CN114541171B - 一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆及制备方法和在电气用纸中的用途 - Google Patents

一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆及制备方法和在电气用纸中的用途 Download PDF

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Abstract

本发明属于电气用纸原料领域，尤其涉及一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆及其制备方法和在制备电气用纸中的用途。一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，该方法将制成的木浆经过后续的特殊蒸煮方法与功能性蒸煮助剂反应进行改性，蒸煮后按一定的卸料方式并经特殊工艺处理分离纤维中溶出物，然后再根据绝缘浆要求，对木浆进行化学提纯，最后经挤干或烘干得到低阻抗、高吸收性绝缘木浆材料。所述的绝缘木浆可以在制备电气用纸（特别是电解电容器纸、浆层纸、电工绝缘纸或电子纸）中得到应用，降低电气用纸原料的成本，拓宽原料的适用范围。

Description

一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆及制备方法和在电气用纸中 的用途
技术领域
本发明属于电气用纸原料领域，尤其涉及一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆及其制备方法和在制备电气用纸中的用途。
背景技术
电气用纸要求有较好的化学纯度、耐击穿电压能力、低的阻抗性及较好的吸收性能，特别是电解电容器用纸这方面的要求会更加强烈。目前这些产品所使用的原材料有电子级木浆纤维(针叶或阔叶木浆)，电子级非木浆类纤维(龙须草、芨芨草、剑麻、蕉麻、汉麻、亚麻、红麻、菠萝叶、檀皮、野棉皮、西班牙小草等等)、植物纤维化学改性纤维(如溶解浆、天丝纤维、粘胶纤维、纳米纤维等)、化学纤维(芳纶纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、PET纤维、醋酸纤维、氨纶纤维等等)。
当前所有使用于电气用纸的原料纤维特性明显，且各自存在缺陷：电子级木浆纤维制成的纸具有较好的抗张强度，纸张挺刮，但吸收性(吸水、吸电解液能力)一般、阻抗高(ESR的D值与S值)；电子级非木浆纤维与植物纤维化学改性纤维的吸收性较好、阻抗较好，但成纸抗张强度低、耐击穿电压低；化学纤维制成的纸抗张强度最低，成纸的吸收性最低、耐击穿电压好。
专利《一种高耐压低阻抗铝电解电容器纸及其制备方法》，CN202010558412.2，该方法主要是二个紧度层复合烘干而成，其中第一紧度层为绝缘木浆纤维与天丝纤维，第二紧度层为绝缘木浆纤维与粘胶纤维。专利《一种低损耗电解电容器纸及其制备方法》，CN201811048432.4，该方法描述电解电容器纸的原料按绝干质量计由以下组分构成：凤梨浆、龙须草浆、芨芨草浆所得复合纸，强度高，ESR值低，同时且有较好的吸水性。
这些专利技术都是采用不同特性纤维材料进行复合配制而成，具有一定的实用性。但这些专利所用材料，如天丝、粘胶纤维价格昂贵，且依赖于进口，凤梨浆、龙须草浆、芨芨草浆所生产的产品抗张强度、吸水高度仅适合于低压电解电容器的产品提升，并未实现耐高击穿电压功能。化学纤维因成纸的结合强度差，难以在一般纸机实现。因此在电气用纸所用原料(纸浆)，需要一种既有较好耐击穿电压、高吸收性的，又具有低阻抗纸浆，成为行业内的追求。
发明内容
为了解决上述背景技术中的不足，本发明的一个目的是，提供一种低阻抗、高吸收性木浆纤维材料，用于电气用纸生产。另一个目的是提供低阻抗、高吸收性木浆纤维的制备方法。努力降低电气用纸原料的成本，拓宽原料的适用范围。
为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案与方案步骤：
一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，该方法通过在普通造纸木浆中加入功能性蒸煮助剂在蒸煮条件下改性纸浆，蒸煮卸料后改性纸浆加入络合剂吸附蒸煮溶出物，溶出物分离后的改性造纸木浆经化学提纯和烘干得到所述的绝缘木浆。
作为进一步改进，所述蒸煮压力为0.8MPa-1.5MPa，蒸煮温度为160℃-220℃，蒸煮为30-120min；优选，蒸煮能量来源可用饱和蒸汽或电加热与高压缩空气结合；优选，饱和蒸汽为能量来源方式，压力优选1.0MPa--1.2MPa，温度优选180℃-220℃。
作为进一步改进，所述功能性蒸煮助剂选自硼酸、活性硅酸、六偏磷酸钠、氯化胆碱和草酸中的一种或多种；优选为硼酸、六偏磷酸和氯化胆碱中的一种或多种；所述功能性蒸煮助剂的加入量为造纸木浆干重的0.1％-10％；优选为0.3％-5％。
