[发明专利]基于表面修饰的纳米颗粒分散及改性的绝缘纸板制备方法及其应用

说明书

基于表面修饰的纳米颗粒分散及改性的绝缘纸板制备方法及其应用，它属于变压器绝缘纸板技术领域，它要解决现有方法制备的绝缘纸板存在纳米颗粒分散差的问题。方法：一、打浆；二、解离；三、纳米颗粒表面修饰；四、抄制成型；五、压榨；六、干燥。应用：它作为换流变压器用电容式套管的电容芯子的材料使用。本发明制备所得基于表面修饰的纳米颗粒分散及改性的绝缘纸板，表面的纳米颗粒分散均匀，且随纳米掺杂比例上升，相邻纳米颗粒之间的间距减小；分散均匀的纳米颗粒提高了绝缘纸板的绝缘电阻，有效改善了绝缘纸板的击穿场强，提高变压器运行的可靠性，延长变压器的使用寿命。本发明绝缘纸板作为换流变压器用电容式套管的电容芯子的材料使用。

技术领域

本发明属于变压器绝缘纸板技术领域，具体涉及基于表面修饰的纳米颗粒分散及改性的绝缘纸板制备方法及其应用。

背景技术

作为目前最为成熟的绝缘方式之一，油纸复合绝缘结构广泛应用于换流变压器及高压出线装置中。但在运变压器绝缘纸板中容易出现电场集中，可能导致绝缘结构的异常放电甚至击穿。同时，考虑到空间电荷、电/热老化对绝缘纸板介电性能的影响，实际情况将更加复杂。绝缘纸板改性为改善绝缘纸板介电参数，提高油纸绝缘系统性能提供了可行的方法。但受纳米颗粒分散特性及现有改性纸板制备方法限制，无法充分发挥纳米颗粒的尺寸效应，实际改性效果与理论预期相差较大，因此，亟需改进纸板改性过程中纳米颗粒分散及制备方法，这对提高国内高压直流输电设备绝缘设计及制造水平、提高其运行可靠性、保障直流输电线路安全稳定运行具有重要意义。

换流变压器是直流输电系统的关键设备，由于受直流电压、直流与交流的混合电压和系统发生潮流反转时产生的极性反转电压作用，其绝缘体系中空间电荷积聚和消散特性会直接影响换流变压器的运行稳定性。换流变压器套管内部空间电荷的分布情况以及电压消失后空间电荷的释放路径及释放时间的长短会削弱纸板和电极边界处的电场强度，加剧纸板内部的场强畸变，且绝缘纸板老化愈严重，空间电荷对电场的畸变作用愈突出，使得绝缘纸板加速老化，容易诱发绝缘击穿故障。绝缘纸板改性为改善绝缘纸板介电参数，优化油纸绝缘系统内空间电荷提供了可行的方法，以此制造变压器套管具备更高的绝缘裕度及工作电压，这对于提高国内高压直流输电设备绝缘设计及制造水平、提高其运行可靠性、保障直流输电线路安全稳定运行具有重要意义。

发明内容

本发明目的是为了解决现有方法制备的绝缘纸板存在纳米颗粒分散差的问题，而提供基于表面修饰的纳米颗粒分散及改性的绝缘纸板制备方法及其应用。

基于表面修饰的纳米颗粒分散及改性的绝缘纸板制备方法，它按以下步骤实现：

一、打浆：按质量体积比460g:5L将绝干浆置于蒸馏水中浸泡4～6h，然后将其撕成若干个小块，并连同浸泡用的蒸馏水一起倒入打浆机中，并加蒸馏水定容至23L后进行打浆，再以肖伯尔-瑞格勒法测量纸浆打浆度，当其达到40°SR停止打浆，所得浆料进行沥水处理，获得纸浆块；

二、解离：按质量体积比20g:2000ml将上述纸浆块与蒸馏水放入标准疏解机中进行湿解离，获得湿纸浆；

三、纳米颗粒表面修饰：将分散剂加到蒸馏水中混匀后再加入纳米颗粒，然后超声分散20min，获得表面修饰的纳米颗粒悬浊液；所述分散剂、纳米颗粒和蒸馏水的质量体积比为0.5g:0.5g:500ml；

四、抄制成型：按体积比500ml:500ml将湿纸浆和表面修饰的纳米颗粒悬浊液混合搅拌均匀，然后倒入纸样抄取器料筒中，用均浆板搅匀后静置10～15s，进行抽滤成型，然后进行真空脱水，再用毡筒滚压真空脱水后的纸页并使纸页吸附在细布上，然后用另一张细布将纸页夹在中间，再次用毡筒滚压，获得单层湿纸页；

五、压榨：将上述单层湿纸页叠加三层，然后利用平板硫化机进行压制，压制采用阶梯升压方式，先以2MPa的压强预压1min，再以15MPa的压强压榨10min，获得压制好的纸页与细布；