一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，屬于制漿造紙、高分子材料和電氣絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)等離子體處理芳綸和納米云母粉，改變了等離子體處理芳綸和納米云母粉的表面性能，使芳綸和云母更容易分散和結(jié)合，制備出了芳綸納米云母互包裹混合液的制備，突破了云母界面與芳綸界面結(jié)合強(qiáng)度弱的局限，從而獲得耐高溫、耐電暈、高機(jī)械強(qiáng)度和高電氣強(qiáng)度的高性能芳綸納米云母絕緣紙。高性能芳綸納米云母絕緣紙的制備對(duì)國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)的發(fā)展具有重要的作用，同時(shí)對(duì)打破國(guó)外芳綸云母絕緣紙的壟斷具有重要意義。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法
本專利技術(shù)涉及一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法和技術(shù)，屬于制漿造紙和電氣絕緣材料

技術(shù)介紹
高性能芳綸云母絕緣紙主要用作高壓/變頻電機(jī)和牽引電機(jī)等的高端電氣絕緣材料，其主要原料有芳綸纖維和云母粉。這些大型發(fā)電機(jī)組、高壓電機(jī)和牽引機(jī)主要應(yīng)用于航空航天工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、汽車工業(yè)等，對(duì)國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)的發(fā)展具有重要的作用，同時(shí)，國(guó)內(nèi)芳綸納米云母絕緣紙的制備對(duì)打破國(guó)外芳綸云母絕緣紙的壟斷具有重要意義。芳綸是一種新型高科技化學(xué)合成纖維，具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長(zhǎng)等優(yōu)良性能。芳綸主要分為鄰位、間位、對(duì)位三種。據(jù)現(xiàn)有資料研究表明，鄰位芳綸無(wú)商業(yè)價(jià)值，鄰位和間位芳綸具有較高的商業(yè)價(jià)值。目前，芳綸1313(聚間苯二甲酰間苯二胺纖維)和芳綸1414(聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，芳綸1313具有短切纖維、沉析纖維和漿粕等形式。芳綸云母紙的生產(chǎn)廠家主要有美國(guó)的Dupont公司、日本的Teijin公司和德國(guó)的Acordis公司等。云母是一種非金屬礦物，主要成分是含水鋁硅酸鹽，有金云母、白云母、合成云母等，其中白云母應(yīng)用最為廣泛。白云母具有優(yōu)異的絕緣性能、耐高溫性能、透明度、防水性能、化學(xué)穩(wěn)定性等。目前的市場(chǎng)上有純芳綸紙和純?cè)颇讣垼兎季]紙強(qiáng)度高、介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性好，但耐電暈性差。純?cè)颇讣埬碗姇炐阅芎?，但需玻璃布和粘膠劑補(bǔ)強(qiáng)，并且使用的云母粉顆粒較大。但是芳綸云母紙目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有自主研發(fā)的成品，只能依靠國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)被杜邦壟斷。結(jié)合兩種原料的特性，芳綸云母紙兼具耐高溫、耐電暈和優(yōu)異的強(qiáng)度性能，是一款高性能絕緣材料。但是現(xiàn)有關(guān)于芳綸云母絕緣紙的的專利，由于受到云母粒徑的限制，以及云母和芳綸界面結(jié)合的限制，仍然為達(dá)到高端領(lǐng)域使用的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，該方法生產(chǎn)的高性能芳綸納米云母絕緣紙具有耐高溫、耐電暈、高機(jī)械強(qiáng)度和高電氣強(qiáng)度等特點(diǎn)。等離子處理后，芳綸纖維表面引入了-COOH、-OCH和-OH極性官能基團(tuán)，改變了材料的表面組成，提高了芳綸纖維表面的親水性，同時(shí)由于-COOH、-OCH和-OH并沒(méi)有接枝引進(jìn)永久親水官能團(tuán)，所以具有暫時(shí)親水性，并不影響成紙后的電氣強(qiáng)度。納米云母粉的使用使其沉降速度大幅度減低，利于分散。納米云母粉再經(jīng)過(guò)等離子處理后，由于受到粒子撞擊，比表面增大，更進(jìn)一步地提高云母粉顆粒的均勻分散性，使納米云母顆粒包裹在芳綸表面。芳綸纖維云母難分散的問(wèn)題以及有機(jī)芳綸纖維和無(wú)機(jī)云母顆粒的界面結(jié)合問(wèn)題得到很好地解決，從而制得出高性能芳綸納米云母紙。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)主要采用以下步驟方案。