CN104246044B - 变压器绝缘纸和其它不导电的变压器组件 - Google Patents

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Abstract

公开了包含聚醚酰亚胺纤维的变压器绝缘纸,以及制备变压器绝缘纸和制品的方法。

Description

变压器绝缘纸和其它不导电的变压器组件
背景技术
本公开涉及变压器绝缘纸和其它不导电的变压器组件。电力装置和组件通常使用绝缘纸来包围电导体并使电导体电绝缘。一种这样的电力装置是变压器,其具有至少两个共用一个磁通量的电路,使得一个电路中的电压磁力诱导产生另一个电路中的电压。而且,磁路可以由铁芯提供。电路和芯可以浸入外壳内的介电流体中。这些介电流体也称为变压器油,包含它们的变压器称为充油变压器。通过绝缘纸使构成电路的导体彼此且与其它组件(例如芯和外壳)分离且电绝缘。
充油变压器中的非导电组件(隔板,油管,纸(多孔和无孔的,以及褶皱的),板,塑料栓,绳索等)通常由纤维质材料和其它亲水性材料(即,纸,纸板,木材,棉花,尼龙等)制备。这些材料的缺点是,当暴露于高温时它们会降解,并将作为它们分解副产物的水引入到充油变压器中。充油变压器的水污染物是非常不期望的,因为这会通过放电行为和耗损使变压器的性能劣化,使非导电组件进一步降解,并最终使变压器电失效。
除了它们对使用寿命的不利影响之外,纤维质材料和其它亲水性材料迫使充油变压器的生产周期延迟。由于纤维质材料和其它亲水性材料保持水分的倾向,这些不导电变压器组件在组装到充油变压器中之前经历延长的干燥过程。也已经观察到,干燥过程可导致这些组件变脆,这也可导致变压器的使用寿命降低。
美国专利6,980,076涉及改善的纤维质绝缘纸,其包含合成增强纤维,该增强纤维意图通过提供增强网状物来延长纤维纸当它们在使用寿命期间降解时的效用。但是,这种改善的纤维纸当老化时仍会释放出水,导致充油变压器的水降解,因此本领域仍迫切需要改善的电绝缘纸。
因此期望的是,用不具有该缺点的相当的结构替代纤维质和亲水性不导电结构。这样做可以得到下述变压器,其在较高温度、较高能量密度可使用较长的寿命-所有这些对于更新电栅格(electric grid)和减轻电动车辆对配电和电力变压器的冲击方面都是必要的。此外,这样的变压器可以较快和较容易地制造,并且也导致较快、较低成本的修理。
发明内容
本申请公开了变压器绝缘纸,其包括纤维组合物的固结产品,所述纤维组合物包含,基于所述纤维组合物中纤维的总重量:35至70重量%的聚醚酰亚胺均聚物纤维、聚醚酰亚胺共聚物纤维、或包括前述纤维中至少一种的组合;至少5重量%的粘结剂,其包含芳族聚酰胺纤条体、芳族聚酰胺纤维、或包含前述中至少一种的组合;和5至30重量%的液晶聚合物纤维,其中所述粘结剂包含小于10重量%的聚碳酸酯;所述聚酰亚胺在低于聚酰亚胺的Tg的高温暴露于硅油、植物油或矿物油之后,保留了其分子量的至少90%。在一种实施方式中,固结的产品具有以下性质:
1)电阻率为至少1000MOhm-cm;
2)电击穿强度为至少177kV/cm;
3)热容超过NEMA等级F(155℃)和NEMA等级H(180℃)的标准;
4)在100%相对湿度由于水饱和引起的小于或等于5重量%的增加;
5)测量为埃尔门多夫撕裂强度的撕裂强度为至少85mN,根据TAPPI-414om-04测定;和
6)厚度为大于0至小于100毫米。
本申请也公开了形成变压器绝缘纸的方法,其通过:由包含悬浮溶剂和纤维组合物的淤浆形成层:,该纤维组合物包含以下物质的组合:35至70wt.%的聚醚酰亚胺纤维;至少5wt.%的芳族聚酰胺纤维;和5至30wt.%的液晶聚合物纤维,其中所述纤维的wt.%基于所述纤维组合物中纤维的总重量;使所述层脱水;和使所述层固结以形成纤维性基底。
也公开了包括以下形式的变压器绝缘纸的变压器组件:多孔纸、无孔纸、褶皱纸、粘性纸、隔板、纸板、和硬质结构。
也公开了包括包含变压器绝缘纸的组件的变压器。
上述的和其它特征由以下附图和具体实施方式例证。
附图说明
图1是变压器的绝缘结构的截面侧视图。
图2是矩形电线导体的截面前视图。
图3是图2的导体的透视图。
图4是三根电线的导体的截面前视图。
图5是图4的导体的透视图。
具体实施方式
发明人已经发现,包含由纤维质材料制备的非导电组件的充油变压器的这些缺点可以通过提供非导电组件用于由聚醚酰亚胺和增强纤维组成的充油变压器来克服。
纤维性基底可以用于制备各种类型的在变压器中使用的纸,例如多孔纸、无孔纸、纸板、隔板和粘性纸,它们全部需要具有与变压器绝缘纸相当的湿撕裂强度。多孔纸:用于缠绕转组(turn groups)的一些纸需要为多孔的,从而允许油渗入并移除所有气泡。捕集的空气是非常不期望的。无孔纸:用于缠绕转组和引线的一些纸无需是多孔的。传统的膜能够达到但是通常缺乏足够的纸的撕裂强度。纸必须具有与变压器绝缘纸相当的湿撕裂强度。纸板和隔板:这样的结构需要为电导体提供物理避开隔离。传统上,这些材料稍微多孔,由此消除气泡或空隙。其可以由实心结构替代,但是该结构必须是无空隙的。粘性纸用于在较小的变压器中处理油管。粘性可以由固体聚醚酰亚胺产生,根据变压器设计,纸衬背可以是膜或多孔纸(如果需要)。
纤维组合物可以包含35至70wt.%的聚醚酰亚胺均聚物纤维、聚醚酰亚胺共聚物纤维、或前述的组合,例如40至70wt.%、50至70wt.%、40至65wt.%、45至65wt.%、50至65wt.%、50至70wt.%、60至70wt.%或65至70wt.%的聚醚酰亚胺均聚物纤维、聚醚酰亚胺共聚物纤维、或前述的组合。
纤维组合物可以包含至少5wt.%的芳族聚酰胺纤条体(fibrid)、芳族聚酰胺纤维、或包含前述中至少一种的组合,例如5至30wt.%、5至25wt.%、5至20wt.%、5至15wt.%、5至10wt.%、10至30wt.%、10至25wt.%、10至20wt.%、或10至15wt.%的芳族聚酰胺纤条体、芳族聚酰胺纤维、或包含前述中至少一种的组合。