作为进一步改进，所述络合剂可选择：六偏磷酸钠、焦磷酸钠、DTPA、EDTA、DTPMP、聚乙二醇单辛基苯基醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚和高加成壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；优选，六偏磷酸钠、DTPA、高加成壬基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；进一步优选DTPA、六偏磷酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；优选，络合剂的加入量为造纸木浆干重的0.1％-5％；再优选0.5％-5％。
作为进一步改进，蒸煮的液比选择为：1：2—1：10，优选1：7。
作为进一步改进，溶出物与纸浆分离的方式：挤压式、自压式、离心甩干式，优选方式为离心甩干式。
作为进一步改进，所述蒸煮后浆料的卸料方式：蒸煮容器自然卸压、闪喷式快速卸压；卸料方式优选闪喷式快速卸压式。
进一步，本发明还公开了所述的方法制备得到的低阻抗、高吸收性绝缘木浆。
进一步，本发明还公开了所述的绝缘木浆在制备电气用纸中的用途；优选，电气用纸为电解电容器纸、浆层纸、电工绝缘纸或电子纸。
进一步，本发明还公开了一种电气用纸，该电气用纸的造纸纸浆采用上述的方法所述的绝缘木浆；优选，电气用纸为电解电容器纸、浆层纸、电工绝缘纸或电子纸。
本发明由于采用了上述的技术方案，该方法将功能性蒸煮助剂制成的改性纸浆，蒸煮后按一定的卸料方式并经特殊工艺处理分离纤维中溶出物，然后再根据绝缘浆要求，对木浆进行化学提纯，最后经挤干或烘干得到低阻抗、高吸收性绝缘木浆材料。所述的绝缘木浆可以在制备电气用纸(特别是电解电容器纸、浆层纸、电工绝缘纸或电子纸)中得到应用，降低电气用纸原料的成本，拓宽原料的适用范围。
具体实施方式
对比例1
200g普通本色硫酸盐针叶浆(商品名金星)经碎解后，直接进行化学提纯与洗涤，化学提纯方式为：用4％的硫酸进行酸处理2小时，然后加适量碱中和，再经多次的转换洗涤至纸浆抽提液PH6.0-7.5，然后进行手抄片测试，测试指标为：定量、紧度、抗张指数、吸水高度、耐击穿电压、ESR值等。
对比例2
将成品普通本色硫酸盐针叶浆(商品名金星)测试水分，取绝干浆200.0g，撕碎成2cm×2cm左右，加入一定量的去离子水放入专用解离器分散纸浆，加入1％的氯化胆碱混合剂(氯化胆碱：草酸＝9：1)，加入适量的水，使纸浆与水的比例达1：7，将浆水混合物加到蒸煮锅(实验蒸锅)中，升温至200℃(1.2MPa)，保持60min，自然卸压后将蒸煮后的浆料倒出到容器中，加65℃左右的水，稀释至2％左右的浓度，搅拌10min后，放入120目的塑料网袋中用转速为900r/min甩干机进行离心甩干，甩干时间为1min。
甩干后的纸浆化学提纯与测试数据与对比例1一致。
实施例1
将成品普通本色硫酸盐针叶浆(商品名金星)测试水分，取绝干浆200.0g，撕碎成2cm×2cm左右，加入一定量的去离子水放入专用解离器分散纸浆，加入1％的氯化胆碱混合剂(氯化胆碱：草酸＝9：1)，加入适量的水，使纸浆与水的比例达1：7，将浆水混合物加到蒸煮锅(实验蒸锅)中，升温至200℃(1.2MPa)，保持60min，自然卸压后将蒸煮后的浆料倒出到容器中，加65℃左右的水，稀释至2％左右的浓度，加入0.5％的壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌10min后，放入120目的塑料网袋中用转速为900r/min甩干机进行离心甩干，甩干时间为1min。
甩干后的纸浆化学提纯与测试数据与对比例1一致。
实施例2
处理方式与实施例1一致，蒸煮助剂改为2％的硼酸，后续的处理方式、测试指标也与实施例1相同。
实施例3
除加热温度为180℃，卸料方式改为闪喷式外，其他处理方式与实施例1一致。
实施例4
除溶出物与纸浆分离方式中络合剂改为：六偏磷酸钠：十二烷基酚聚氧乙烯醚＝7：3，加入量为纸浆的2％(m/m),其余方式与实施例3一致。
测试结果：
指标 对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
定量 61 32.2 60.5 61.1 60.8 32
紧度 0.663 0.658 0.634 0.641 0.630 0.635
抗张指数 86.2 83.5 78.5 80.2 76.7 78
吸水高度 15 21 24.2 23 27 32
耐击穿电压 8.5 8.35 8.8 8.85 8.66 8.71
ESR 4.03 4.23 3.05 3.11 2.54 2.05
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (20)

