CN109183269A - 一种热膨胀性玻璃毡的制备方法 - Google Patents

一种热膨胀性玻璃毡的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电气绝缘材料技术领域，具体涉及一种热膨胀性玻璃毡的制备方法。该方法包括如下步骤：将玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片；其中，所述玻璃纤维毡为单层针刺玻璃纤维毡，其厚度为8‑20mm。本发明提供的热膨胀毡是先将玻璃纤维以针刺形式制成柔软针刺式玻璃毡，然后再将玻璃毡进行浸胶、挤胶等工艺，无需多层叠加，减化了制备工艺；而且将玻璃纤维毡的厚度提高，减少了玻璃毡的含胶量、提高了膨胀毡的膨胀率，进而提高了浸漆后的吸漆量。

Description

一种热膨胀性玻璃毡的制备方法
技术领域
本发明属于电气绝缘材料技术领域，具体涉及一种热膨胀性玻璃毡的制备方法。
背景技术
在常见的大型电机上中，电机槽内、相邻线圈之间、磁极线圈与铁心之间等存在的间隙需要一种垫条或衬垫进行封填，起到空隙填充的作用。现有技术中常用的封填材料为热膨胀毡，其是由多层玻璃纤维叠加后经过滚压而成的玻璃毡，经浸渍处理及压制而成，具有受热后膨胀的性能。该产品采用无序的无碱玻璃纤维制成玻璃毡，然后浸渍甲苯、二甲苯、丙酮作溶剂配制的胶液，最后烘干压制成型。其缺点在于一方面环保性差，生产过程中会产生污染；另一方面这种膨胀材料膨胀后在浸漆时吸漆量小，膨胀率低；而且传统的玻璃纤维质地坚硬，工作人员在操作过程中容易出现刺破手，进而引起过敏的现象；而且由无序硬质玻璃纤维制成的玻璃毡单层的厚度最大可达到2mm，为了满足实际生产需要，只能采用多层叠加的方法，但这种方法增加了膨胀毡的含胶量，膨胀率低。
为了改进热膨胀玻璃毡的性能，科研人员进行了各种探索，如中国专利200810062460.1公开了一种用于制造热膨胀性玻璃毡的胶液及用此胶液制造热膨胀性玻璃毡的方法。该专利采用水溶性胶液，降低了对环境的污染，而且用其公开的热膨胀性玻璃毡热膨胀率高。
中国专利200910152840.9公开了一种半导体热膨胀玻璃毡及其生产方法。该专利的玻璃毡在热膨胀玻璃毡的至少一个表面上复合有半导体低阻布。该玻璃毡兼具刚性绝缘材料和柔性绝缘材料二者的优点，易吸漆，具有较好的绝缘性能和机械强度，还可防止电晕产生。
但上述公开的专利中的玻璃毡均是由多层玻璃毡毛坯叠加而成，均无法满足实际生产中对热膨胀性玻璃毡的用胶量小、对环境污染小、膨胀效果好的需求。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本申请的发明目的在于提供一种无需多层叠加、一次成型、膨胀率高的热膨胀性玻璃毡的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，其包括如下步骤：将玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压；其中，所述玻璃纤维毡为单层针刺玻璃纤维毡，其厚度为8-20mm。
优选地，所述玻璃纤维毡的针刺密度为220-260刺·m2。
优选地，所述玻璃纤维毡的径向断裂强度为2400-2450N；纬向断裂强度为2400-2450 N。
优选地，所述玻璃纤维毡的径向断裂伸长率为3.2-4.1％；纬向断裂伸长率为3.2-4.1％。
优选地，所述玻璃纤维毡在浸胶前进行以下处理：
将玻璃纤维毡表面喷淋处理液，然后在氮气氛围中于150-220℃条件下加热1-2h。
优选地，所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维为短纤维，纤维长度为35-50mm。
优选地，所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维的直径为10-20μm。
进一步优选地，所述玻璃纤维与处理液的重量比为1:0.01-0.35。
进一步优选地，所述处理液由聚甲基丙烯酸酯、石墨烯和乙醇组成的混悬液。
更进一步优选地，所述石墨烯为单层石墨烯和/或多层石墨烯组合。
更进一步优选地，所述处理液中石墨烯含量为2-25重量％。
更进一步优选地，所述处理液中聚甲基丙烯酸酯35-55重量％。
更进一步优选地，所述处理液中乙醇38-60重量％。
更进一步优选地，所述处理液由以下重量份的各组分组成：
聚甲基丙烯酸酯35-50重量％，乙醇40-60重量％，石墨烯5-25重量％。
