改性时间30min改性后的云母鳞片抄造的芳纶云母纸比未经改性云母鳞片抄造的芳纶云母纸的拉伸强度提高了277.5%,改性效果十明确显,且改性剂的添加不影响质料的介电性能。

  三、通过差别的改性方法对芳纶纤维举行外貌改性研究,发明超声波改性对提高芳纶纤维的外貌活性,促使纤维外貌微纤维、帚化较有利;同时,辅以硅烷偶联剂改性,可有用的提高芳纶纤维的外貌力,提高质料的强度。经由600W的超声波改性5min,再以30kg/t的硅烷偶联剂改性5h后的芳纶纤维与云母鳞片混淆抄造的芳纶云母纸的拉伸强度由23.97N/cm提高至28.56N/cm,提高了19.1%,改性效果显着。聚氧化乙烯和十二烷基苯磺酸钠同时使用作为芳纶纤维的疏散剂,可实现芳纶纤维的匀称疏散,提高抄造的芳纶云母纸的匀称度。

  四、通过比照三种差别的抄造成形工艺,最终确定了最适合芳纶云母纸抄造的工艺:混浆抄造工艺,其工艺流程简朴,操作利便,芳纶纤维的补强效果好,极大的提高了云母纸质料的强度。

  五、举行了芳纶云母纸的热压操作,获得了最佳的热压工艺参数,即在平板硫化机上以240℃的温度,22MPa的压力下热压1h。经由热压后,芳纶云母纸的拉伸强度可达33.65N/cm,介电强度33.84KV/mm、耐折度1.74,质料的密实度、柔软性能增强。并比照了自制芳纶云母纸与NOMEX418纸的各项性能,包括机械性能、耐温性能、绝缘性能和使用稳固性,自制芳纶云母纸的拉伸强度、介电强度较高,耐温性能和稳固性与NOMEX418类似,体积电阻率和介质消耗有待进一步提高  ?翁庋芯恐,芳纶云母纸均在实验室条件下制得,工业化生产时纸张的性能会进一步提升。

  六、探讨了芳纶云母纸复合增强的机理:云母鳞片的级配提高了质料的密实度,镌汰了质料内部的裂隙,降低了质料从裂隙处破损的几率;改性剂在云母鳞片外貌的物理吸赞许化学键和提高了云母鳞片的外貌力,超声波空化作用和偶联剂的偶联作用提高了芳纶纤维的外貌活性,有用的改善了质料的界面团结性能,增添了质料的塑性,提高了质料的整体性能。

  芳纶云母纸复合质料的研制具有主要的意义:首先,本课题芳纶云母纸的制备可填补海内无相关产品的空缺,突破对外洋产品的依赖。其次,芳纶纤维的补强云母纸基质料可以抵达很高的强度,制备的芳纶云母纸可直接使用,无需再添加补强质料,提高了质料中云母的含量,有利延伸云母纸质料的使用寿命,提高电气装备的清静性。通过合适的工艺流程,可一次成形,省去了古板工艺的浸胶、补强工艺,简化了工艺流程。再次,芳纶纤维的使用,有利于减薄了纸基绝缘的厚度,对电气装备的小型化有主要的意义。最后,添加少量的芳纶纤维极大的降低了芳纶云母纸生产的本钱,增添了产品的经济效益。


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