CN112647347A - 一种耐温绝缘纸用耐热助剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐温绝缘纸用耐热助剂的制备方法。该方法是将封闭型水性聚氨酯与含氮化合物复配制得耐热助剂，通过涂布、喷涂或浸渍的方法施涂到绝缘纸表面。本发明利用封闭型水性聚氨酯的封闭基团可以发生解封反应，重新暴露出反应活性强的异氰酸酯基团，异氰酸酯基团与纤维上的羟基发生化学反应形成三维网络结构，增加了纤维间的结合点和结合强度，使绝缘纸的耐高温老化性能显著提高。添加本发明耐热助剂制备的绝缘纸耐高温老化性能优良，在同等条件下，耐高温老化性提高22‑27％，并且不影响变压器系统的绝缘性能。

Description

一种耐温绝缘纸用耐热助剂的制备方法
技术领域
本发明涉及变压器绝缘纸技术领域，尤其是涉及一种变压器绝缘纸用耐热助剂的制备方法。
背景技术
目前大型电力变压器多为油浸式电力变压器，纤维素绝缘纸是油浸式电力变压器中应用最广泛的内绝缘材料之一，由于运行期间无法更换，其机械及绝缘性能的好坏直接决定着变压器的使用寿命。随着变压器电压等级的提升，变压器用绝缘纸的性能也面临更高的要求。特别是应用于超、特高压输电变压器设备中的绝缘纸，长时间处在高温的环境中，纸张纤维会发生热降解、水解和氧化降解，造成聚合度的下降从而使机械强度降低，对变压器安全性产生巨大影响。
国外公司最早采用丙烯腈改性纤维素生成氰乙基化纤维素的方法制备耐温绝缘纸，绝缘纸的耐老化性能虽显著提高，但其强度较原纸有所降低，并且工艺复杂不利于实现工业化生产。有专利采用添加含氮化合物热稳定剂如三聚氰胺、双氰胺方法提高纤维素的热稳定性，但该方法效果十分有限。有专利采用在植物纤维中添加某些高分子化合物如聚丙烯酰胺、葡甘聚糖、纳米纤维素改性物方法，利用氢键、离子键的作用来增加纤维分子链间的物理交联点，从而提高纸张的结合强度。添加上述耐热改性剂虽具有一定的耐热改性效果，但由于改性剂与纤维间作用力为范德华力非化学键力，作用力较弱，在高温下易破坏断裂。有专利采用具有高温自交联性的聚乙烯吡咯烷酮高分子化合物、引发剂与含氮化合物复配制得耐热助剂，通过聚乙烯吡咯烷酮发生自交联反应形成三维网络结构，提高纸张的耐老化性能。该方法为聚乙烯吡咯烷酮分子链间形成化学键，但聚合物与纤维并没有成键，并且改性后绝缘纸变脆，耐折性较差，影响耐温绝缘纸在变压器中的使用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐温绝缘纸用耐热助剂的制备方法。该制备方法工艺简单，多种方式可实施，施涂该耐热助剂制备的耐温绝缘纸具有良好的耐高温老化性能和电气绝缘性能。
本发明采用如下技术方案：耐温绝缘纸用耐热助剂主要由1％-99％的封闭型水性聚氨酯和1％-99％含氮化合物复配而成。
上述耐温绝缘纸用耐热助剂，封闭型水性聚氨酯是指异氰酸酯基团由封闭剂封端的水性聚氨酯，所用的封闭剂为苯酚、丙酮肟、甲乙酮肟、己内酰胺、乙酰乙酸乙酯中的一种或多种。
上述耐温绝缘纸用耐热助剂，含氮化合物包括三聚氰胺、双氰胺、三聚氰胺甲醛树脂、聚丙烯酰胺和三乙醇胺中的至少一种。
上述的耐温绝缘纸用耐热助剂的制备方法为将封闭型水性聚氨酯、含氮化合物加入水中，室温或加热至30-90℃搅拌至其完全溶解，即得到耐热助剂。耐热助剂以水溶液的形式加入，浓度为0.5％-20％。