一、制備改性芳綸纖維A：將芳綸纖維用溫水洗滌，得到芳綸纖維原料；然后將芳綸纖維原料在等離子體裝置中處理，得到改性的芳綸纖維A，等離子體裝置的處理?xiàng)l件：功率400～800W，氣壓1200～1700kPa，時(shí)間2～10min，空氣氣氛或純氧氣氛；將處理后的纖維密封貯存，一周內(nèi)使用。一中所述芳綸纖維為聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維和聚間苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維一種或者二者混合，混合質(zhì)量比為0~1:1其纖維的長(zhǎng)度為0.01~8mm，洗滌溫水的溫度為30~100℃，洗滌時(shí)間10min~60min。一中所述的等離子體裝置的放電方式為亞大氣輝光或射頻低溫等離子體裝置。二、納米云母粉的制備：首先將白云母和金云母過(guò)篩網(wǎng)去除雜質(zhì)，然后將去雜質(zhì)的云母粉、研磨保護(hù)液和水一定比例混合制備云母懸浮液B，再放入膠體研磨機(jī)進(jìn)行研磨，得到納米云母研磨液C。然后將酸性溶液加入云母研磨液C，調(diào)節(jié)PH在3~4，以200~500r/min轉(zhuǎn)速攪拌一定時(shí)間后，靜置8~15min，過(guò)濾后得到納米云母沉淀物D，再將經(jīng)過(guò)高溫干燥后的納米云母沉淀物D進(jìn)行氣流粉碎得到納米云母粉E。最后將納米云母粉E放在等離子體裝置中處理，得到納米云母粉F，等離子體裝置的處理?xiàng)l件：功率500～800W，氣壓1300～1800kPa，時(shí)間1～6min，空氣氣氛或純氧氣氛；將納米云母粉F密封貯存，一周內(nèi)使用。二中所述的納米云母粉為白云母和金云母中的一種或二者混合，云母粉的粒徑為40目~100目，二者混合的質(zhì)量比1~6:0~2。二中所述研磨保護(hù)液為硅油和甘油的一種或二者混合，混合質(zhì)量比1:1~4。二中所述云母粉、研磨保護(hù)液和水的質(zhì)量比為200:1~3:300~600，研磨時(shí)間5~25min。二中所述酸性溶液為稀鹽酸或硫酸，攪拌時(shí)間控制在5~25min。二中所述納米云母沉淀物D的干燥溫度范圍為80℃~105℃,進(jìn)過(guò)納米氣流粉碎后獲得高純度和高均質(zhì)性的納米云母粉E。二中所述的等離子體裝置的放電方式為亞大氣輝光或射頻低溫等離子體裝置。三、制備高性能芳綸納米云母絕緣紙：將改性的芳綸纖維A、納米云母粉F和水配比混合，經(jīng)過(guò)高速分散制成芳綸纖維納米云母粉懸浮液D，之后將混合懸浮液D經(jīng)過(guò)抄紙器成型，制備成高性能芳綸云納米母絕緣濕紙頁(yè)。再將高性能芳綸納米云母絕緣濕紙頁(yè)干燥后得到高性能芳綸納米云母絕緣原紙。最后將制備好的高性能芳綸納米云母絕緣原紙進(jìn)行熱壓，優(yōu)化高性能芳綸納米云母絕緣原紙性能，制備出高性能芳綸納米云母絕緣紙。三中所述芳綸纖維A、納米云母粉F和水的質(zhì)量比為0.5~3g:0.5g~3g:500ml。轉(zhuǎn)速為50~200r/min，攪拌時(shí)間2min~15min。三中所述濕紙幅的干燥溫度95℃~105℃。三中所述熱壓機(jī)為雙鋼輥熱壓機(jī)，熱壓溫度220~265℃，熱壓壓力15~25MPa。本專利技術(shù)制備的高性能芳綸納米云母絕緣紙，主要通過(guò)納米云母粉的制備和等離子體的處理的方式，突破了云母界面與芳綸界面結(jié)合強(qiáng)度弱的局限，制備出納米云母顆粒與芳綸纖維互包裹混合液，從而獲得耐高溫、耐電暈、高機(jī)械強(qiáng)度和高電氣強(qiáng)度的高性能芳綸納米云母絕緣紙。而現(xiàn)有研究使用的大顆粒云母粉不能有效地和芳綸纖維進(jìn)行結(jié)合，影響了芳綸云母絕緣紙高強(qiáng)度和高電氣性能。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)專利一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法的工藝流程圖。具體實(shí)施方式為了更好地理解本專利技術(shù)，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述專利技術(shù)的內(nèi)容，但本專利技術(shù)要求保護(hù)的范圍并不局限于此。實(shí)施例1。一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，其步驟如下。（1）芳綸纖維選擇聚間苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維，纖維長(zhǎng)度0.5~2mm，然后進(jìn)行溫水洗滌，洗滌溫水的溫度為60℃，洗滌時(shí)間20min。（2）將芳綸纖維原料在亞大氣壓輝光放電等離子體裝置中處理，得到改性的芳綸纖維A，處理功率600W，氣壓1500kPa，時(shí)間3min，選擇空氣氣氛，處理后密封備用。