本發(fā)明屬于變壓器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫絕緣紙。
背景技術(shù)：
絕緣材料又稱電介質(zhì)，是電阻率高、導(dǎo)電能力低的材料。絕緣材料可用于隔離帶電或不同電位的導(dǎo)體，使電流按一定方向流通。在變壓器產(chǎn)品中，絕緣材料還起著散熱、冷卻、支撐、固定、滅弧、改善電位梯度、防潮、防霉和保護(hù)導(dǎo)體等作用。
絕緣紙廣泛用作電機(jī)、電纜、電容器和變壓器等設(shè)備的絕緣材料，也是層壓制品、復(fù)合材料和預(yù)浸材料等絕緣材料的主要組成材料。由于絕緣紙的特殊用途，要求其必須具備一些不同于其它紙種的特性，主要包括機(jī)械性能、電氣性能和熱穩(wěn)定性。而且由于各類電氣設(shè)備使用環(huán)境的不同，如濕熱條件下運(yùn)行的電機(jī)、化工廠經(jīng)常接觸高濃度的腐蝕性化學(xué)介質(zhì)的電機(jī)、在有放射性輻射下運(yùn)行的電機(jī)等，要求絕緣紙還要有較好的物理化學(xué)性能和環(huán)境適應(yīng)性。
利用植物纖維素纖維制成的絕緣紙，是油浸式變壓器中應(yīng)用最廣泛的固體絕緣介質(zhì)，然而在現(xiàn)有技術(shù)中，以纖維素為主要絕緣成分的絕緣紙耐熱老化性較差，其會在變壓器運(yùn)行過程中發(fā)生纖維素的降解，降低聚合物分子鏈長度及材料的機(jī)械抗張強(qiáng)度，從而影響變壓器的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中以纖維素為主要絕緣成分的絕緣紙耐熱老化性較差的問題而提供一種耐高溫絕緣紙。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案為：一種耐高溫絕緣紙，該絕緣紙由纖維素基材料和電絕緣熱塑性聚合物基料復(fù)合而成，其中，所述纖維素基材料由以下重量份的原料制備而成：纖維素纖維30～50份、納米硅藻土3～8份、納米二氧化鈦3～5份、硅酸鈉0.5～1.5份、羧甲基纖維素鈉0.5～1份、陶瓷纖維2～4份、三聚氰胺1～3份、偶聯(lián)劑kh5500.2～1份、去離子水100份。
作為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式，所述纖維素基材料由以下重量份的原料制備而成：纖維素纖維40份、納米硅藻土5份、納米二氧化鈦4份、硅酸鈉1份、羧甲基纖維素鈉0.8份、陶瓷纖維3份、三聚氰胺2份、偶聯(lián)劑kh5500.6份去離子水100份。
優(yōu)選地，其中所述纖維素基材料由如下步驟制得：
1）將纖維素纖維、加入到羧甲基纖維素鈉的水溶液中，加熱，攪拌，得到混合液；
2）將納米硅藻土、納米二氧化鈦加入到偶聯(lián)劑kh550無水乙醇溶液中，高速攪拌條件下，回流冷凝處理，取出后進(jìn)行干燥，制得混合粉末；
3）將步驟1）制得的混合液、步驟2）制得的混合粉末、硅酸鈉、三聚氰胺混合均勻，進(jìn)行打漿和脫水，即制得纖維素基材料。
其中，步驟1）中的加熱溫度為70～80℃，攪拌時間為0.5～3h；回流冷凝處理時間為1～3h。
優(yōu)選地，本發(fā)明所述電絕緣熱塑性聚合物基料為納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料。
更優(yōu)選地，所述的納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料包括如下制備步驟：
1）改性納米蒙脫土的制備
將納米鈉基蒙脫土加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～20%的硫酸溶液中，在60～85℃下攪拌2～4h，過濾，并用去離子水洗滌至中性，抽濾，烘干，制得氫基蒙脫土；繼續(xù)將氫基蒙脫土分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～30%乙醇溶液中，在50～80℃水浴中攪拌2～4h，然后滴加入鈦酸丁酯，保溫2～4h，干燥后得到改性納米蒙脫土；
2）納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料的制備
將步驟1）制得的改性納米蒙脫土和聚乳酸經(jīng)高速攪拌機(jī)混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混并擠出造粒，擠出溫度為170～180℃，制得納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料。
其中，步驟1）中的納米鈉基蒙脫土與硫酸溶液的質(zhì)量體積比為1g：（5～20ml）；鈉基蒙脫土與乙醇溶液的質(zhì)量質(zhì)量體積比為1g：（10～30ml）；鈉基蒙脫土與鈦酸丁酯的質(zhì)量比為1：（0.05～0.2）。
本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于：
1）本發(fā)明的耐高溫絕緣紙中，纖維素基材料添加有熱穩(wěn)定劑復(fù)合成分，從而保護(hù)絕緣紙使其降解減緩。
2）本發(fā)明的纖維素基材料中的熱穩(wěn)定劑成分納米二氧化鈦和納米硅藻土具有大的比表面積，能對絕緣紙的絕緣性能起到較好的作用。
3）本發(fā)明采用硅烷偶聯(lián)劑kh550對納米二氧化鈦和納米硅藻土進(jìn)行表面改性，增強(qiáng)納米二氧化鈦和納米硅藻土表面的僑聯(lián)作用，改善其在纖維素纖維漿料體系中的相容性，具有增強(qiáng)絕緣紙的拉伸強(qiáng)度、介電強(qiáng)度、電氣性能和耐熱性能等作用。
4）本發(fā)明中添加的陶瓷纖維也提高了絕緣紙的高強(qiáng)、高韌、耐磨，不易開裂等性能。
5）本發(fā)明中的納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料為片層剝離型材料，改性蒙脫土在聚乳酸中分散均勻，相容性良好，結(jié)合力強(qiáng)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地描述。