纤维组合物可以包含5至30wt.%的液晶聚合物纤维,例如5至25wt.%、5至20wt.%、5至15wt.%、5至10wt.%、10至30wt.%、10至25wt.%、10至20wt.%、10至15wt.%、15至30wt.%、15至25wt.%、15至20wt.%、20至30wt.%、25至30wt.%的液晶聚合物纤维。
在本专利申请中公开了各种数值范围。因为这些范围是连续的,因此它们包括最小值和最大值之间的每一个值。除非特别指出,本申请说明的各种数字的范围是近似值。表示相同组分或性质的所有范围的端点包括端点并且可独立组合。
术语“一个”和“一种”不表示数量限制,而仅仅表示存在至少一种所指要素。本申请使用的“其组合”包括一个或多个所述要素,其任选与未陈述的同样要素一起使用。整个说明书中提及的“一种实施方式”、“另一种实施方式”、“一些实施方式”等指的是参考该实施方式描述的具体要素(如特征、结构、性能和/或特性)包含在本申请描述的至少一种实施方式中,并且可能存在或可能不存在于其它实施方式中。此外,应该理解的是所描述的要素可以在众多实施方式中以任何适宜的方式组合。
使用标准命名法描述化合物。例如,没有被任何指定基团取代的任何位置理解为其化合价由指定键或氢原子所填充。不是在两个字母或符号之间的破折号("-")用来表示取代基的连接点。例如,-CHO通过羰基基团的碳连接。术语“烷基”包括具有指定数目碳原子的C1-30支化的和直链的不饱和脂族烃基团两者。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基、正己基和仲己基、正庚基和仲庚基、以及正辛基和仲辛基。术语“芳基”表示包含指定数目碳原子和任选的1至3个杂原子(例如,O、S、P、N、或Si)的芳族部分,例如苯基、环庚三烯酮、茚满基、或萘基。
除非另有指出,否则本申请的所有分子量是指重均分子量。所有这样提及的分子量均以道尔顿表示。
除非另有指出,否则所有的ASTM试验均基于ASTM标准的年刊书籍的2003版。
本申请使用的术语“纤维”包括多种结构,这些结构具有长径比(长度:直径)大于2、特别是大于5、大于10、或大于100的单根细丝。术语纤维也包括纤维体(fibrets)(非常短(长度小于1mm)、细(直径小于50μm)的原纤化纤维,其为高度支化和不规则的,得到高的表面积),和原纤(纤维的微小线状要素)。纤维的直径由其纤维纤度表示,该纤维纤度通常报告为dtex或dpf。报告为“dtex”的数值表示以克/10,000米纤维计的质量。数值“dpf”表示旦数/纤维。在两个和单个细丝纤维上使用测量的纤度体系,dpf=总旦数/均匀细丝的量。一些常用的与旦数相关的计算如下:
1旦=1克/9,000米=0.05克/450米=0.111毫克/米。
在实践中,测量9,000米比较麻烦,通常称重900米的样品,将结果乘以10,得到纤度重量。
本申请使用的术语“纤条体”表示非常小的、非粒状的、纤维或膜状粒子,其三个尺寸中的至少一个比最大尺寸的数量级小,使得它们实质上是二维粒子,通常其长度为大于0至小于0.3mm,宽度为大于0至小于0.3mm,深度为大于0至小于0.1mm。在一种示例性的实施方式中,纤条体的尺寸数量级为100μmx100μmx0.1μm。
纤条体通常通过使聚合物溶液流进不与溶液的溶剂溶混的液体的凝结浴制备。当聚合物凝结时,使聚合物溶液的流经受剧烈的剪切力和湍流。本发明的纤条体材料可以是间位芳纶、对位芳纶或其共混物。更特别地,纤条体是对位芳纶。这样的芳纶纤条体在干燥之前可以湿润使用并且可以作为物理缠绕纸的絮状物组分周围的粘结剂沉积。
聚醚酰亚胺包含多于1个、例如10至1,000或10至500个式(1)的结构单元:
其中R各自相同或不同,并且为取代的或未取代的二价有机基团,例如C6-20芳族烃基或其卤化衍生物,直链或支链C2-20亚烷基或其卤化衍生物,C3-8环亚烷基或其卤化衍生物,特别是式(2)的二价基团
其中Q1是-O-,-S-,-C(O)-,-SO2-,-SO-,或-CyH2y-(其中y是1至5的整数)或其卤化衍生物(其包括全氟亚烷基)。在一种实施方式中,R是间亚苯基或对亚苯基。
进一步在式(1)中,T是-O-或式-O-Z-O-的基团,其中所述-O-或所述-O-Z-O-基团的二价键位于3,3'、3,4'、4,3'、或4,4'位。式(1)中的基团Z相同或不同,并且也为取代或未取代的二价有机基团,并且可以是任选取代有1至6个C1-8烷基、1至8个卤素原子、或包含前述中至少一种的组合的芳族C6-24单环或多环部分,条件是不超过Z的化合价。示例性的基团Z包括源自式(3)的二羟基化合物的基团:
其中Ra和Rb可以相同或不同并且为卤素原子或一价C1-6烷基,例如;p和q各自独立地为整数0至4;c为0至4;Xa是连接羟基取代的芳基的桥基,其中每个C6亚芳基的桥基和羟基取代基位于C6亚芳基上彼此的邻位、间位、或对位(特别是对位)。桥基Xa可以是单键,-O-,-S-,-S(O)-,-S(O)2-,-C(O)-,或C1-18有机桥基。C1-18有机桥基可以是环状或非环状的、芳族或非芳族的,并且可以进一步包含杂原子例如卤素、氧、氮、硫、硅、或磷。C1-18有机基团的位置可以使得与其连接的C6亚芳基各自连接于共同的烷叉碳或连接于C1-18有机桥基的不同碳。基团Z的具体实例是式(3a)的二价基团
其中Q是-O-,-S-,-C(O)-,-SO2-,-SO-,或-CyH2y-(其中y是1至5的整数)或其卤化衍生物(包括全氟亚烷基)。在特别的实施方式中,Z源自双酚A,其中式(3a)中的Q是2,2-异丙叉。
在一种实施方式中,在式(1)中,R是间亚苯基或对亚苯基,T是-O-Z-O,其中Z是式(3a)的二价基团。或者,R是间亚苯基或对亚苯基,T是-O-Z-O,其中Z是式(3a)的二价基团,Q是2,2-异丙叉。
在一些实施方式中,聚醚酰亚胺可以是共聚物,例如,包含式(1)的结构单元的聚醚酰亚胺砜共聚物,其中至少50摩尔%的R基团具有式(2),其中Q1是-SO2-,剩余的R基团独立地为对亚苯基或间亚苯基,或包括前述至少一种的组合;Z是2,2-(4-亚苯基)异丙叉。或者,聚醚酰亚胺任选地包含另外的酰亚胺结构单元,例如式(4)的酰亚胺单元
