CN112553947A - 一种高导热高强度云母纸及其生产方法 - Google Patents

一种高导热高强度云母纸及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112553947A
CN112553947A CN202011400723.2A CN202011400723A CN112553947A CN 112553947 A CN112553947 A CN 112553947A CN 202011400723 A CN202011400723 A CN 202011400723A CN 112553947 A CN112553947 A CN 112553947A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mica
paper
nano
mica paper
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011400723.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李俊
李新辉
冯清华
潘斌海
朱淼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongcheng Yunshui Hydromica Technology Co ltd
Original Assignee
Tongcheng Yunshui Hydromica Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongcheng Yunshui Hydromica Technology Co ltd filed Critical Tongcheng Yunshui Hydromica Technology Co ltd
Priority to CN202011400723.2A priority Critical patent/CN112553947A/zh
Publication of CN112553947A publication Critical patent/CN112553947A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/36—Inorganic fibres or flakes
    • D21H13/46—Non-siliceous fibres, e.g. from metal oxides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/04—Head boxes of cylinder machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/68—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments siliceous, e.g. clays
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高导热高强度云母纸及其生产方法，涉及绝缘复合材料技术领域。本发明提供的高导热高强度云母纸包括纳米纤维和云母鳞片；所述云母鳞片相互叠加成纸，所述纳米纤维为氮化硼纳米纤维、Al2O3纳米纤维、氮化铝纳米纤维中任意一种或多种混合而成，纳米纤维镶嵌在云母纸空隙，贯穿云母纸。本发明提供的纳米纤维云母纸具有较高的导热能力和力学性能、优良的绝缘和阻燃性，能够代替目前绝缘市场上的导热云母纸和云母带。本发明提供了纳米纤维云母纸的生产方法，该方法简单，具有优异的可操作性。

Description

一种高导热高强度云母纸及其生产方法
技术领域
本发明涉及绝缘复合材料技术领域，特别涉及一种高导热高强度云母纸及其生产方法。
背景技术
近年来，随着电容器和电力传输设备的高速发展，在极端条件下具有优异绝缘性能和力学性能的材料备受关注。目前，最广泛使用的用于电机绝缘的材料是云母纸基材料，这是因为云母自身具有优良的电气性能、耐高温，且来源广，适合作为绝缘无机材料的主体，例如白云母介电强度为133-407kV/mm,最高能在700-900℃中使用。但用云母制成的绝缘纸机械强度太低，无法直接用于电气绝缘，这就需要额外使用胶黏剂粘结补强材料成为云母带；另一方面现有的云母纸在高压电机的应用上由于导热系数不高，导致绝缘材料的耐电性能、机械强度、使用寿命降低，以及绝缘件容易松动，因此，云母纸及其绝缘材料的强度和导热能力尤其受到关注。
芳纶纤维等可用于增强云母纸，能提高纸的力学性能，同时保证了纸的电气性能(CN 105544285 B)，但是，这并不能同时提高材料的导热能力。现有技术中，大多采用高导热无机粉体或片状物添加到胶黏剂中(CN 103757977 A，CN 106626626 A，)，这类制备方法可以一定程度上提高绝缘材料的导热系数，但大量的填料颗粒彼此离散，不能形成有效的热量通路，此时导热率非常低(如图2所示)，当导热填料的量达到一定程度时，无机粉体又会显著提高硅树脂的粘度，使纸加工困难，且无机粉体的添加会影响材料的整体强度。还有技术采用导热纤维层与云母纸层复合加工形成导热绝缘材料(CN 105835482 A)，这并不能解决不能形成有效的热量通路问题。另外，采用导热能力更强的六方BN，BN晶须，少量纳米α-Al2O3，由多维度高导热填料形成了以二维六方BN为平台，一维BN晶须为楼梯，零维α-Al2O3填充缝隙的立体的导热通道(CN 110258171 A)。而立体的导热网络，由于其具有连续性的结构不需要通过云母，有机硅树脂完成热量传递，降低了界面热阻对导热能力的负面影响，同时由于连续的结构，对于声子的散射能力下降，进一步提高导热效率。虽然该方法解决了热量通道的问题，但结构复杂，且二维六方BN、一维BN、零维α-Al2O3的加入显然会影响纸页的强度。