一種耐高溫絕緣紙，該絕緣紙由纖維素基材料和電絕緣熱塑性聚合物基料復(fù)合而成，其中，所述纖維素基材料由以下重量份的原料制備而成：纖維素30～50份、納米硅藻土3～8份、納米二氧化鈦3～5份、硅酸鈉0.5～1.5份、羧甲基纖維素鈉0.5～1份、陶瓷纖維2～4份、三聚氰胺1～3份、去離子水100份。
實(shí)施例1
一、纖維素基材料的制備
1）將纖維素纖維40份、加入到羧甲基纖維素鈉0.8份、去離子水100份的水溶液中，加熱至75℃，攪拌2h，得到混合液；
2）將納米硅藻土5份、納米二氧化鈦4份加入到偶聯(lián)劑kh5500.5份的無水乙醇溶液中，高速攪拌條件下，回流冷凝處理2h，取出后進(jìn)行干燥，制得混合粉末；
3）將步驟1）制得的混合液、步驟2）制得的混合粉末、硅酸鈉1份、三聚氰胺2份混合均勻，進(jìn)行打漿和脫水，即制得纖維素基材料。
二、電絕緣熱塑性聚合物基料的制備
1）改性納米蒙脫土的制備
將100克納米鈉基蒙脫土加入到2000ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的硫酸溶液中，在75℃下攪拌3h，過濾，并用去離子水洗滌至中性，抽濾，烘干，制得氫基蒙脫土；繼續(xù)將氫基蒙脫土分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%乙醇溶液中，在65℃水浴中攪拌3h，然后滴加入10克鈦酸丁酯，保溫3h，干燥后得到改性納米蒙脫土；
2）納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料的制備
將步驟1）制得的改性納米蒙脫土和聚乳酸經(jīng)高速攪拌機(jī)混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混并擠出造粒，擠出溫度為175℃，制得納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料。
實(shí)施例2
一、纖維素基材料的制備
1）將纖維素纖維30份、加入到羧甲基纖維素鈉0.5份、去離子水100份的水溶液中，加熱至70℃，攪拌0.5h，得到混合液；
2）將納米硅藻土3份、納米二氧化鈦3份加入到偶聯(lián)劑kh5500.2份的無水乙醇溶液中，高速攪拌條件下，回流冷凝處理1h，取出后進(jìn)行干燥，制得混合粉末；
3）將步驟1）制得的混合液、步驟2）制得的混合粉末、硅酸鈉0.5份、三聚氰胺1份混合均勻，進(jìn)行打漿和脫水，即制得纖維素基材料。
二、電絕緣熱塑性聚合物基料的制備
1）改性納米蒙脫土的制備
將100克納米鈉基蒙脫土加入到1000ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸溶液中，在60℃下攪拌4h，過濾，并用去離子水洗滌至中性，抽濾，烘干，制得氫基蒙脫土；繼續(xù)將氫基蒙脫土分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%乙醇溶液中，在80℃水浴中攪拌2h，然后滴加入5克鈦酸丁酯，保溫2h，干燥后得到改性納米蒙脫土；
2）納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料的制備
將步驟1）制得的改性納米蒙脫土和聚乳酸經(jīng)高速攪拌機(jī)混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混并擠出造粒，擠出溫度為170℃，制得納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料。
實(shí)施例3
一、纖維素基材料的制備
1）將纖維素纖維50份、加入到羧甲基纖維素鈉1份、去離子水100份的水溶液中，加熱至80℃，攪拌3h，得到混合液；
2）將納米硅藻土8份、納米二氧化鈦5份加入到偶聯(lián)劑kh5501份的無水乙醇溶液中，高速攪拌條件下，回流冷凝處理3h，取出后進(jìn)行干燥，制得混合粉末；
3）將步驟1）制得的混合液、步驟2）制得的混合粉末、硅酸鈉1.5份、三聚氰胺3份混合均勻，進(jìn)行打漿和脫水，即制得纖維素基材料。
二、電絕緣熱塑性聚合物基料的制備
1）改性納米蒙脫土的制備
將100克納米鈉基蒙脫土加入到3000ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸溶液中，在85℃下攪拌2h，過濾，并用去離子水洗滌至中性，抽濾，烘干，制得氫基蒙脫土；繼續(xù)將氫基蒙脫土分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%乙醇溶液中，在50℃水浴中攪拌4h，然后滴加入20克鈦酸丁酯，保溫4h，干燥后得到改性納米蒙脫土；
2）納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料的制備
將步驟1）制得的改性納米蒙脫土和聚乳酸經(jīng)高速攪拌機(jī)混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混并擠出造粒，擠出溫度為180℃，制得納米蒙脫土/聚乳酸復(fù)合材料。
以上結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明。這些具體實(shí)施方式僅是對本發(fā)明的闡述性解釋，并不對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制。在不超出本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的情況下，可以對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容及其實(shí)施方式進(jìn)行各種改進(jìn)、等價替換或修飾，這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。