其中R如式(1)中所述,W是下式的连接基
这些另外的酰亚胺结构单元的存在量可以为单元总数的0至10摩尔%,特别为0至5摩尔%,更特别为0至2摩尔%。在一种实施方式中,没有另外的酰亚胺单元存在于聚醚酰亚胺中。
聚醚酰亚胺可以通过本领域技术人员公知的任何方法制备,包括式(5)的芳族双(醚酐)与式(6)的有机二胺的反应
H2N-R-NH2 (6)
其中T和R如上文限定。聚醚酰亚胺的共聚物可以使用式(5)的芳族双(醚酐)和不同的双(酐)(例如其中T不包含醚官能度的双(酐),例如T是砜)的组合制备。
双(酐)的说明性实例包括3,3-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐;4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐;4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐;4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐;4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐;2,2-双[4-(2,3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐;4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐;4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐;4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐;4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐;4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酐;4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐;4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐;4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐;和4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐,以及包含前述二酐中至少一种的组合。
有机二胺的实例包括乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、1,12-十二烷二胺、1,18-十八烷二胺、3-甲基七亚甲基二胺、4,4-二甲基七亚甲基二胺、4-甲基九亚甲基二胺、5-甲基九亚甲基二胺、2,5-二甲基六亚甲基二胺、2,5-二甲基七亚甲基二胺、2,2-二甲基丙二胺、N-甲基-二(3-氨基丙基)胺、3-甲氧基六亚甲基二胺、1,2-二(3-氨基丙氧基)乙烷、二(3-氨基丙基)硫醚、1,4-环己二胺、二-(4-氨基环己基)甲烷、间苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯、间苯二甲胺、对苯二甲胺、2-甲基-4,6-二乙基-1,3-苯二胺、5-甲基-4,6-二乙基-1,3-苯二胺、联苯胺、3,3’-二甲基联苯胺、3,3’-二甲氧基联苯胺、1,5-二氨基萘、二(4-氨基苯基)甲烷、二(2-氯-4-氨基-3,5-二乙基苯基)甲烷、二(4-氨基苯基)丙烷、2,4-二(氨基-叔丁基)甲苯、二(对氨基-叔丁基苯基)醚、二(对甲基-邻氨基苯基)苯、二(对甲基-邻氨基戊基)苯、1,3-二氨基-4-异丙基苯、二(4-氨基苯基)硫醚、二(4-氨基苯基)砜、和二(4-氨基苯基)醚。也可以使用这些化合物的组合。在一些实施方式中,有机二胺是间苯二胺,对苯二胺,磺酰基二苯胺,或包括前述二胺中至少一种的组合。
制备聚醚酰亚胺的很多方法之中包括公开于美国专利3,847,867、3,852,242、3,803,085、3905,942、3,983,093、4,443,591和7,041,773的那些。举例说明制备聚酰亚胺的通用和特定方法,针对教导的目的提及这些专利。一些聚醚酰亚胺(PEI)材料描述于聚醚酰亚胺材料的ASTM D5205-96标准分类系统中。
聚醚酰亚胺的熔体指数可以为0.1至10克每分钟(g/min),通过AmericanSociety for Testing Materials(ASTM)D1238在340至370℃使用6.7千克(kg)重量测量。在一些实施方式中,聚醚酰亚胺聚合物的重均分子量(Mw)为1,000至150,000克/摩尔(道尔顿),通过凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯标准物测得。在一些实施方式中,聚醚酰亚胺的Mw为10,000至80,000道尔顿。这样的聚醚酰亚胺聚合物的特性粘度通常大于0.2分升每克(dl/g),或更特别为0.35至0.7dl/g,在25℃在间甲酚中测得。
在一种实施方式中,聚醚酰亚胺包含小于50ppm的胺端基。在其它情况下,聚合物也具有小于1ppm游离的未聚合的双酚A(BPA)。
聚醚酰亚胺可以具有低含量的残留挥发性物质,例如残留的溶剂和/或水。在一些实施方式中,聚醚酰亚胺具有的残留挥发性物质浓度小于1,000重量份每一百万重量份(ppm),或更特别小于500ppm,或更特别小于300ppm,或甚至更特别小于100ppm。在一些实施方式中,组合物具有的残留挥发性物质浓度小于1,000重量份每一百万重量份(ppm),或更特别小于500ppm,或更特别小于300ppm,或甚至更特别小于100ppm。
残留挥发性物质的实例是卤化的芳族化合物例如氯苯,二氯苯,三氯苯,非质子极性溶剂例如二甲基甲酰胺(DMF),N-甲基吡咯烷酮(NMP),二甲基亚砜(DMSO),二芳基砜,环丁砜,吡啶,苯酚,藜芦醚,苯甲醚,甲酚,二甲苯酚,二氯乙烷,四氯乙烷,吡啶及其混合物。
