[发明专利]具有高耐久性和高气体渗透率的复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于油气分离复合薄膜制备技术领域，具体涉及一种具有高耐久性和高气体渗透率的复合薄膜及其制备方法。该复合薄膜包括α‑Al₂O₃中空纤维基材，改质所述α‑Al₂O₃中空纤维基材的γ‑Al₂O₃中间层和包覆所述γ‑Al₂O₃中间层的聚四氟乙烯膜。通过调整原料配比和工艺条件，得到高耐久性和高气体渗透率复合薄膜。该复合薄膜可以使溶解在油中的气体更快的分离出来，缩短变压器的检测时间，当复合薄膜渗透端的体积为5.4mL时，气体平衡时间可缩短为1h，检测时间缩短至1h，同时其使用寿命至少为1000h。目前该复合薄膜主要应用于变压器油中气体的萃取，经过对萃取的气体进行分析，可以将分析结果作为变压器检测与维护的指标参数。

技术领域

本发明属于油气分离复合薄膜制备技术领域，具体涉及一种具有高耐久性和高气体渗透率的复合薄膜及其制备方法。

背景技术

变压器内的绝缘油和绝缘纸在热或电的作用下会逐渐老化和分解，产生氢气,一氧化碳,二氧化碳,甲烷,乙烷,乙烯和乙炔七种标志性气体，并溶解于绝缘油中，加快变压器老化。当存在潜伏性过热或放电故障时，会加快这些气体的产生。如果将绝缘油中的气体分离出来，检测出每种气体的具体含量，能及时分析变压器的故障种类和程度，有助于实现变压器的在线监测。

油气分离的方法有动态顶空脱气法、真空完全脱气法、渗透膜脱气法等方法。由于渗透膜脱气法结构简单、容易操作，可以直接将油中气体分离出来，易于实现在线连续监测等要求，被广泛应用于变压器检测行业中。常见的油气分离膜有聚四氟乙烯、聚酰亚胺、无机-有机复合薄膜等。无机-有机复合薄膜具有化学稳定性好、耐高温、机械强度高、透气性好等优点被广泛应用于石油化工、环境工程等领域。

聚四氟乙烯的自由体积分数为32.7％，普通聚合物的自由体积分数一般不超过10％，比较来说，聚四氟乙烯具有较高的气体渗透性，但机械强度较差，需要基体支撑。陶瓷膜具有较高的机械强度和热稳定性等优势，可将其与聚四氟乙烯复合制备为陶瓷-聚合物复合薄膜，作为变压器油气分离膜。现有技术中，聚四氟乙烯膜易从陶瓷基材上脱落下来，并且陶瓷-聚合物复合薄膜的气体平衡时间长，导致薄膜的渗透能力低和变压器检测时间长，不能及时发现突发性故障。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中聚四氟乙烯膜易从陶瓷基材上脱落且陶瓷-聚合物复合薄膜的气体渗透能力低的问题，从而提供一种具有高气体渗透率的复合薄膜及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明提供了一种具有高耐久性和高气体渗透率的复合薄膜，包括α-Al₂O₃中空纤维基材，改质所述α-Al₂O₃中空纤维基材的γ-Al₂O₃中间层和包覆所述γ-Al₂O₃中间层的聚四氟乙烯膜。

本发明提供了一种具有高耐久性和高气体渗透率复合薄膜的制备方法，包括：

(1)制备勃姆石溶胶，静置备用；

(2)制备聚乙烯醇溶液，备用；

(3)将所述勃姆石溶胶与所述聚乙烯醇溶液混合均匀，并涂覆于α-Al₂O₃中空纤维基材表面，经烘干和煅烧后得到γ-Al₂O₃/α-Al₂O₃中空纤维基材；

(4)将聚四氟乙烯溶液涂覆于封端的所述γ-Al₂O₃/α-Al₂O₃中空纤维基材表面后烘干，煅烧，制备得到复合薄膜。