CN115075044A - 一种聚苯硫醚绝缘纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚苯硫醚绝缘纸，按照质量百分比计，原料包括：聚苯硫醚超短纤维40～60％，聚苯硫醚浆粕纤维30～50％，低结晶度聚苯硫醚超短纤维5～15％，制备方法包括以下步骤：1)将称量后的所述原料投入配浆池，加入水、分散剂、增稠剂、消泡剂后配制成为纤维质量浓度为0.1～0.5％的浆液；2)浆液经搅拌均匀经螺杆泵输送到冲浆泵内与白水混合；3)斜网成型；4)水刺加固，水刺加固后的纤网经真空抽吸掉多余的水分后进行卷绕成卷；5)重新放卷，进入碱液处理池，处理后的布经水洗烘干后再成卷；6)经过放卷后经光辊热轧加固。本发明通过不同纤维原料的组合，使得最终的产品具有良好的力学性能和克重的均匀性，可以满足绝缘纸的严格要求。

Description

一种聚苯硫醚绝缘纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及非织造布生产技术领域，特别是涉及一种聚苯硫醚绝缘纸及其制备方法。
背景技术
绝缘纸通常是由植物纤维、矿物纤维、合成纤维或其混合物，通过水或其他介质将纤维沉积在造纸机上而形成的薄页状材料。绝缘纸具有高的抗撕裂强度、伸长率小、绝缘性好，因此广泛用作电机、电缆、电容器和变压器中的绝缘材料，也是层压制品、复合材料和预浸材料等绝缘材料的主要组成材料。
传统的以植物纤维为原料的各种绝缘纸如快巴纸、牛皮纸等，最大缺点是耐热性差，其最大耐温极限为105℃。长期以来，我国电机工业以云母等为主要绝缘材料，由于云母等材料的耐热性能差，绝缘层厚度大，因此制成的电机功率较小，体积较大，并且大部分电机是E级和B级绝缘(长期工作温度分别为120℃和130℃)。若要制造F级或H级电机(长期工作温度分别为155℃和180℃)，则由于采用的云母纸厚度较大，机械强度差，所制成的电机体积较大，功率还是较小，电机的可靠性较差。
聚苯硫醚纤维在高温下具有优良的强度、刚性及耐疲劳性，可在160℃的工况下连续使用。聚苯硫醚纤维具有优良的耐化学腐蚀性，仅次于聚四氟乙烯纤维，能耐绝大多数有机和无机试剂。聚苯硫醚纤维耐高温，阻燃性很好，极限氧指数为34。聚苯硫醚纤维有优良的电绝缘性，介电常数一般高于5.1，其产品适用于电性能要求极严格的场合。另外，聚苯硫醚纤维成型收缩率和线膨胀系数低，吸水率低，具有优良的尺寸稳定性。
中国发明专利200610021882.5号公布了一种高性能聚苯硫醚纤维复合纸的制造方法，它将聚苯硫醚树脂经熔融纺丝制成纤维原丝，再经热牵伸处理成成品纤维，最后把成品纤维与添加剂和粘合剂压制成高性能聚苯硫醚纤维复合纸。该专利介绍的聚苯硫醚纤维复合纸的制法，虽然其工艺步骤简单，但加入添加剂和粘合剂后，粘合剂的耐温性不如聚苯硫醚，其添加降低了聚苯硫醚纤维复合纸的热性能、电气性能和耐腐蚀性，限制了其在高温和各种苛刻环境中的使用。
缺点是：
现有的聚苯硫醚纸绝缘纸的生产技术还不成熟。其相关产品存在着均匀度差，粘合不良，生产困难、设备投资大等缺点。
导致原因：
原因由于聚苯硫醚是化学纤维，其纤维间相互作用少很小，传统的纸用的纤维素纤维之间靠氢链产生结合力不同。因此，需要在纤维间采用粘合剂，但是粘合剂通常能同时满足耐温、耐腐蚀等要求。若采用热轧工艺，由于温度梯度的存在，中间的处的纤维熔融程度不够，容易造成分层现象。
此外，由于上述方法采用的聚苯硫醚纤维的纤度较大，有的还是采用纺粘法的连续长丝，所以其产品的匀匀度较差。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种聚苯硫醚绝缘纸及其制备方法，均匀度好，热收缩小，耐热耐腐蚀效果好，可以作为F级绝缘材料使用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚苯硫醚绝缘纸，按照质量百分比计，其原料包括：聚苯硫醚超短纤维40～60％，聚苯硫醚浆粕纤维30～50％，低结晶度聚苯硫醚超短纤维5～15％。
进一步，按照质量百分比计：
所述聚苯硫醚超短纤维为纤度为0.8～1.5dtex；长度为3～6mm；结晶度为60～80％的圆型截面的聚苯硫醚纤维；