最终聚合物产物中低含量的残留挥发性物质可以通过已知方法例如通过脱挥发分或蒸馏实现。在一些实施方式中,可以移除主要部分的任何溶剂,可以通过任选在减压下脱挥发分或蒸馏从聚合物产物中移除任何残留挥发性物质。在其它实施方式中,使聚合反应在溶剂中完成一定的所需水平,然后聚合反应基本上完成,大部分剩余的水在溶液中的初始反应之后的脱挥发分步骤过程中被移除。使聚合物混合物脱挥发分并将溶剂和其它挥发性物质减少至良好熔融加工性所需的低含量的设备通常能够在真空下高温加热,具有快速产生高表面积以促进移除挥发性物质的能力。这样的设备的混合部分通常能够向泵提供足够的动力,搅拌,和搅动可能非常粘的高温聚醚酰亚胺熔体。适宜的脱挥发分设备包括但不限于,扫壁蒸发器,例如由LUWACompany制造的那些,和脱挥发分挤出机,特别是具有多个排放部分的双螺杆挤出机,例如由Werner Pfleiderer Company或Welding Engineers制造的那些。
在一种实施方式中,聚醚酰亚胺包括聚醚酰亚胺热塑性树脂组合物,其包含:(a)聚醚酰亚胺树脂,和(b)含磷的稳定剂,所述含磷稳定剂的含量可有效增加聚醚酰亚胺树脂的熔体稳定性,其中所述含磷的稳定剂表现出低挥发性,使得通过对含磷的稳定剂的样品的初始量的热重分析测量,当以20℃/分钟的加热速率在惰性气氛下将样品从室温加热至300℃时,大于或等于初始量的10重量%的样品保持未蒸发。在一种实施方式中,含磷的稳定剂具有式P-Ra,其中R’独立地为H,烷基,烷氧基,芳基,芳氧基,或氧基取代基,a为3或4。这样适宜的稳定的聚醚酰亚胺的实例可见美国专利6,001,957,其完全通过参考并入本申请。
在一些实施方式中,聚醚酰亚胺的玻璃化转变温度为200至280℃。
通常有用的是,使用已知的熔融过滤技术将聚醚酰亚胺熔融过滤以除去外来材料、碳化粒子、交联的树脂、或类似杂质。熔融过滤可以在初始树脂分离或在之后的步骤中进行。聚醚酰亚胺可以在挤出操作中熔融过滤。熔融过滤可以使用孔径大小足以除去尺寸大于或等于100微米的粒子或孔径大小足以除去尺寸大于或等于40微米的粒子的过滤器进行。
聚醚酰亚胺组合物可以任选地包括添加剂例如UV吸收剂,稳定剂例如光稳定剂和其它,润滑剂,增塑剂,颜料,染料,着色剂,防静电剂,金属钝化剂,和包括至少一种前述添加剂的组合。在一些实施方式中,添加剂可以包括脱模剂和稳定剂的组合,所述稳定剂包括亚磷酸酯稳定剂、亚膦酸酯稳定剂、受阻酚稳定剂,和包括前述至少一种的组合。在一种实施方式中,使用含磷的稳定剂。
抗氧化剂可以是下述化合物,例如亚磷酸酯,亚膦酸酯,受阻酚,或包括至少一种前述抗氧化剂的组合。包括亚磷酸三芳基酯和膦酸芳基酯的含磷的稳定剂是特别有用的添加剂。也可以使用二官能的含磷化合物。在一些实施方式中,为防止在熔融混合或之后的熔体成型工艺例如注塑过程中损失稳定剂,可使用分子量大于或等于300道尔顿但是小于或等于5,000道尔顿的含磷的稳定剂。添加剂可以包括分子量超过500道尔顿的受阻酚。含磷的稳定剂在组合物中的存在量可以为整个组合物的0.01至3.0重量%或0.01至1.0重量%。
用于变压器绝缘纸的Ultem 5000等级聚醚酰亚胺是最耐矿物油的,它们在Ultem 9000和1000等级的降解方面更为积极。Ultem 9000和Ultem 1000等级显示对硅油和植物油的良好耐性。
变压器绝缘纸还包括纤维,该纤维由除聚醚酰亚胺之外的材料构成。其它纤维可以是高强度、耐热性的有机纤维例如芳族聚酰胺(包括均聚物和共聚物)和芳族聚酯纤维(包括均聚物和共聚物)。这样的纤维的强度可以为约10g/D至约50g/D、特别为15g/D至50g/D,和热解温度大于300℃、特别大于约350℃(1g/D=8.830厘牛/tex)。本申请使用的“芳族”聚合物包含至少85摩尔%的聚合物连接基(例如,-CO-NH-),该连接基直接连接于两个芳环。
完全芳族聚酯纤维包括液晶聚酯。这样的完全芳族聚酯纤维的说明性实例包括对-羟基苯甲酸的自缩合聚合物,包括源自对苯二甲酸和对苯二酚的重复单元的聚酯,包括源自对-羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘甲酸的重复单元的聚酯纤维,或其组合。具体的完全芳族液晶聚酯纤维通过4-羟基苯甲酸和6-羟基萘-2-甲酸(可以商业名称VECTRAN商购自Kuraray Co.,Ltd.)的缩聚反应制备。这样的完全芳族聚酯纤维可以通过本领域技术人员已知的任何方法制备。
芳族聚酰胺纤维也称为芳纶纤维,其广义上可以归类为对位芳纶纤维或间位芳纶纤维。对位芳纶纤维的说明性实例包括聚(对苯二甲酰对苯二胺)纤维(例如由E.I.Du Pont de Nemours and Company和Du Pont-Toray Co.,Ltd.以商标制造),对苯二甲酰对苯二胺/对-亚苯基3,4'-二苯基醚对苯二甲酰胺共聚物纤维(由Teijin Ltd.以商业名称TECHNORA制造),(由TeijinLtd.以商业名称TWARON制造),或包括至少一种前述芳纶纤维的组合。间位芳纶纤维的说明性实例包括聚(对苯二甲酰间苯二胺)纤维(例如由E.I.DuPont de Nemours and Company以商标制造)。这样的芳纶纤维可以通过本领域技术人员已知的方法制备。在特定的实施方式中,芳纶纤维是对位类型的均聚物,例如聚(对苯二甲酰对苯二胺)纤维。
芳纶纤条体是纤维性基底中的优选成分。纤条体通常如下制备:使聚合物溶液流进不与溶液的溶剂相溶混的液体的凝结浴。当聚合物凝结时,使聚合物溶液的流经受剧烈的剪切力和湍流。本发明的纤条体材料包括间位芳纶和对位芳纶或其共混物。更特别地,纤条体是对位芳纶。这样的芳纶纤条体在干燥之前可以湿润使用并且可以作为物理缠绕纸的絮状物组分周围的粘结剂沉积。
