CN106049166A - 521型电容器云母纸及其制备方法 - Google Patents

521型电容器云母纸及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于云母纸的生产技术领域，具体涉及一种521型电容器用云母纸及其制备方法。本发明方法包括以下步骤：a、原料焙烧：将云母原料在855～870℃下焙烧8～10min后，冷却；b、化学处理：将冷却后的云母原料，先于质量浓度为3～6％的碱溶液中浸泡25～35min；再于质量浓度为2.5～3.5％的酸中浸泡25～35min，最后于90～110℃下加热50～60min；c、洗涤分选：将化学处理后的原料进行洗涤，筛分，得到浆鳞片；d、水力分级：将浆鳞片再进行水力分级，得到造纸浆；e、制浆抄造：将d步骤得到的造纸浆进行储浆，稳压，稳压后进行调浆和上浆，最后抄造成纸，即得。本发明521型电容器云母纸的抗张性能好，纸张薄，其机械强度高，原料来源广，成本低。

Description

521型电容器云母纸及其制备方法
技术领域
本发明属于云母纸的生产技术领域，具体涉及一种521型电容器用云母纸及其制备方法。
背景技术
云母是一种天然矿物，由于它具有优良的电气性能，耐热性，不老化等众多优点，而成为一种优质的介电材料，被广泛用于电气和电子工业中。但是天然大块云母资源有限，各发达国家均将云母片列为战略物资。上世纪八十年代前，我国用于飞机点火器的云母电容器的优质云母片还必须从印度进口。随着工业发展和科技进步，云母片已被自身加工遗弃的90％多的废渣和地壳蕴藏丰富的碎云母制成的云母纸(又名还原云母，再生云母)所取代。
从六十年代开始，我国大型高压电机(5万KW，500V以上的电机)的主介电均利用以云母纸为基材制作的粉云母带。而用于电子工业的云母纸，则是六十年代从U-2型无人侦察机的残骸中被发现，我国七十年代开始研制，八十年代初研制成功，定名为511型云母纸。现在用此介质材料制造的云母纸电容器已广泛用于航天航空，雷达，导弹，深井钻探，高频焊管等众多工业领域中。主研人退休后，针对初研制的第一条生产线生产的电容器云母纸存在的机械性能，电气性能不够高，厚度均匀性差的问题，对生产工艺技术作出进一步研究，建成我国第二条生产线，生产的521型电容器云母纸，其性能大有提高，已达到和超过国外同等产品。
申请号为“201210168710.6”，发明名称为“电容器用云母纸的制造方法”，公开了一种包括a、选取云母原料；b、焙烧；c、化学处理；d、制浆；e、抄纸制备而成的电容器云母纸，其中，化学处理是指利用用质量分数为3～5％的硫酸溶液与云母原料进行加热处理。该专利中云母纸是通过先酸浸，不经过碱处理，再利用水力将云母片破碎成云母鳞片后，制浆，抄造成纸得到，该发明采用厚片云母，成本较高；化学处理过程中只经过酸处理，不经过碱处理，会导致云母膨胀差，成浆后云母鳞片偏厚，制备的云母纸较厚，偏差较大，厚薄不均匀；另外，该发明中云母原料在经过化学处理后，需要进行破碎(机械破碎或水力破碎)，破碎是因为云母晶体经热化学处理后，分层膨胀，质地变软，但是大部仍是块状，无法抄造成纸，只有破碎成小鳞片，方可抄造，但是破碎的弊端是浆鳞片偏厚，成纸性能差，击穿强度不够，还是不能满足大型电容器对云母纸的要求。
众所周知，云母纸厚度越薄，做成电容器的体积就越小，其制备难度较大，现有工艺仅能做出18μm以上的云母纸，在电容器中的应用范围就很窄。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种厚度薄、强度高，性能优良的云母纸的制备方法。
本发明521型电容器云母纸的制备方法，包括以下步骤：
a、原料焙烧：将云母原料在855～870℃下焙烧8～10min后，冷却至常温；
b、化学处理：将a步骤冷却后的云母原料，先于质量浓度为3～6％的碱溶液中浸泡25～35min；再于质量浓度为2.5～3.5％的酸中浸泡25～35min，最后将浸泡有云母原料的酸溶液于90～110℃下加热50～60min；
c、洗涤分选：将b步骤化学处理后的原料进行洗涤，筛分，得到粒度＜-14目的浆鳞片；
d、水力分级：将筛选的浆鳞片再进行水力分级，得到造纸浆，其中造纸浆中的浆片厚度＜0.5μm；
e、制浆抄造：将d步骤得到的造纸浆进行储浆，稳压，稳压后进行调浆和上浆，最后抄造成纸，即得。
上述521型电容器云母纸的制备方法，其中a步骤中云母原料为云母碎、厚片云母中的一种，优选为云母碎。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述521型电容器云母纸的制备方法，其中b步骤中优选向冷却后的原料中加入质量分数为5％的碱溶液。
进一步的，上述521型电容器云母纸的制备方法，其中所述碱溶液为Na2CO3溶液、K2CO3溶液中的至少一种，优选为Na2CO3溶液。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述521型电容器云母纸的制备方法，其中b步骤中所述酸的质量分数优选为3％。
进一步的，上述521型电容器云母纸的制备方法，其中酸为硫酸、盐酸中的至少一种，优选为硫酸。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种成本低、性能优良的521型电容器云母纸。
上述电容器云母纸，其厚度为14～17μm，优选为14～16μm。
进一步的，上述电容器云母纸，其介电强度为95～100KV/mm；抗张强度为6.5～9N/cm。
本发明方法制备的521型电容器云母纸，比现有技术制备的云母纸的抗张性能更好，纸张更薄，密度更高，其机械强度更高，纸张均匀性更好，同时其制备工艺更简单，降低了云母鳞片的厚度，工艺更成熟，原料来源广，主要利用废弃的云母碎，既可以保护环境，又可以实现变废为宝，节约资源，有利于降低成本。
具体实施方式
本发明521型电容器云母纸的制备方法，包括以下步骤：
a、原料焙烧：将云母原料在855～870℃下焙烧8～10min后，冷却至常温；
b、化学处理：将a步骤冷却后的云母原料，先于质量浓度为3～6％的碱溶液中浸泡25～35min；再于质量浓度为2.5～3.5％的酸中浸泡25～35min，最后将浸泡有云母原料的酸溶液于90～110℃下加热50～60min；