优选地，所述玻璃纤维毡的密度为0.08-0.15g/cm3。
本发明中，所述浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压采用本领域常规技术手段。
优选地，所述浸胶包括将玻璃纤维毡在胶液中浸渍，所述浸胶所用的胶液为含有5-13重量％胶粘剂的乙醇溶液。
所述浸胶在浸胶槽中进行，控制浸胶时间在20-40s，浸渍时间过短，玻璃纤维毡不易浸透，上胶量不足；浸渍时间长使膨胀毡的含胶量过高，而且生产效率降低。
优选地，所述浸胶所用胶液中的粘合剂为聚乙烯醇缩醛。
更进一步优选地，所述粘合剂为聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丙醛和聚乙烯醇缩丁醛中的一种。
浸胶后的玻璃纤维毡在传送带的作用下，直接进入挤胶机。所述挤胶过程是在挤胶辊筒的作用下除去玻璃毡表面多余的胶液，提高胶液在玻璃毡表面及内部的扩散，提高玻璃毡表面及内部胶液的分布均匀性。
优选地，所述挤胶过程保持温度20-40℃、压力1.5-3Mpa，持续2-5min。
挤胶后的玻璃纤维毡在烘干箱内除去玻璃毡表面及内部溶剂、水分、少量挥发物，同时对玻璃毡起到预热作用。温度过低、时间太短，则无法完全除去其中的溶剂；温度过高，玻璃毡表面溶剂挥发太快，易产生气泡，影响玻璃毡的膨胀效果。
优选地，所述烘干箱内风速3-5m/s，温度为55-78℃、持续5-8h。
所述裁片可按仪器的形状和大小裁成不同规格。
经裁片后的玻璃毡在热压作用下可使膨胀毡内部胶黏剂自然弹开，缓慢膨胀，温度过高时膨胀过快、膨胀毡寿命缩短；温度过低则膨胀效果偏差。
优选地，所述热压过程保持温度100-130℃、压力2-3Mpa、持续2-4h。
与现有技术相比，由于本发明提供的热膨胀性玻璃毡的制备方法具有如下有益效果：
本发明提供的热膨胀毡是先将玻璃纤维以针刺形式制成柔软针刺式玻璃毡，然后再将玻璃毡进行浸胶、挤胶等工艺，无需多层叠加，减化了制备工艺；而且减少了玻璃毡的含胶量、提高了膨胀毡的膨胀率，进而提高了浸漆后的吸漆量，使玻璃毡与密封件的结合性能更加优异。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。如无特别说明，本申请实施例中所述乙醇的浓度为95％。
实施例1
一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，包括如下步骤：
将厚度为15mm，密度为0.08g/cm3的玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压后制得热膨胀性玻璃毡；其中，玻璃纤维的针刺密度为220刺·m2，径向断裂强度为2420N，纬向断裂强度为2420N；径向断裂伸长率为3.6％，纬向断裂伸长率为3.6％；玻璃纤维毡所用玻璃纤维为短纤维，纤维长度为35mm；
所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维的直径为10μm；
所述浸胶所用的胶液为5重量％的聚乙烯醇缩乙醛乙醇溶液。
所述挤胶过程保持温度40℃、压力2Mpa，持续3min；
所述烘干的温度为70℃、持续6h；
所述热压过程保持温度130℃、压力2.5Mpa、持续2h。
实施例2
一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，包括如下步骤：
将厚度为15mm，密度为0.08g/cm3的玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压后制得热膨胀性玻璃毡；其中，针刺密度为280刺·m2，径向断裂强度为2450N，纬向断裂强度为2450N；径向断裂伸长率为3.2％，纬向断裂伸长率为3.2％；
玻璃纤维毡所用玻璃纤维为短纤维，纤维长度为35mm；
所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维的直径为10μm；
所述浸胶所用的胶液为5重量％的聚乙烯醇缩乙醛乙醇溶液。
所述挤胶过程保持温度40℃、压力2Mpa，持续3min；
所述烘干的温度为70℃、持续6h；
所述热压过程保持温度130℃、压力2.5Mpa、持续2h。
实施例3
一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，包括如下步骤：