发明内容
为了克服现有技术中导热填料彼此离散、导热层与云母纸层分离等不能形成有效的热量通路，高导热填料添加造成纸的强度较低及纸加工困难，普通热量通道又使纸页结构复杂且降低纸页强度等缺点，本发明提供了一种纳米纤维与云母复合抄造的高导热高强度云母纸及其生产方法，纳米纤维在云母纸中起到热量通路(如图1所示)和增强的双重作用，该生产方法简单，条件易于控制，不会对后续纸加工有影响。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高导热高强度云母纸，包括纳米纤维和云母鳞片，所述云母鳞片呈片状且相互叠加形成云母纸，所述纳米纤维镶嵌在云母纸空隙且贯穿云母纸。
优选的是，所述纳米纤维为氮化硼纳米纤维、Al2O3纳米纤维、氮化铝纳米纤维中任意一种或多种混合而成。
优选的是，所述纳米纤维的直径为50-1000nm、长度为0.1-4mm。
优选的是，所述云母鳞片包括白云母、金云母、氟金云母和合成云母中的一种或几种。
高导热高强度云母纸的生产方法，包括以下步骤：
S1、将纳米纤维在水中分散，得到纳米纤维分散液；
S2、将云母鳞片在水中分散，得到云母浆；
S3、将所述纳米纤维分散液与云母浆混合，得到纳米纤维云母浆；
S4、将所述纳米纤维云母浆在圆网纸机上抄造，得到高导热高强度云母纸。
优选的是，S1中所述纳米纤维分散液中纳米纤维的浓度为0.01％-1％。
优选的是，S2中所述云母浆中云母浓度为0.1％-1％。
优选的是，S4中圆网抄造上网浓度为0.1％-1％。
优选的是，所述高导热高强度云母纸中云母鳞片的质量占比为80％-99％、纳米纤维的质量占比为1％-20％。
本发明提出将纳米纤维与云母复合抄造生产高导热高强度云母纸，该方法既不同于增强树脂中添加高导热填料以提高绝缘材料的整体导热系数，也不同于其他纳米纤维材料与云母复合生产高强度绝缘材料。具体表现在：
现有技术导热粉体先添加到硅树脂中，然后粘结云母纸，而本发明中纳米纤维与云母复合抄造生产高导热高强度云母纸，以达到增强和提高导热能力的目的，故生产更方便。
采用芳纶溶解成纳米纤维分散液，与云母复合或芳纶纤维直接与云母抄造层高强度绝缘材料，这一材料并没有很好的导热性能，还需要用导热粉体添加的硅树脂来提高导热能力。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明对氮化硼纳米纤维与云母复合抄造生产高导热高强度云母纸，导热纳米纤维贯穿云母纸，形成热量通路，显著提高导热能力。
(2)本发明操作简单方便，生产时间短，纳米纤维直接对云母纸进行增强，不需要补强材料。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过上面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的纳米纤维贯穿云母纸形成热量通路的结构示意图。
图2为现有技术中导热粉体填料之间彼此离散不能形成热量通路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
<实施例1>
(1)称取直径50nm、长度0.1mm的氮化硼纳米纤维40kg，加入到400000kg水搅拌分散，形成纳米纤维分散液；
(2)称取白云母3960kg，加入到396000kg水搅拌分散，得到云母浆；
(3)将上述纳米纤维分散液和云母浆搅拌混合；
(4)利用圆网云母纸机进行造纸，共分五重圆网上浆，通过脱水，烘干即可得到高导热云母纸。
经测试，该实施例制备的云母纸的导热系数为0.47W/(m*k)，抗张强度为0.15N/mm2。
<实施例2>
(1)称取直径1000nm、长度4mm的氮化铝纳米纤维80kg，加入到400000kg水搅拌分散，形成纳米纤维分散液；
(2)称取金云母3960kg，加入到396000kg水搅拌分散，得到云母浆；
(3)将上述纳米纤维分散液和云母浆搅拌混合；
(4)利用圆网云母纸机进行造纸，共分五重圆网上浆，通过脱水，烘干即可得到高导热云母纸。
经测试，该实施例制备的云母纸的导热系数为0.53W/(m*k)，抗张强度为0.12N/mm2。
<实施例3>
(1)称取直径500nm、长度4mm的BN纳米纤维120kg，加入到400000kg水搅拌分散，形成纳米纤维分散液；
(2)称取氟金云母3960kg，加入到396000kg水搅拌分散，得到云母浆；
(3)将上述纳米纤维分散液和云母浆搅拌混合；
(4)利用圆网云母纸机进行造纸，共分五重圆网上浆，通过脱水，烘干即可得到高导热云母纸。
经测试，该实施例制备的云母纸的导热系数为0.65W/(m*k)，抗张强度为0.14N/mm2。
<实施例4>
(1)称取直径100nm、长度3mm的氧化铝纳米纤维320kg，加入到400000kg水搅拌分散，形成纳米纤维分散液；
(2)称取合成云母3960kg，加入到396000kg水搅拌分散，得到云母浆；
(3)将上述纳米纤维分散液和云母浆搅拌混合；
(4)利用圆网云母纸机进行造纸，共分五重圆网上浆，通过脱水，烘干即可得到高导热云母纸。
经测试，该实施例制备的云母纸的导热系数为0.59W/(m*k)，抗张强度为0.18N/mm2。
<实施例5>
(1)称取直径100nm、长度3mm的氧化铝纳米纤维320kg，直径100nm、长度3mm的氮化铝纳米纤维222kg，直径100nm、长度3mm的氮化硼纳米纤维250kg加入到79200kg水搅拌分散，形成纳米纤维分散液；
(2)称取合成云母3960kg，加入到396000kg水搅拌分散，得到云母浆；