在一些实施方式中,构成纤维性基底的树脂也可以在称为双组分纤维挤出的纤维挤出方法过程中组合。在这样的实施方式中,可以根据已知方法将第一聚合物与第二聚合物一起熔融纺丝以形成芯/皮纤维。制备双组分和多组分纤维的方法是公知的且无需在本申请详细描述。例如,通过参考并入本申请的美国专利5,227,109描述了在纺丝组件(spinning pack)的皮-芯关系中形成双组分纤维,所述纺丝组件包括多个邻近的板,这些板限定了其中选择的用于皮组件和芯组件的流动路径从而将各组分引导成皮-芯关系。而且,可以认为更复杂的多组分纤维形态是在本申请使用的术语芯皮的范围内,例如公开于美国专利5,458,972,其通过参考并入本申请,并且描述了使用限定三个腿部、三个顶端和轴中心的三叶形毛细管制备多组分三叶形纤维的方法,这是通过将第一熔融的聚合物组合物导入轴中心和将第二熔融的聚合物组合物送入顶端中至少一个来完成的。制得的纤维具有三叶形芯,其限定外芯表面和邻接外芯表面的至少约三分之一的皮。
在各种实施方式中,第一聚合物可以是芯纤维,而第二聚合物是皮纤维,或第二聚合物可以是芯纤维,而第一聚合物是皮纤维。第一和第二聚合物可以是在有用的纤维的上下文中的任何上述聚合物。
在一种实施方式中,液晶聚合物为芯层,聚醚酰亚胺为外层。该实施方式将改善在纸构造中的给定面积上材料的分散均匀性。该实施方式也可允许生产较细纤维,这对于极薄产品中的均匀分散是关键的。
在一个一般方面中,电力设备包括导体和包围至少一部分导体的绝缘纸。电力设备的导体可以包括变压器的绕组,其中绕组由位于绕组周围的绝缘纸绝缘。绕组和绝缘纸可以安装在外壳中,其中外壳中的介电流体包围绕组和绝缘纸。介电流体可以是矿物油、硅油、天然或合成酯油、或烃流体。
在另一个一般方面中,变压器包括芯、第一绕组、第二绕组、和绝缘纸。每个绕组包括至少部分由绝缘纸包围的导体。绝缘纸位于芯、第一绕组、和第二绕组之间。
在另一个一般方面中,构建电力装置的方法包括提供导体,提供绝缘纸,和用绝缘纸包围至少一部分导体。
在另一个一般方面中,绝缘的导体包括至少部分由绝缘纸包围的电导体。在一些应用中,绝缘的导体可以安装在变压器中。
在另一个一般方面中,制备绝缘的导体的方法包括提供导体,提供绝缘纸,和用绝缘纸覆盖导体。
参照图1,变压器100的绝缘结构包括芯105,第二绕组层110,和第一绕组层115。模板绝缘层(form insulation layer)120将芯105与第二绕组层110电分隔。第二绝缘层125分隔第二绕组层110的单个线圈130。阻隔绝缘层135将第二绕组层110和第一绕组层115分隔。第一绝缘层140分隔第一层115的单个线圈145。线圈包裹物(coil wrap)150包围第一层115并将它与其中插入芯105和绕组层110和115的外壳(未显示)电分隔。任选的卷到卷(coil-to-coil)绝缘层160位于邻近线圈包裹物150的位置。层160通常由纸板产品制成并且邻近线圈包裹物150插入。介电流体填充外壳并包围芯、绕组层、和绝缘层。这是常见的变压器线圈构造。其它线圈构造也通常用于该行业,这取决于变压器的类型及其应用。变压器绕组可以相连以得到自耦变压器,自耦变压器可以用于,例如,稳压器。
变压器100中的介电流体可以是任何适当的介电流体,例如矿物油、R-temp、Envirotemp FR-3、Envirotemp 200、Edisol TR、和硅油。矿物油和硅油通常购自多种批发商。R-temp是高分子量烃流体的商标。EnvirotempFR-3是天然酯流体的商标,通常确定为基于植物油的。Envirotemp 200是合成酯流体的商标。Edisol TR是合成烃流体的商标。R-temp、Envirotemp FR-3、Envirotemp 200、和Edisol TR全部购自Cooper Power Systems of Waukesha,Wis。
变压器中的绝缘层是包含聚醚酰亚胺纤维的固结的纤维垫(fibrous mat)。变压器中的单个导体也可以用相同的绝缘纸包裹。
电绝缘纸可以使用已知的造纸技术制备,例如在圆筒或长网机造纸机器上进行。通常,将纤维短切和提炼以获得适当的纤维尺寸。将合成纤维和粘结剂添加到水中以形成纤维和水的混合物。
然后将混合物筛滤以从混合物中排干水,从而形成纸片。筛网往往使纤维在其中片移动的方向(其称为纵向)上取向。因此,所得绝缘纸在纵向上的拉伸强度大于在垂直方向(其称为横向)上的拉伸强度。将纸片从筛网进料到辊上并使其通过移除纸中的水的其它加工设备。
纤维性基底可以按本领域已知的各种面密度制备,通常为5至200GSM。一方面,固结的纤维性基底的密度为80克每平方米,或80GSM。
变压器绝缘纸具有的孔隙率通常足以使其可渗透变压器油并使变压器油循环通过并将气体从固结的产品中驱除。一方面,孔隙率为0至90体积%。测量孔隙率的方法是本领域技术人员已知的,例如ISO 5636-5:2003。在该技术中,Gurley秒或Gurley单位是描述在4.88英寸水(0.188psi)的压差使100立方厘米(1分升)空气穿过1.0平方英寸的给定材料所需的秒数的单位,其可以表示为平方英寸秒每分升(s·in2/dl)。在SI单位中,1s·in2/dl=6.4516秒每米空气柱(s/m)。另一方面,变压器绝缘纸的孔隙率大于0至小于120s·in2/dl(Gurley秒)或大于0至774秒每米空气柱。
变压器绝缘纸的电击穿强度可以为400伏特/密尔,例如450伏特/密尔、500伏特/密尔、550伏特/密尔、600伏特/密尔、650伏特/密尔、700伏特/密尔、750伏特/密尔、800伏特/密尔、850伏特/密尔、900伏特/密尔、950伏特/密尔、或大于1000伏特/密尔(V/密尔=0.3937kV/cm,这将前述值转化为177kV/cm、197kV/cm、216kV/cm、236kV/cm、256kV/cm、276kV/cm、295kV/cm、315kV/cm、335kV/cm、354kV/cm、374kV/cm、或大于394kV/cm)。