（3）云母粉選擇白云母，其粒徑范圍50目~70目；磨保護(hù)液選擇硅油和甘油，混合質(zhì)量比1:0。（4）將云母粉、研磨保護(hù)液和水以質(zhì)量比200:2本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：/n（1）將芳綸纖維用溫水洗滌，干燥后得到芳綸纖維原料，然后將芳綸纖維原料在亞大氣壓輝光放電等離子體裝置中處理，得到改性的芳綸纖維A，等離子體裝置的處理?xiàng)l件：功率400～800W，氣壓1200～1700kPa，時(shí)間2～10min，空氣氣氛或純氧氣氛；將處理后的纖維密封貯存，一周內(nèi)使用;/n（2）將去雜質(zhì)的云母粉、研磨保護(hù)液和水一定比例混合制備云母懸浮液B，然后放入膠體研磨機(jī)進(jìn)行研磨，得到納米云母研磨液C;/n（3）將酸性溶液加入云母研磨液C，調(diào)節(jié)PH在3~4，以200~500r/min轉(zhuǎn)速攪拌一定時(shí)間后，靜置8~15min，過(guò)濾后得到納米云母沉淀物D，再將經(jīng)過(guò)高溫干燥后的納米云母沉淀物D進(jìn)行氣流粉碎得到納米云母粉E;/n（4）將納米云母粉E放在亞大氣壓輝光放電等離子體裝置中處理，得到納米云母粉F，等離子體裝置的處理?xiàng)l件：功率500～800W，氣壓1300～1800kPa，時(shí)間1～6min，空氣氣氛或純氧氣氛；將納米云母粉F密封貯存，一周內(nèi)使用;/n（5）將改性的芳綸纖維A、納米云母粉F和水配比混合，經(jīng)過(guò)高速分散制成芳綸纖維納米云母粉懸浮液D,其懸浮液形成納米云母顆粒包裹芳綸纖維形態(tài);/n（6）將混合芳綸纖維納米云母粉懸浮液D經(jīng)過(guò)抄紙器成型，最后制備成高性能芳綸云納米母絕緣濕紙頁(yè);/n（7）將高性能芳綸納米云母絕緣濕紙頁(yè)干燥后得到高性能芳綸納米云母絕緣原紙;/n（8）將制備好的高性能芳綸納米云母絕緣原紙進(jìn)行熱壓，優(yōu)化高性能芳綸納米云母絕緣原紙性能，制備出高性能芳綸納米云母絕緣紙。/n...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
（1）將芳綸纖維用溫水洗滌，干燥后得到芳綸纖維原料，然后將芳綸纖維原料在亞大氣壓輝光放電等離子體裝置中處理，得到改性的芳綸纖維A，等離子體裝置的處理?xiàng)l件：功率400～800W，氣壓1200～1700kPa，時(shí)間2～10min，空氣氣氛或純氧氣氛；將處理后的纖維密封貯存，一周內(nèi)使用;
（2）將去雜質(zhì)的云母粉、研磨保護(hù)液和水一定比例混合制備云母懸浮液B，然后放入膠體研磨機(jī)進(jìn)行研磨，得到納米云母研磨液C;
（3）將酸性溶液加入云母研磨液C，調(diào)節(jié)PH在3~4，以200~500r/min轉(zhuǎn)速攪拌一定時(shí)間后，靜置8~15min，過(guò)濾后得到納米云母沉淀物D，再將經(jīng)過(guò)高溫干燥后的納米云母沉淀物D進(jìn)行氣流粉碎得到納米云母粉E;
（4）將納米云母粉E放在亞大氣壓輝光放電等離子體裝置中處理，得到納米云母粉F，等離子體裝置的處理?xiàng)l件：功率500～800W，氣壓1300～1800kPa，時(shí)間1～6min，空氣氣氛或純氧氣氛；將納米云母粉F密封貯存，一周內(nèi)使用;
（5）將改性的芳綸纖維A、納米云母粉F和水配比混合，經(jīng)過(guò)高速分散制成芳綸纖維納米云母粉懸浮液D,其懸浮液形成納米云母顆粒包裹芳綸纖維形態(tài);
（6）將混合芳綸纖維納米云母粉懸浮液D經(jīng)過(guò)抄紙器成型，最后制備成高性能芳綸云納米母絕緣濕紙頁(yè);
（7）將高性能芳綸納米云母絕緣濕紙頁(yè)干燥后得到高性能芳綸納米云母絕緣原紙;
（8）將制備好的高性能芳綸納米云母絕緣原紙進(jìn)行熱壓，優(yōu)化高性能芳綸納米云母絕緣原紙性能，制備出高性能芳綸納米云母絕緣紙。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，其特征在于，步驟（1）中芳綸為聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維和聚間苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維一種或者二者混合，其纖維的長(zhǎng)度為0.01~8mm，洗滌溫水的溫度為30~100℃，洗滌時(shí)間10min~60min。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體處理改性的芳綸納米云母絕緣紙的制備方法，其特征在于，步驟（1）中等離子體裝置的放電方式為亞大氣輝光或射...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙麗君，周立春，劉文，李彥波，史賀，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)制漿造紙研究院衢州分院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33