(3)将上述纳米纤维分散液和云母浆搅拌混合；
(4)利用圆网云母纸机进行造纸，共分五重圆网上浆，通过脱水，烘干即可得到高导热云母纸。
经测试，该实施例制备的云母纸的导热系数为8W/(m*k)，抗张强度为0.7N/mm。
<对比例1>
(1)称取合成云母4000kg，加入到800000kg水搅拌分散，得到云母浆；
(2)利用圆网云母纸机进行造纸，共分五重圆网上浆，通过脱水，烘干即可得到云母纸。
经测试，该实施例制备的云母纸的导热系数为0.26W/(m*k)，抗张强度为0.08N/mm。
通过实施例1-5与对比例1对比，可以看出添加纳米纤维的云母纸可以显著提高纸页的导热系数和抗张强度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (9)

1.一种高导热高强度云母纸，包括纳米纤维和云母鳞片，其特征在于，所述云母鳞片呈片状且相互叠加形成云母纸，所述纳米纤维镶嵌在云母纸空隙且贯穿云母纸。
2.根据权利要求1所述的高导热高强度云母纸，其特征在于，所述纳米纤维为氮化硼纳米纤维、Al2O3纳米纤维、氮化铝纳米纤维中任意一种或多种混合而成。
3.根据权利要求1所述的高导热高强度云母纸，其特征在于，所述纳米纤维的直径为50-1000nm、长度为0.1-4mm。
4.根据权利要求1所述的高导热高强度云母纸，其特征在于，所述云母鳞片包括白云母、金云母、氟金云母和合成云母中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高导热高强度云母纸的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将纳米纤维在水中分散，得到纳米纤维分散液；
S2、将云母鳞片在水中分散，得到云母浆；
S3、将所述纳米纤维分散液与云母浆混合，得到纳米纤维云母浆；
S4、将所述纳米纤维云母浆在圆网纸机上抄造，得到高导热高强度云母纸。
6.根据权利要求5所述的高导热高强度云母纸的生产方法，其特征在于，S1中所述纳米纤维分散液中纳米纤维的浓度为0.01％-1％。
7.根据权利要求5所述的高导热高强度云母纸的生产方法，其特征在于，S2中所述云母浆中云母浓度为0.1％-1％。
8.根据权利要求5所述的高导热高强度云母纸的生产方法，其特征在于，S4中圆网抄造上网浓度为0.1％-1％。
9.根据权利要求5所述的高导热高强度云母纸的生产方法，其特征在于，所述高导热高强度云母纸中云母鳞片的质量占比为80％-99％、纳米纤维的质量占比为1％-20％。
CN202011400723.2A 2020-12-02 2020-12-02 一种高导热高强度云母纸及其生产方法 Pending CN112553947A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011400723.2A CN112553947A (zh) 2020-12-02 2020-12-02 一种高导热高强度云母纸及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011400723.2A CN112553947A (zh) 2020-12-02 2020-12-02 一种高导热高强度云母纸及其生产方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112553947A true CN112553947A (zh) 2021-03-26

Family

ID=75047863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011400723.2A Pending CN112553947A (zh) 2020-12-02 2020-12-02 一种高导热高强度云母纸及其生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112553947A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113652900A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 通城县云水云母科技有限公司 一种玄武岩/芳纶/云母纸及其生产方法
CN113684727A (zh) * 2021-07-26 2021-11-23 通城县云水云母科技有限公司 一种玄武岩/芳纶纸基绝缘材料及其生产方法
CN114214863A (zh) * 2021-12-20 2022-03-22 北京交通大学 一种基于喷雾冷冻铸造技术制备高导热云母纸的方法
CN114214864A (zh) * 2021-12-20 2022-03-22 北京交通大学 一种基于冰模板法制备高导热云母纸的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050274774A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Smith James D Insulation paper with high thermal conductivity materials
US20060234576A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Siemens Power Generation, Inc. Patterning on surface with high thermal conductivity materials