其它类型的绝缘纸可以使用上述组合物制备。例如,使用组合物的绝缘纸可以作为褶皱纸形成。通常,褶皱纸按照与上述绝缘纸相同的方式形成。使纸变得稍微潮湿,并使其从支出辊(payout roll)穿过到达收集辊(pickuproll)。收集辊以比支出辊稍慢的速度转动,使得纸在辊之间的区域中倒退并稍微褶皱。以这种方式形成的褶皱纸可以用作绝缘体,例如,从而使线圈引线或内部变压器电线绝缘。褶皱纸可以用在裸露的导体上或用在已经用绝缘材料保护的导体上。褶皱纸也可以在一些线圈设计中用于增补的普通纸,例如在高-低阻隔绝缘(high-low barrier insulation)的功能中。由于褶皱纸的挠性,其可以包裹在用于变压器或反应器的各种导体、线圈引线、和电线周围。
纸板,即一种压浆产品,是可以使用上述组合物形成的绝缘纸的另一个实例。用于例如变压器的纸板产品的厚度通常为30密尔至250密尔。纸板用于提供介电功能和机械支撑功能。因为纸板是硬质的,其通常不能如同较软质的褶皱纸和上述绝缘纸那样包裹在导体周围。但是,纸板的形状可以顺应变压器各种构造的一些。例如,其形状可以配合在变压器的线圈窗口(coilwindow)内或位于变压器的芯和线圈之间。
制备纸板的技术是造纸行业中公知的。通常,将粘结剂和纤维的混合物与水混合,并运送到宽的转筒筛。水流动通过筛,将纤维滤除到筛表面上以形成纸幅层(paper web layer)。毡层将纸幅层从筛上移除并将该层运送到成形辊。然后将层湿层压,从而通过将纸层连续缠绕到成形辊上而形成所需厚度。一旦将其缠绕在成形辊上,则将材料在压制操作中压制,直到材料包含约55%的水。然后在移除压力的情况下,在热量下将材料干燥,直到材料包含约5%的水。然后使用重型压延机将材料进一步压制,从而使产品的厚度为,例如,约30密尔至250密尔,这取决于所需应用。在一种实施方式中,在固结前,例如,在压延前,将纸幅层预加热。
模塑制品也可以使用由本发明提供的纤维性基底制备。例如,当需要较大尺寸的不导电部件时,可以将纤维性基底压塑成所需形状。
绝缘纸也可以用于其中通常使用绝缘纸的多种应用中,例如用于纸覆盖的导体的绝缘纸。一种类型的纸覆盖的导体是用于较大变压器的矩形电线。这些电线用绝缘纸包裹。例如,参照图2和3,导体400包括矩形电线405,矩形电线405用一对绝缘纸410和415的连续条带松散地包裹,使得它们重叠。绝缘纸410和415可以是上述绝缘纸或褶皱纸。其也可以是成形的纸板。
参照图4和5,另一种类型的纸覆盖的导体是常见的重型规格室内布线(heavy gauge house wiring)500,其具有包围中性线510和通电电线515的塑料或橡胶绝缘体的层505。地线520,其位于中性线510和通电电线515之间,任选由绝缘材料覆盖,如图4和5说明。绝缘体和电线由绝缘纸的层523(其由塑料或橡胶绝缘层525保护)保护。
实施例
材料:
使用以下材料:
材料 商业名称 来源
聚醚酰亚胺A Ultem 5001 SABIC Innovative Plastics
聚醚酰亚胺B Ultem 9011 SABIC Innovative Plastics
矿物油 Nytro 11GBX Nynas USA,Inc
植物油(FR3) Envirotemp FR3 Cargill
硅油 Xiameter 561 Dow Corning Corporation
油相容性试验
油相容性试验在厚度为25-35μm的两种类型的聚醚酰亚胺膜上进行。如下所述研究油类型和油温度对膜的厚度、玻璃化转变温度、应力、和应变的影响。
溶胀是变压器绝缘材料的问题。纤维素材料具有与矿物油大的化学相异性,其中矿物油是非极性的、疏水的环烷类材料。相反,纤维素包括具有极性羟基取代基的亲水性结构组分。因此,由于化学相异性使得存在极小的溶胀危险。大部分合成聚合物是非极性和疏水的。因此,存在溶胀的危险,这是由变压器油分子扩散进构成固体绝缘体的聚合物所造成。
为对此进行测试,使12个Ultem 5001(确定为聚醚酰亚胺A)的样品膜和10个Ultem 9011(确定为聚醚酰亚胺B)的样品膜在120℃暴露于三种研究中的变压器油,并每周分析一次,共分析8周。不试图调节湿气含量,并将样品松散地覆盖,但是暴露于空气。膜厚度使用Filmetrics薄膜分析器测量。该试验的结果显示于表1,对于三种不同的油中两种等级的聚醚酰亚胺膜,其展示了作12次试验平均值的溶胀数据(经由直接膜厚度)。
表1.
数据出乎意料地显示出在加速老化研究的过程中的良好的尺寸稳定性。矿物油中的聚醚酰亚胺B(Ultem 9011)在历时超过40年寿命的等价时间之后经历了约1%的较小溶胀。该试验表明,对于最佳安全性,如果使用矿物油,耐溶剂的聚醚酰亚胺A(Ultem 5001)是最好的选择。
为进一步研究溶胀,进行差示扫描量热法(DSC)测量,结果显示于表2。可预见到,如果变压器油使研究中的聚合物溶胀,则Tg将改变。该结果是出乎意料的,特别是根据之前讨论的通过直接测量得到的溶胀。该数据跨越几乎50年(8周,在120℃)的等价纸热老化。在该加速试验时间范围内,这些结果显示Tg的最小变化,并且表明两种膜都适合与所研究的任何变压器油一起使用。
表2.
机械性质:在变压器操作中,机械强度(以抵抗短路力)是所需性质,在纤维素纸的加速老化过程中的“寿命”通常按照机械性质例如拉伸强度的保留率测量。为对此进行研究,Tg通过拉伸动态力学分析(拉伸DMA)进行。在该试验中,Tg通过耗损模量的峰的位置确定,而非更传统地确定为由于样品失效高于耗损模量最大值而获得的tanδ曲线的峰。结果显示于以下表3。
表3.
显示了原始聚醚酰亚胺和在120℃老化8周之后(~50年等价寿命)的值(通过10μm幅度DMA确定)。在测定值的置信度内,对于聚醚酰亚胺A或聚醚酰亚胺B材料,材料的Tg(通过拉伸DMA测定)未改变。
应力应变测量根据ASTM D882进行。
材料的屈服应力得自应力-应变曲线(由平稳期的起点指示,并以5%应变记录)。该曲线族显示数据的天然变化(natural variation)。ASTM D882通常基于5次重复实验报告聚合物膜的屈服应力数据+/-10%的精度,在这种情况下在求平均值时使用两次重复实验。
然后对于聚醚酰亚胺A和聚醚酰亚胺B材料两者,将这些平稳期值(在5%应变)作为在矿物油中老化持续时间的函数作图。仅测试矿物油,因为预期其对聚合物膜是最具攻击性的。该试验的结果总结于以下表4。
表4.