1.一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，该方法通过在普通造纸木浆中加入功能性蒸煮助剂在蒸煮条件下改性造纸木浆，蒸煮卸料后改性造纸木浆加入络合剂吸附蒸煮溶出物，溶出物分离后的改性造纸木浆经化学提纯和烘干得到所述的绝缘木浆；
所述蒸煮压力为0.8MPa-1.5MPa，蒸煮温度为160℃-220℃，蒸煮为30-120min；
所述功能性蒸煮助剂选自硼酸、活性硅酸、六偏磷酸钠、氯化胆碱和草酸中的一种或多种；所述功能性蒸煮助剂的加入量为造纸木浆干重的0.1%-10%；
所述络合剂选择：六偏磷酸钠、焦磷酸钠、ＤＴＰＡ、ＥＤＴＡ、ＤＴＰＭＰ、聚乙二醇单辛基苯基醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚和高加成壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种，络合剂的加入量为造纸木浆干重的0.1%-5%。
2.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，蒸煮能量来源可用饱和蒸汽或电加热与高压缩空气结合。
3.据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，饱和蒸汽为能量来源方式。
4.据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，蒸煮压力为1.0MPa--1.2MPa，温度为80℃-220℃。
5.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，所述功能性蒸煮助剂选自为硼酸、六偏磷酸和氯化胆碱中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，所述功能性蒸煮助剂的加入量为造纸木浆干重的0.3%-5%。
7.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，所述络合剂选择：六偏磷酸钠、ＤＴＰＡ、高加成壬基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，所述络合剂选择：ＤＴＰＡ、六偏磷酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，络合剂的加入量为造纸木浆干重的0.5%-5%。
10.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，蒸煮的液比选择为：1：2—1：10。
11.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，蒸煮的液比选择为1：7。
12.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，溶出物与纸浆分离的方式：挤压式、自压式或离心甩干式。
13.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，溶出物与纸浆分离的方式为离心甩干式。
14.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，所述蒸煮后浆料的卸料方式：蒸煮容器自然卸压或闪喷式快速卸压。
15.根据权利要求1所述的一种低阻抗、高吸收性绝缘木浆的制备方法，其特征在于，所述蒸煮后浆料的卸料方式闪喷式快速卸压式。
16.根据权利要求1-15任意一项权利要求所述的方法制备得到的低阻抗、高吸收性绝缘木浆。
17.根据权利要求16所述的绝缘木浆在制备电气用纸中的用途。
18.根据权利要求17所述的绝缘木浆在制备电气用纸中的用途，其特征在于，电气用纸为电解电容器纸、浆层纸、电工绝缘纸或电子纸。
19.一种电气用纸，该电气用纸的造纸纸浆采用权利要求16所述的绝缘木浆。
20.根据权利要求19所述的一种电气用纸，其特征在于，电气用纸为电解电容器纸、浆层纸、电工绝缘纸或电子纸。
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