将厚度为15mm，密度为0.14g/cm3的玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压后制得热膨胀性玻璃毡；其中，玻璃纤维的针刺密度为220刺·m2，径向断裂强度为2440N，纬向断裂强度为2440N；径向断裂伸长率为3.4％，纬向断裂伸长率为3.4％；玻璃纤维毡所用玻璃纤维为短纤维，纤维长度为35mm；
所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维的直径为10μm；
所述浸胶所用的胶液为5重量％的聚乙烯醇缩乙醛乙醇溶液。
所述挤胶过程保持温度40℃、压力2Mpa，持续3min；
所述烘干的温度为70℃、持续6h；
所述热压过程保持温度130℃、压力2.5Mpa、持续2h。
实施例4
一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，包括如下步骤：
将厚度为8mm，密度为0.08g/cm3的玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压后制得热膨胀性玻璃毡；其中，玻璃纤维的针刺密度为220刺·m2，径向断裂强度为2400N，纬向断裂强度为2400N；径向断裂伸长率为3.3％，纬向断裂伸长率为3.3％；玻璃纤维毡所用玻璃纤维为短纤维，纤维长度为35mm；
所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维的直径为10μm；
所述浸胶所用的胶液的为5重量％的聚乙烯醇缩乙醛乙醇溶液。
所述挤胶过程保持温度40℃、压力2Mpa，持续3min；
所述烘干的温度为70℃、持续6h；
所述热压过程保持温度130℃、压力2.5Mpa、持续2h。
实施例5
一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，包括如下步骤：
将厚度为15mm，密度为0.08g/cm3的玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压后制得热膨胀性玻璃毡；其中，玻璃纤维的针刺密度为220刺·m2，径向断裂强度为2420N，纬向断裂强度为2420N；径向断裂伸长率为3.6％，纬向断裂伸长率为3.6％；玻璃纤维毡所用玻璃纤维为短纤维，纤维长度为35mm；
所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维的直径为10μm；
所述浸胶所用的胶液为5重量％的聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液；
所述玻璃纤维毡在浸胶前进行以下处理：
将玻璃纤维毡表面喷淋处理液，然后在氮气氛围中于180℃条件下加热1.5h；
所述玻璃纤维与处理液的重量比为1:0.15；
所述处理液由聚甲基丙烯酸酯43重量％，乙醇52重量％，石墨烯5重量％组成。
所述挤胶过程保持温度40℃、压力2Mpa，持续3min；
所述烘干的温度为70℃、持续6h；
所述热压过程保持温度130℃、压力2.5Mpa、持续2h。
实施例6
一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，包括如下步骤：
将厚度为15mm，密度为0.08g/cm3的玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压后制得热膨胀性玻璃毡；其中，玻璃纤维的针刺密度为220刺·m2，径向断裂强度为2420N，纬向断裂强度为2420N；径向断裂伸长率为3.6％，纬向断裂伸长率为3.6％；玻璃纤维毡所用玻璃纤维为短纤维，纤维长度为35mm；
所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维的直径为10μm；
所述浸胶所用的胶液为5重量％的聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液；
所述玻璃纤维毡在浸胶前进行以下处理：
将玻璃纤维毡表面喷淋处理液，然后在氮气氛围中于180℃条件下加热1.5h；
所述玻璃纤维与处理液的重量比为1:0.15；
所述处理液由聚甲基丙烯酸酯48重量％，乙醇30重量％，石墨烯22重量％组成。
所述挤胶过程保持温度40℃、压力2Mpa，持续3min；