如表4所示,通过在120℃在矿物油中浸没4周,聚醚酰亚胺A和聚醚酰亚胺B材料在性质保留率方面显示出相对一致的性能。通过8周浸没,在两种情况下性能都劣化较多,但是应力应变平稳期保持高于60MPa。
术语“一个”和“一种”不表示数量的限制,而表示至少一种参考条目的存在。
术语“或”表示“和/或”。
整个说明书中提到的“一种实施方式”、“另一种实施方式”、“实施方式”等表示参考该实施方式描述的具体要素(例如,特征、结构、和/或特性)包括在本申请所描述的至少一种实施方式中,并且可能存在或可能不存在于其它实施方式中。此外,应该理解的是所述的要素可能在众多实施方式中以任意适宜的方式组合。
通常,组合物或方法可以可替换地包括本申请公开的任何适当的组分或步骤、由本申请公开的任何适当的组分或步骤组成、或基本上由本申请公开的任何适当的组分或步骤组成。可以另外地、或可替换地配制本发明,从而缺乏、或基本上不含用于现有技术组合物或以其它方式对实现本申请权利要求的功能和/或目的不必要的任何组分、材料、成分、辅料、或物类、或步骤。
“任选的”或“任选地”指后面所述的事件或场合可能发生或可能不发生,并且叙述中包含事件发生以及不发生的情形。
连同数量使用的修饰语“大约”包含指定值并且具有由上下文所规定的含义(例如,其包括与特定量的测量相关的误差程度)。
符号“±10%”表示指定的测量可以是所述值的-10%~+10%。
指同一组分或性能的所有范围的端点包含该端点并且可以独立组合,并且包括任选的所有中间点和范围:(例如,“至多约25wt.%、或更特别为约5wt.%至约20wt.%”的范围包括“约5wt.%至约25wt.%”的范围内的端点和所有中间值,例如约10wt.%至约23wt.%等)。
本申请使用的后缀“(s)”同时包括其所修饰的术语的单数和复数,从而包括一种或多种该术语(例如,着色剂(s)包括一种或多种着色剂)。
术语“第一”、“第二”等,“初级的”、“二级的”等,如本申请所使用不表示任何顺序、数量或重要性,而用于区分不同的要素。
除非另有说明,否则本申请使用的术语“前”、“后”、“下”、和/或“上”仅为方便描述,且不限于任一个位置或空间取向。
术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。
除非限定,否则本申请使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员通常所理解的相同意义。
使用标准命名法描述化合物。例如,没有被任何指定基团取代的任何位置理解为其化合价由指定键或氢原子所填充。不是在两个字母或符号之间的破折号("-")用来表示取代基的连接点。例如,-CHO通过羰基基团的碳连接。
所有引用的专利、专利申请、和其它参考文献在此全部引入作为参考。然而,如果本申请的术语与引用的参考文献中的术语矛盾或冲突,则来自本申请的术语优先于来自引用的参考文献的冲突术语。
本发明包括至少以下实施方式。
实施方式1:变压器绝缘纸,其包括纤维组合物的固结产品,所述纤维组合物包含,基于所述纤维组合物中纤维的总重量:35至70重量%的聚醚酰亚胺均聚物纤维、聚醚酰亚胺共聚物纤维、或前述的组合;至少5重量%的粘结剂纤维,其包含芳族聚酰胺纤条体、芳族聚酰胺纤维、或包含至少一种前述的组合;和5至30重量%的液晶聚合物纤维,其中所述粘结剂纤维包含小于10重量%的聚碳酸酯。
实施方式2:实施方式1的变压器绝缘纸,其中在150至200℃的温度暴露于硅油、植物油或矿物油之后,所述聚酰亚胺保留其分子量的至少90%。
实施方式3:实施方式1的变压器绝缘纸,其中在180℃的温度暴露于硅油、植物油或矿物油之后,所述聚酰亚胺保留其分子量的至少90%。
实施方式4:前述实施方式任一项的变压器绝缘纸,其中所述固结的产品具有以下性质中的至少一种:电阻率为至少1000MOhm-cm;电击穿强度为至少177kV/cm;热容超过NEMA等级F(155℃)和NEMA等级H(180℃)的标准;测量为埃尔门多夫撕裂强度的撕裂强度为至少85mN;和厚度为大于0至小于100毫米。可替换地,该实施方式中的击穿强度可以为197kV/cm、216kV/cm、236kV/cm、256kV/cm、276kV/cm、295kV/cm、315kV/cm、335kV/cm、354kV/cm、374kV/cm、或大于394kV/cm。
实施方式5:前述实施方式任一项的变压器绝缘纸,其中所述固结产品的孔隙率足以使变压器油循环通过所述固结产品并从所述固结产品中驱除气体。
实施方式6:前述实施方式任一项的变压器绝缘纸,其中所述孔隙率为10至90体积%。
实施方式7:前述实施方式任一项的变压器绝缘纸,其中所述聚醚酰亚胺包含具有下式的结构单元
其中在前述式中,n大于1,R是具有6至20个碳原子的芳族烃基团,其卤化衍生物,具有2至10个碳原子的直链或支链亚烷基,具有3至20个碳原子的环亚烷基,或下式的二价基团
其中Q1是键,-O-,-S-,-C(O)-,-SO2-,-SO-,和-CyH2y-及其卤化衍生物,其中y是1至5;且Z1各自独立地为任选取代有1至6个C1-8烷基、1至8个卤素原子、或包含前述中至少一种的组合的芳族C6-24单环或多环部分。
实施方式8:实施方式7的变压器绝缘纸,其中Z1是下式的二价基团
其中Qa各自独立地为单键,-O-,-S-,-C(O)-,-SO2-,-SO-,和-CyH2y-及其卤化衍生物,其中y为1至5的整数,且R是下式的二价基团
以及包含前述中至少一种的组合,其中Q1是单键,-O-,-S-,-C(O)-,-SO2-,-SO-,-CyH2y-或其卤化衍生物,其中y为1至5的整数。
实施方式9:实施方式7的变压器绝缘纸,其中Z是2,2-(4-亚苯基)异丙叉,R是间亚苯基、对-亚苯基二芳基砜,或包含前述中至少一种的组合。
实施方式10:前述实施方式任一项的变压器绝缘纸,其中所述芳族聚酰胺是聚(对苯二甲酰对苯二胺),聚(对-亚苯基对苯二甲酰亚胺-共聚-3’4’-氧二亚苯基对苯二甲酰亚胺),或包含前述芳族聚酰胺中至少一种的组合。