US20060258791A1 (en) * 2004-01-15 2006-11-16 Tetsushi Okamoto Tape member or sheet member, and method of producing tape member or sheet member
CN103489543A (zh) * 2013-09-23 2014-01-01 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 适用于变频高压电机的耐电晕耐高频脉冲高透气性少胶云母带及其制备方法
CN106626626A (zh) * 2015-11-03 2017-05-10 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种高导热薄膜补强云母带及其制备方法和应用
CN110205862A (zh) * 2019-06-10 2019-09-06 陕西科技大学 一种芳纶纳米纤维自增强芳纶云母纸的制备方法
CN110258171A (zh) * 2019-07-01 2019-09-20 湖北平安电工材料有限公司 一种高导热云母纸的制备方法
CN111546722A (zh) * 2020-05-06 2020-08-18 平江县盛盈云母工业有限公司 一种加强型高导热云母带及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060258791A1 (en) * 2004-01-15 2006-11-16 Tetsushi Okamoto Tape member or sheet member, and method of producing tape member or sheet member
US20050274774A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Smith James D Insulation paper with high thermal conductivity materials
US20060234576A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Siemens Power Generation, Inc. Patterning on surface with high thermal conductivity materials
CN103489543A (zh) * 2013-09-23 2014-01-01 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 适用于变频高压电机的耐电晕耐高频脉冲高透气性少胶云母带及其制备方法
CN106626626A (zh) * 2015-11-03 2017-05-10 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种高导热薄膜补强云母带及其制备方法和应用
CN110205862A (zh) * 2019-06-10 2019-09-06 陕西科技大学 一种芳纶纳米纤维自增强芳纶云母纸的制备方法
CN110258171A (zh) * 2019-07-01 2019-09-20 湖北平安电工材料有限公司 一种高导热云母纸的制备方法
CN111546722A (zh) * 2020-05-06 2020-08-18 平江县盛盈云母工业有限公司 一种加强型高导热云母带及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113684727A (zh) * 2021-07-26 2021-11-23 通城县云水云母科技有限公司 一种玄武岩/芳纶纸基绝缘材料及其生产方法
CN113652900A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 通城县云水云母科技有限公司 一种玄武岩/芳纶/云母纸及其生产方法
CN114214863A (zh) * 2021-12-20 2022-03-22 北京交通大学 一种基于喷雾冷冻铸造技术制备高导热云母纸的方法
CN114214864A (zh) * 2021-12-20 2022-03-22 北京交通大学 一种基于冰模板法制备高导热云母纸的方法
CN114214864B (zh) * 2021-12-20 2023-01-20 北京交通大学 一种基于冰模板法制备高导热云母纸的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112553947A (zh) 一种高导热高强度云母纸及其生产方法
Chung Materials for electromagnetic interference shielding
Han et al. Nest-like hetero-structured BNNS@ SiCnws fillers and significant improvement on thermal conductivities of epoxy composites
CN108978328B (zh) 一种导热型芳纶纳米绝缘纸及其制备方法
Yang et al. Enhancing dielectric strength of thermally conductive epoxy composites by preventing interfacial charge accumulation using micron-sized diamond