上述耐热助剂在制备耐温绝缘纸中的应用，以浸渍、单面涂布、双面涂布或喷涂的方式施涂在原纸上，且施涂量为0.1-10.0g/m2。
本发明的优点为：当绝缘纸在高于100℃的环境中使用时，封闭型水性聚氨酯的封闭基团可以发生解封反应，重新暴露出反应活性强的异氰酸酯基团，异氰酸酯基团非常活泼，会与纤维上的羟基发生化学反应生成氨基甲酸酯键结构，这种聚氨酯与纤维反应形成的三维网络结构耐高温性能好，并且化学键的形成增加了纤维间的结合点和结合强度，使绝缘纸的耐高温老化性能显著提高。同时，封闭型水性聚氨酯绝缘性能优良，对变压器油的性质无不良影响。
具体实施方式
实施例一：将甲乙酮肟为封闭剂的水性聚氨酯80g、三聚氰胺20g混合后加入水中，加热至30℃，搅拌溶解后，配成固含量为5％的耐热助剂。绝缘纸原纸预烘干至含80％水分，采用浸渍的方法用两辊表胶机进行表胶，浸胶量2-3g/m2。成纸经老化实验后的强度指标检测结果见表1。
实施例二：将苯酚为封闭剂的水性聚氨酯50g、双氰胺40g、三聚氰胺10g混合后加入水中，室温搅拌溶解，配成固含量为10％的耐热助剂。绝缘纸原纸预烘干至含80％水分，采用刮棒单面涂布，总涂布量5-6g/m2。成纸经老化实验后的强度指标检测结果见表1。
实施例三：将己内酰胺为封闭剂的水性聚氨酯20g、双氰胺50g、聚丙烯酰胺30g混合后加入水中，于90℃的条件下搅拌溶解，搅拌均匀配成固含量为20％的耐热助剂。绝缘纸原纸预烘干至含80％水分，采用喷涂方法在绝缘纸上喷涂耐热助剂，涂布量为9-10g/m2。成纸经老化实验后的强度指标检测结果见表1。
本发明实施例1-3的绝缘纸原纸采用100％未漂白硫酸盐针叶木浆，打浆度约48°SR。与实施例1-3对比的空白样为未施涂耐热助剂的绝缘纸原纸。
绝缘纸耐高温老化实验方法：把绝缘纸放入插有铜丝的真空管中，加入25#变压器用油，将真空管抽真空并通入氮气密封，在150℃老化箱中老化168h，测绝缘纸的强度指标。
表1绝缘纸耐温实验数据
Figure BSA0000191987840000031
由表1数据可以得出，与空白样相比，施涂本发明耐热助剂制备的耐温绝缘纸耐高温老化性能提高22％-27％。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种耐温绝缘纸用耐热助剂，其特征是：耐热助剂由1％-99％的封闭型水性聚氨酯和1％-99％含氮化合物复配而成；所述封闭型水性聚氨酯是指异氰酸酯基团由封闭剂封端的水性聚氨酯，所用的封闭剂为苯酚、丙酮肟、甲乙酮肟、己内酰胺、乙酰乙酸乙酯中的一种或多种；所述含氮化合物包括三聚氰胺、双氰胺、三聚氰胺甲醛树脂、聚丙烯酰胺和三乙醇胺中的至少一种。
2.一种制备权利要求1所述的耐温绝缘纸用耐热助剂的方法，其特征是：封闭型水性聚氨酯、含氮化合物加入水中，室温或加热至30-90℃搅拌至其完全溶解，即得到耐热助剂。
3.根据权利要求2所述的制备耐温绝缘纸用耐热助剂的方法，其特征是：所述耐热助剂以水溶液形式加入，浓度为0.5％-20％。
4.一种权利要求1所述的耐温绝缘纸用耐热助剂在制备耐温绝缘纸中的应用，其特征是：所述耐热助剂以浸渍、单面涂布、双面涂布或喷涂的方式施涂在原纸上，且施涂量为0.1-10.0g/m2。
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