所述烘干的温度为70℃、持续6h；
所述热压过程保持温度130℃、压力2.5Mpa、持续2h。
实施例7
一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，包括如下步骤：
将厚度为15mm，密度为0.08g/cm3的玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压后制得热膨胀性玻璃毡；其中，玻璃纤维的针刺密度为220刺·m2，径向断裂强度为2420N，纬向断裂强度为2420N；径向断裂伸长率为3.6％，纬向断裂伸长率为3.6％；玻璃纤维毡所用玻璃纤维为短纤维，纤维长度为35mm；
所述玻璃纤维毡所用玻璃纤维的直径为10μm；
所述浸胶所用的胶液为5重量％的聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液；
所述玻璃纤维毡在浸胶前进行以下处理：
将玻璃纤维毡表面喷淋处理液，然后在氮气氛围中于180℃条件下加热2.5h；
所述玻璃纤维与处理液的重量比为1:0.15；
所述处理液由聚甲基丙烯酸酯43重量％，乙醇52重量％，石墨烯5重量％组成。
所述挤胶过程保持温度40℃、压力2Mpa，持续3min；
所述烘干的温度为70℃、持续6h；
所述热压过程保持温度130℃、压力2.5Mpa、持续2h。
对比例1
一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，包括如下步骤：
1)玻璃毡剪成标准大小，每张称重；
2)以玻璃毡-粘结剂-玻璃毡…的方式重复，至总厚度为8mm(粘结剂的厚度可以忽略不计)；其中，每层粘结剂的用量为平均每张玻璃毡重量的10％，粘结剂为H4002P170热熔胶粉；
3)将叠加后的玻璃毡表面覆上隔离纸、不锈钢网后于130℃保温热压2h，保温结束后开始冷却，冷却到30℃后即得热膨胀性玻璃毡。
效果实验
将实施例1-7和对比例1提供的热膨胀性玻璃毡分别于烘箱中180℃条件下加热15min，测定膨胀前后玻璃毡的厚度，以膨胀率计算公式求得膨胀率，其中膨胀率＝(加热后厚度-加热前厚度)/加热后厚度*100％，结果如下表1；将实施例1-7和对比例1提供的热膨胀性玻璃毡分别于600℃马弗炉中烧制15min,分别测定各样品烧制前后的重量，以公式含胶量＝(重量烧制前-重量烧制后)/重量烧制前*100％求得各样品的含胶量。
含胶量％ 膨胀率％
实施例1 7.6 157
实施例2 7.4 163
实施例3 7.3 172
实施例4 7.0 180
实施例5 5.4 257
实施例6 6.4 222
实施例7 5.6 250
对比例1 10 100
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热膨胀性玻璃毡的制备方法，其包括如下步骤：将玻璃纤维毡进行浸胶、挤胶、烘干、裁片、热压；其中，所述玻璃纤维毡为单层针刺玻璃纤维毡，其厚度为8-20mm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，所述玻璃纤维毡的针刺密度为220-260刺·m2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，所述玻璃纤维毡的径向断裂强度为2400-2450N；纬向断裂强度为2400-2450N。
4.根据权利要求1所述的制备方法，所述玻璃纤维毡的密度为0.08-0.15g/cm3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，所述浸胶所用的胶液的浓度为5-13重量％。
6.根据权利要求5所述的制备方法，所述浸胶所用胶液中的粘合剂为聚乙烯醇缩醛。
7.根据权利要求1所述的制备方法，所述玻璃纤维毡在浸胶前进行以下处理：
将玻璃纤维毡表面喷淋处理液，然后在氮气氛围中于150-220℃条件下加热1-2h。
8.根据权利要求7所述的制备方法，所述处理液由聚甲基丙烯酸酯、石墨烯和乙醇组成。
9.根据权利要求8所述的制备方法，所述处理液中石墨烯含量为2-25重量％。
10.根据权利要求8所述的制备方法，所述处理液由以下重量份的各组分组成：聚甲基丙烯酸酯35-50重量％，乙醇40-60重量％，石墨烯5-25重量％。
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