Pan et al. Highly thermally conductive 3D BN/MWCNTs/C spatial network composites with improved electrically insulating and flame retardancy prepared by biological template assisted method
Chen et al. Highly conductive and flexible polymer composites with improved mechanical and electromagnetic interference shielding performances
Dinesh et al. Effect of silane modified E-glass fibre/iron (III) oxide reinforcements on UP blended epoxy resin hybrid composite
Zhang et al. Highly thermally conductive and electrically insulating polydimethylsiloxane composites prepared by ultrasonic-assisted forced infiltration for thermal management applications
JP5274010B2 (ja) ナノフィラー上のダイヤモンドライクコーティング
CN110228248A (zh) 一种高导热各向异性聚合物基复合材料及其制备方法
Gao et al. Improved electrical conductivity of PDMS/SCF composite sheets with bolting cloth prepared by a spatial confining forced network assembly method
Zhang et al. Electromagnetic properties and mechanisms of multiwalled carbon nanotubes modified cementitious composites
CN108611918B (zh) 碳纳米复合导电纸及其制备方法
Li et al. Largely enhanced dielectric and thermal conductive properties of novel ternary composites with small amount of nanofillers
Wang et al. Epoxy composites with high thermal conductivity by constructing three-dimensional carbon fiber/carbon/nickel networks using an electroplating method
CN107573645A (zh) 一种内置式高介电常数柔性树脂复合材料及其制备方法和应用
Zhao et al. Precursor infiltration and pyrolysis cycle-dependent microwave absorption and mechanical properties of lightweight and antioxidant carbon fiber felts reinforced silicon oxycarbide composites
Wang et al. Simultaneous enhancement of mechanical and electrical/thermal properties of carbon fiber/polymer composites via SiC nanowires/graphene hybrid nanofillers
CN111978732A (zh) 一种三维导热网络结构的热界面材料
Bannov et al. Effect of the preparation methods on electrical properties of epoxy resin/carbon nanofiber composites
Cheng et al. Achieving significant thermal conductivity improvement via constructing vertically arranged and covalently bonded silicon carbide nanowires/natural rubber composites
Yu et al. Enhancement of the heat conduction performance of boron nitride/cellulosic fibre insulating composites
Han et al. Thermal properties of composites filled with different fillers
Qian et al. Effect of aspect ratio of multi-wall carbon nanotubes on the dispersion in ethylene-α-octene block copolymer and the properties of the Nanocomposites

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210326

RJ01 Rejection of invention patent application after publication