c、洗涤分选：将b步骤化学处理后的原料进行洗涤，筛分，得到粒度＜-14目的浆鳞片；
d、水力分级：将筛选的浆鳞片再进行水力分级，得到造纸浆，其中造纸浆中的浆片厚度＜0.5μm；
e、制浆抄造：将d步骤得到的造纸浆进行储浆，稳压，稳压后进行调浆和上浆，最后抄造成纸，即得。
上述521型电容器云母纸的制备方法，其中a步骤中云母原料为云母碎、厚片云母中的一种，优选为云母碎。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述521型电容器云母纸的制备方法，其中b步骤中优选向冷却后的原料中加入质量分数为5％的碱溶液。
进一步的，上述521型电容器云母纸的制备方法，其中所述碱溶液为Na2CO3溶液、K2CO3溶液中的至少一种，优选为Na2CO3溶液。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述521型电容器云母纸的制备方法，其中b步骤中所述酸的质量分数优选为3％。
进一步的，上述521型电容器云母纸的制备方法，其中酸为硫酸、盐酸中的至少一种，优选为硫酸。
本发明还提供了一种成本低、性能优良的521型电容器云母纸。
上述电容器云母纸，其厚度为14～17μm，优选为14～16μm。
进一步的，上述电容器云母纸，其介电强度为95～100KV/mm；抗张强度为6.5～9N/cm。
本发明可以采用云母碎作为制备电容器云母纸的原料，其具有来源广，成本低等特点，碎云母是云母在采、选、加工过程中产生的云母碎块和云母碎片，属于原料废弃物，利用云母碎制备云母纸，可以节约资源，避免资源浪费的同时保护了环境。云母碎比厚片云母成本更低。
本发明将焙烧后的云母原料进行化学处理，具体为将a步骤冷却后的云母原料，先于质量浓度为3～6％的碱溶液中浸泡25～35min，是为了使焙烧后的云母原料充分膨胀；再于质量浓度为2.5～3.5％的酸中浸泡25～35min，是为了将前面浸泡的碱液完全中和掉，如果直接加热，会导致反应过激，云母纸性能下降；最后将浸泡有云母原料的酸溶液于90～110℃下加热50～60min，使得云母原料加速破碎成一定粒度和一定厚度的鳞片，便于后续处理。
本发明采用筛分是为了控制浆鳞片的粒度，水力分级是为了控制浆片的厚度，从而使云母纸的性能更好。
云母纸生产工艺重点是制浆工艺，制浆的关键便是热化学处理工艺，这直接关系到浆和纸的质量。本发明中将焙烧冷却后的云母片，先在质量分数为3～6％的碱溶液中浸泡25～35min后，然后在质量分数为2.5～3.5％的酸中浸泡25～35min，最后在90～110℃下加热50～60min，可以使云母碎片剧烈膨胀，分解成鳞片状，一次处理，无需再进行机械破碎，使得后期制备的浆鳞片厚度薄，成纸性能良好。与现有511型(申请号为“201210168710.6”的发明专利)云母纸制备工艺相比，511型工艺需要在热化学处理后，对原料进行破碎(机械破碎或水力破碎)，其原因是云母晶体经热化学处理后，分层膨胀，质地变软，但是大部仍是块状，无法抄造成纸，只有破碎成小鳞片，方可抄造。破碎的弊端是浆鳞片偏厚(云母鳞片最薄可达5A(0.005um))，成纸性能差。本发明工艺可以使云母晶体直接处理成很薄的小鳞片，无需再破碎，减少和避免了原浆片混入浆中，使纸张机械性能和电气性能明显提高。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
a、原料焙烧：将云母碎片在865℃下焙烧9min后，冷却至常温；
b、化学处理：将a步骤冷却后的云母原料，先于质量浓度为5％的Na2CO3溶液中浸泡30min；再于质量浓度为3％的盐酸中浸泡30min，最后将浸泡有云母原料的酸溶液于100℃下加热55min；
c、洗涤分选：将b步骤化学处理后的原料进行洗涤，筛分，得到粒度＜-14目的浆鳞片；
d、水力分级：将筛选的浆鳞片再进行水力分级，得到造纸浆，其中造纸浆中的浆片厚度＜0.5μm；
e、制浆抄造：将d步骤得到的造纸浆进行储浆，稳压，稳压后进行调浆和上浆，最后抄造成纸，即得521型电容器云母纸，该云母纸性能见表1所示。
实施例2
a、原料焙烧：将云母碎片在855℃下焙烧10min后，冷却至常温；
b、化学处理：将a步骤冷却后的云母原料，先于质量浓度为6％的Na2CO3溶液中浸泡25min；再于质量浓度为2.5％的硫酸中浸泡30min，最后将浸泡有云母原料的酸溶液于90℃下加热60min；
c、洗涤分选：将b步骤化学处理后的原料进行洗涤，筛分，得到粒度＜-14目的浆鳞片；
d、水力分级：将筛选的浆鳞片再进行水力分级，得到造纸浆，其中造纸浆中的浆片厚度＜0.5μm；
e、制浆抄造：将d步骤得到的造纸浆进行储浆，稳压，稳压后进行调浆和上浆，最后抄造成纸，即得521型电容器云母纸，该云母纸性能见表1所示。
实施例3
a、原料焙烧：将云母碎片在870℃下焙烧8min后，冷却至常温；
b、化学处理：将a步骤冷却后的云母原料，先于质量浓度为3％的Na2CO3溶液中浸泡35min；再于质量浓度为3.5％的盐酸中浸泡35min，最后将浸泡有云母原料的酸溶液于110℃下加热50min；
c、洗涤分选：将b步骤化学处理后的原料进行洗涤，筛分，得到浆鳞片；
d、水力分级：将筛选的浆鳞片再进行水力分级，得到造纸浆，其中造纸浆中的浆片厚度＜0.5μm；
e、制浆抄造：将d步骤得到的造纸浆进行储浆，稳压，稳压后进行调浆和上浆，最后抄造成纸，即得521型电容器云母纸，该云母纸性能见表1所示。
将本发明实施例1～3得到的521型云母纸与申请号为“201210168710.6”的云母纸性能进行对比，其结果如表1所示：
表1性能对比
实验组 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
密度(g/cm3) 1.5 1.5 1.55 1.38
定量(g/m2) 20 21.5 23 25
厚度(mm) 0.014 0.015 0.016 0.018
介电强度(KV/mm) 95 100 98 90
抗张强度(N/mm) 6.5 7.0 7.3 6.0
个别偏差(％) ±4 ±4 ±4 ±8
注：表1中性能指标按GB7195-87云母纸检验方法检测。

