[发明专利]一种基于无纺工艺的聚酰亚胺绝缘纸的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于无纺工艺的聚酰亚胺绝缘纸的制备方法，属于聚酰亚胺绝缘纸材料制备技术领域。本发明使用聚酰亚胺作为基体，先通过原位法合成聚酰胺酸，在合成过程中通过原位掺杂法掺杂无机纳米粉体，最后通过静电纺丝技术制成带有多孔结构的聚酰亚胺纤维膜。本发明提供的方法制备的聚酰亚胺纤维膜具有良好纤维孔状结构，能够使变压器油成功浸入，从而形成油纸绝缘体系，同时无机纳米粉体的掺杂还将其击穿场强相比于现有耐热绝缘纸提高了10％‑20％，介电常数和介电损耗都有所降低。

技术领域

本发明涉及一种基于无纺工艺的聚酰亚胺绝缘纸的制备方法，属于聚酰亚胺绝缘纸材料制备技术领域。

背景技术

油-纸绝缘结构是大型电力变压器常用的绝缘结构，绝缘纸要求具有优异的绝缘性能和热性能，同时又能够让变压器油透过，以便通过油冷循环的方法降低设备使用温度，同时绝缘纸也是一种重要的电机槽绝缘用绝缘材料，随着变压器、电机等设备的耐热等级提升，耐热绝缘纸的性能要求越来越高。

聚酰亚胺是一种新型的特种工程塑料，具有高强度，高模量，热稳定性好，耐辐射等优点。在聚酰亚胺中掺入纳米无机粉体，能够和聚酰亚胺形成有序的有机-无机-有机三相结构，能够使聚合物分子连接的更加紧密从而使空间电荷在分子间移动，减少陷阱捕获电荷的可能性；也可以避免内部空间自由充电的聚集，使内部电场均匀，从而提高聚合物的击穿场强。使无机粉体均匀分散在聚酰亚胺中，通过静电纺丝工艺形成纤维结构，经热亚胺化后可以成功构造多孔纤维结构PI绝缘纸，可以应用于电机和变压器结构中。

目前PI绝缘纸生产主要采用两种工艺分别为：抄纸法制备PI绝缘纸和沉析纤维法制备PI绝缘纸，这两中方法制备PI绝缘纸都存在成本过高或引入其他低耐热等级物质的问题。因此，提供一种高性能的聚酰亚胺绝缘纸的制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于无纺工艺的聚酰亚胺绝缘纸的制备方法，制备具有良好绝缘性和耐高温特点的绝缘纸。

本发明的技术方案：

一种基于无纺工艺的聚酰亚胺绝缘纸的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将无机填料加入到N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，在4000rad/min条件下高速分散，分散均与后加入4,4-二氨基二苯醚，在1000rad/min条件下高速分散0.5h完全溶解后，按照工艺a分批加入均苯四甲酸二酐进行反应，反应完成后降温至-5～-15℃，加入脱水剂，继续搅拌直至旋转粘度为2.4×10⁵～3.2×10⁵mPas，获得聚酰胺酸胶液；

步骤2，将步骤1获得的胶液通过辊筒电极按照工艺c进行单元纺丝，纺丝接收端汇集不同单元纺丝薄纸，通过钢辊固定间距的挤压和施加的压力P调节纺丝薄纸厚度和面密度，获得纤维膜；

步骤3，对步骤2获得的纤维膜进行亚胺化处理，获得绝缘纸或绝缘纸板。

进一步限定，步骤1中无机填料为粒径为20～30nm的Al₂O₃、粒径为7～40nm的SiO₂、平均直径为10～80μm厚度为10～30nm的纳米云母片、粒径为40～60nm的Si₃N₄、粒径为50～80nm的SiC、粒径为40～80nm的ZnO、粒径为8～100nm的AlN、粒径为50～80nm的BN中的一种或两种以上以任意比例混合。

进一步限定，步骤1中无机填料为聚酰胺酸树脂质量的3～6％。

进一步限定，步骤1中4,4-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐的摩尔比为1：(0.8～1.2)，N,N-二甲基乙酰胺的的摩尔质量与4,4-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐总摩尔质量比为0.85:0.15。