所述聚苯硫醚浆粕纤维为水溶性聚酯与聚苯硫醚共混纺丝生产的双组分短纤维，所述水溶性聚酯含量为80％，所述聚苯硫醚含量为20％，所述聚苯硫醚浆粕纤维纤度为2～5dte，长度为3～6mm，纤维截面为中空圆型；
所述低结晶度聚苯硫醚超短纤维纤度为1～3dtex，长度为2～3mm，结晶度为10～20％的矩形截面的聚苯硫醚纤维，矩形的短边与长边之比为1：5～1：10。
一种聚苯硫醚绝缘纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将称量后的所述原料投入配浆池，加入水、分散剂、增稠剂、消泡剂后配制成为纤维质量浓度为0.1～0.5％的浆液；
2)所述浆液经搅拌均匀经螺杆泵输送到冲浆泵内与白水混合；
3)斜网成型；
4)水刺加固，水刺加固后的纤网经真空抽吸掉多余的水分后进行卷绕成卷；
5)成卷后的布重新放卷，进入碱液处理池，处理后的布经水洗烘干后再成卷；6)成卷后的布经过放卷后经光辊热轧加固。
进一步，所述分散剂为十二烷基硫酸钠，其质量浓度为0.05～0.1％。
进一步，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，其质量浓度为0.05～0.1％。
进一步，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，其质量浓度为0.025-0.25％。
进一步，所述碱液处理池中碱液质量浓度为3～5％，温度为80～95℃，处理时间为30～60min。
进一步，所述热轧加固的温度为240～280℃，热轧压力为60～120N/mm2。
总的说来，本发明具有如下优点：
本发明所述一种聚苯硫醚绝缘纸及其制备方法，通过不同纤维原料的组合，使得最终的产品具有良好的力学性能和克重的均匀性，可以满足绝缘纸的严格要求。
同时，本发明在成网工艺上采用了湿法成网技术，通过将三种不同性能的聚苯硫醚纤维按照一定比例共混制浆，使不同性能的聚苯硫醚纤维起到不同的作用，从而保证了产品的综合性能。
附图说明
图1为本发明的湿法成网结构示意图。
图2为本发明的碱处理结构示意图。
图3为热轧加固结构示意图。
其中图1至3中包括有：
1——螺杆泵； 2——冲浆泵；
3——白水罐； 4——分配罐；
5——斜网成型器； 6——水刺加固装置；
7——真空抽吸装置； 8——碱液处理池；
9——水洗池； 10——烘干装置；
11——光辊。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
实施例1：
本发明所述一种聚苯硫醚绝缘纸，采用三种不同类型的纤维为原料，按照质量百分比计，包括：聚苯硫醚超短纤维50％，作为主体纤维，其纤度为0.8～1.5dtex，长度为3～6mm，结晶度为60～80％的圆型截面的聚苯硫醚纤维；聚苯硫醚浆粕纤维40％，水溶性聚酯与聚苯硫醚共混纺丝生产的双组分短纤维，聚苯硫醚的含量为20％，水溶性聚酯的含量为80％，其纤度为2～5dte，长度为3～6mm，纤维的截面为中空圆型；低结晶度聚苯硫醚超短纤维10％，作为粘结纤维，其纤度为1～3dtex，长度为2～3mm，结晶度为10～20％的矩形截面的聚苯硫醚纤维，矩形的短边与长边之比为1：5～1：10。
将三种聚苯硫醚纤维按照质量配比进行称量：聚苯硫醚超短纤维50％，聚苯硫醚浆粕纤维40％，低结晶度聚苯硫醚超短纤维10％。
将称量后的聚苯硫醚纤维投入配浆池，加入水、分散剂、增稠剂、消泡剂后配制成为纤维浓度为0.1～0.5％的浆液。其中分散剂的为十二烷基硫酸钠，其浓度为0.05～0.1％；增稠剂为羧甲基纤维素钠,其浓度为0.05～0.1％；消泡剂为聚醚类消泡剂，其浓度为0.025-0.25％
参阅图1，浆液搅拌均匀经螺杆泵1输送到冲浆泵2内与白水罐3的白水混合，然后经分配罐4、斜网成型器5，再经过水刺加固装置6，水刺加固后的纤网经真空抽吸装置7抽掉多余的水分后进行卷绕成卷。参阅图2，成卷后的布重新放卷，进入碱液处理池8，池中碱液浓度为3～5％，温度为80～95℃，处理时间为30～60min，处理后的布经水洗池9和烘干装置10后再成卷。
参阅图3，成卷后的布经过放卷后经光辊11热轧加固，使其厚度减少，密度增加。其热轧的温度为240～280℃，热轧压力为60～120N/mm。经热轧加固后的产品为最终的成品。