实施方式11:前述实施方式任一项的变压器绝缘纸,其中所述液晶聚合物是聚(4-羟基苯甲酸-共聚-6-羟基-2-萘甲酸)。
实施方式12:形成实施方式1的变压器绝缘纸的方法,包括:由包含以下组分的淤浆形成层:悬浮溶剂;和纤维组合物,其包含以下物质的组合:35至70wt.%的聚醚酰亚胺纤维;至少5wt.%的芳族聚酰胺纤维;和5至30wt.%的液晶聚合物纤维,其中所述纤维的wt.%基于所述纤维组合物中纤维的总重量;使所述层脱水;和使所述层固结以形成纤维性基底。
实施方式13:实施方式12的方法,其中所述固结在静态压机中进行。
实施方式14:实施方式12的方法,其中在所述方法的至少一部分过程中使所述层暴露于低于大气压的压力。
实施方式15:实施方式12的方法,其中所述固结在连续辊式压机中进行。
实施方式16:包括前述实施方式任一项的变压器绝缘纸的变压器组件。
实施方式17:实施方式16的变压器组件,其中所述组件是多孔纸、无孔纸、褶皱纸、粘性纸、隔板、纸板、或硬质结构。
实施方式18:实施方式16的变压器组件,其孔隙率为大于0至774秒/米空气柱。
尽管已经参考示例性实施方式描述了本发明,但本领域技术人员将会理解,在不背离本发明范围的情况下,可以进行各种变化,且等价物可以替代其要素。而且,在不背离本发明实质范围的情况下,可以进行很多修改以使特定的情形或材料适用于本发明的教导。因此,本发明不意在限于作为实施本发明预期的最好方式所公开的特定实施方式,相反本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (24)

1.变压器绝缘纸,其包括纤维组合物的固结产品,所述纤维组合物包含,基于所述纤维组合物中纤维的总重量:
35至70重量%的聚醚酰亚胺均聚物纤维、聚醚酰亚胺共聚物纤维、或前述的组合;
至少5重量%的粘结剂纤维,其包含芳族聚酰胺纤条体、芳族聚酰胺纤维、或包含前述中至少一种的组合;和
5至30重量%的液晶聚合物纤维,
其中所述粘结剂纤维包含小于10重量%的聚碳酸酯。
2.权利要求1的变压器绝缘纸,其中在150至200℃的温度暴露于硅油、植物油或矿物油之后,所述聚醚酰亚胺保留其分子量的至少90%。
3.权利要求1的变压器绝缘纸,其中在180℃的温度暴露于硅油、植物油或矿物油之后,所述聚醚酰亚胺保留其分子量的至少90%。
4.前述权利要求任一项的变压器绝缘纸,其中所述固结的产品具有以下性质:
电阻率为至少1000MOhm-cm;
电击穿强度为至少177kV/cm;
热容超过NEMA等级F(155℃)和NEMA等级H(180℃)的标准;
测量为埃尔门多夫撕裂强度的撕裂强度为至少85mN;和
厚度为大于0至小于100毫米。
5.权利要求1-3中任一项的变压器绝缘纸,其中所述固结产品的孔隙率足以使变压器油循环通过所述固结产品并从所述固结产品中驱除气体。
6.权利要求5的变压器绝缘纸,其中所述孔隙率为10至90体积%。
7.权利要求1-3中任一项的变压器绝缘纸,其中所述聚醚酰亚胺包含具有下式的结构单元:
其中在以上式中,
n大于1,
R是具有6至20个碳原子的芳族烃基团,其卤化衍生物,具有2至10个碳原子的直链或支链亚烷基,具有3至20个碳原子的环亚烷基,或下式的二价基团
其中Q1是键,-O-,-S-,-C(O)-,-SO2-,-SO-,和-CyH2y-及其卤化衍生物,其中y是1至5;且
Z1各自独立地为任选取代有1至6个C1-8烷基、1至8个卤素原子、或包含前述中至少一种的组合的芳族C6-24单环或多环部分。
8.权利要求7的变压器绝缘纸,其中Z1是下式的二价基团:
其中Qa各自独立地为单键,-O-,-S-,-C(O)-,-SO2-,-SO-,和-CyH2y-及其卤化衍生物,其中y为1至5的整数,且
R是下式的二价基团:
以及包含前述中至少一种的组合,其中Q1是单键,-O-,-S-,-C(O)-,-SO2-,-SO-,-CyH2y-或其卤化衍生物,其中y为1至5的整数。
9.权利要求7的变压器绝缘纸,其中Z是2,2-(4-亚苯基)异丙叉,R是间亚苯基、对-亚苯基二芳基砜,或包含前述中至少一种的组合。
10.权利要求1-3中任一项的变压器绝缘纸,其中所述芳族聚酰胺是聚(对苯二甲酰对苯二胺),聚(对-亚苯基对苯二甲酰亚胺-共聚-3’4’-氧二亚苯基对苯二甲酰亚胺),或包含前述芳族聚酰胺中至少一种的组合。
11.权利要求1-3中任一项的变压器绝缘纸,其中所述液晶聚合物是聚(4-羟基苯甲酸-共聚-6-羟基-2-萘甲酸)。
12.形成权利要求1的变压器绝缘纸的方法,包括:
由包含以下组分的淤浆形成层:
悬浮溶剂;和
纤维组合物,其包含以下物质的组合:
35至70wt.%的聚醚酰亚胺纤维;
至少5wt.%的芳族聚酰胺纤维;和
5至30wt.%的液晶聚合物纤维,
其中所述纤维的wt.%基于所述纤维组合物中纤维的总重量;
使所述层脱水;和
使所述层固结以形成纤维性基底。
13.权利要求12的方法,其中所述固结在静态压机中进行。
14.权利要求12的方法,其中在所述方法的至少一部分过程中使所述层暴露于低于大气压的压力。
15.权利要求12的方法,其中所述固结在连续辊式压机中进行。
16.包括前述权利要求任一项的变压器绝缘纸的变压器组件。
17.权利要求16的变压器组件,其中所述组件是多孔纸。
18.权利要求16的变压器组件,其孔隙率为大于0至774秒/米空气柱。
19.权利要求16的变压器组件,其中所述组件是无孔纸。
20.权利要求16的变压器组件,其中所述组件是褶皱纸。
21.权利要求16的变压器组件,其中所述组件是粘性纸。
22.权利要求16的变压器组件,其中所述组件是隔板。
23.权利要求16的变压器组件,其中所述组件是纸板。
24.权利要求16的变压器组件,其中所述组件是硬质结构。
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