Claims (8)

1.521型电容器云母纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、原料焙烧：将云母原料在855～870℃下焙烧8～10min后，冷却至常温；
b、化学处理：将a步骤冷却后的云母原料，先于质量浓度为3～6％的碱溶液中浸泡25～35min；再于质量浓度为2.5～3.5％的酸中浸泡25～35min，最后将浸泡有云母原料的酸溶液于90～110℃下加热50～60min；
c、洗涤分选：将b步骤化学处理后的原料进行洗涤，筛分，得到粒度＜-14目的浆鳞片；
d、水力分级：将浆鳞片再进行水力分级，得到造纸浆，其中造纸浆中的浆片厚度＜0.5μm；
e、制浆抄造：将d步骤得到的造纸浆进行储浆，稳压，稳压后进行调浆和上浆，最后抄造成纸，即得。
2.根据权利要求1所述521型电容器云母纸的制备方法，其特征在于：a步骤中云母原料为云母碎、厚片云母中的一种，优选为云母碎。
3.根据权利要求1所述521型电容器云母纸的制备方法，其特征在于：b步骤中向冷却后的原料中加入质量分数为5％的碱溶液。
4.根据权利要求1～3任一项所述521型电容器云母纸的制备方法，其特征在于：所述碱溶液为Na2CO3溶液、K2CO3溶液中的至少一种，优选为Na2CO3溶液。
5.根据权利要求1所述521型电容器云母纸的制备方法，其特征在于：b步骤中所述酸的质量分数为3％。
6.根据权利要求1～5任一项所述521型电容器云母纸的制备方法，其特征在于：所述酸为硫酸、盐酸中的至少一种，优选为硫酸。
7.权利要求1～6任一项制备方法制备的电容器云母纸，其特征在于：云母纸厚度为14～17μm，优选为14～16μm。
8.根据权利要求7所述电容器云母纸，其特征在于：介电强度为95～100KV/mm；抗张强度为6.5～9N/cm。
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