本发明的关键点是采用了三种不同的纤维进行共混生产聚苯硫醚绝缘纸。除主体纤维外，增加了低结晶度、矩形截面的聚苯硫醚纤维作为粘合成份，同时采用了聚苯硫醚与水溶性聚酯共混纺丝的双组分纤维作为浆粕纤维使用。
由于低结晶度的聚苯硫醚纤维的软化温度低，在较低温度下可以产生软化，使纤维间产生粘合，保证了绝缘纸的力学性能。
而聚苯硫醚与水溶性聚酯共混纺丝的双组分纤维，经碱处理后，水溶性聚酯组分被溶解，得到直径达到纳米级的聚苯硫醚纤维，可以有效提高产品的均均性与密度。
本发明采用的是湿法成网技术，并且以低结晶度的聚苯硫醚纤维作为粘合剂，并以双组分纤维生产出浆粕纤维，不仅保证了产品的力学性能，耐热性能，同时提高了产品的均均性和致密性。
本发明通过将不同结晶度、不同纤度的各种聚苯硫醚超短纤维进行配比，并分散于水中后，采用湿法非织造布工艺生产出聚苯硫醚湿法非织造布，经水刺加固后再进行碱处理，再经光辊11热轧即为聚苯硫醚绝缘纸。采用该工艺方案生产的聚苯硫醚绝缘纸，其均匀度好，热收缩小，耐热耐腐蚀效果好，可以作为F级绝缘材料使用。
下面以常规的纺粘非织造布与本发明的湿法绝缘纸产品的性能对比，如表1所示：
表1
Figure BDA0003743237510000061
Figure BDA0003743237510000071
实施例2：
本实施例与实施例1的技术方案大致相同，相同之处不再赘述，其区别在于：
按照质量百分比计，将三种聚苯硫醚纤维按照下面比例进行称量：常规聚苯硫醚超短纤维43％，聚苯硫醚浆粕纤维45％，低结晶度聚苯硫醚超短纤维12％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚苯硫醚绝缘纸，其特征在于，按照质量百分比计，其原料包括：聚苯硫醚超短纤维40～60％，聚苯硫醚浆粕纤维30～50％，低结晶度聚苯硫醚超短纤维5～15％。
2.按照权利要求1所述的一种聚苯硫醚绝缘纸，其特征在于，按照质量百分比计：
所述聚苯硫醚超短纤维为纤度为0.8～1.5dtex；长度为3～6mm；结晶度为60～80％的圆型截面的聚苯硫醚纤维；
所述聚苯硫醚浆粕纤维为水溶性聚酯与聚苯硫醚共混纺丝生产的双组分短纤维，所述水溶性聚酯含量为80％，所述聚苯硫醚含量为20％，所述聚苯硫醚浆粕纤维纤度为2～5dte，长度为3～6mm，纤维截面为中空圆型；
所述低结晶度聚苯硫醚超短纤维纤度为1～3dtex，长度为2～3mm，结晶度为10～20％的矩形截面的聚苯硫醚纤维，矩形的短边与长边之比为1：5～1：10。
3.按照权利要求1或2所述的一种聚苯硫醚绝缘纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将称量后的所述原料投入配浆池，加入水、分散剂、增稠剂、消泡剂后配制成为纤维质量浓度为0.1～0.5％的浆液；
2)所述浆液经搅拌均匀经螺杆泵输送到冲浆泵内与白水混合；
3)斜网成型；
4)水刺加固，水刺加固后的纤网经真空抽吸掉多余的水分后进行卷绕成卷；
5)成卷后的布重新放卷，进入碱液处理池，处理后的布经水洗烘干后再成卷；
6)成卷后的布经过放卷后经光辊热轧加固。
4.按照权利要求3所述的一种聚苯硫醚绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述分散剂为十二烷基硫酸钠，其质量浓度为0.05～0.1％。
5.按照权利要求3所述的一种聚苯硫醚绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，其质量浓度为0.05～0.1％。
6.按照权利要求3所述的一种聚苯硫醚绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚类消泡剂，其质量浓度为0.025-0.25％。
7.按照权利要求3所述的一种聚苯硫醚绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述碱液处理池中碱液质量浓度为3～5％，温度为80～95℃，处理时间为30～60min。
8.按照权利要求3所述的一种聚苯硫醚绝缘纸的制备方法，其特征在于：所述热轧加固的温度为240～280℃，热轧压力为60～120N/mm2。
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