CN116497625A - 一种复合芳纶纸及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种复合芳纶纸及制备方法，涉及绝缘材料技术领域，以解决现有的芳纶纸导热性能差，无法迅速散热，影响电气设备的性能的问题。该复合芳纶纸包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和导热填料。本发明提供的复合芳纶纸及制备方法用于在保证芳纶纸的绝缘效果的同时增强芳纶纸的导热性能，延长电气设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘材料技术领域，尤其涉及一种复合芳纶纸及制备方法。
背景技术
电气绝缘材料作为制造电气设备的关键基础材料，对于电气设备的使用寿命和运行可靠性起到了决定性的作用。芳纶纸作为绝缘材料，不仅具有高强度、低变形、耐高温、耐化学腐蚀的特点，还具备优良的阻燃性和电绝缘性，并且化学性质稳定，使用寿命长。因此，现有技术中经常采用芳纶纸作为电气设备的绝缘材料。
然而，随着电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展，越来越多的小体积交流变频电机得到了广泛应用，对芳纶纸的机械强度、耐温性能、防潮性能、耐电晕性能、使用寿命等提出新的要求。尤其是在高频工作环境下，电气设备产生的热量迅速积累，现有的芳纶纸导热性能差，无法迅速散热，影响电气设备的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合芳纶纸及制备方法，在保证了芳纶纸的绝缘效果的同时可以增强芳纶纸的导热性能，延长了电气设备的使用寿命。
第一方面，本发明提供一种复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，所述导热层含有树脂和导热填料。
与现有技术相比，本发明提供的复合芳纶纸包括两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层。当在高频工作环境下，电气设备产生的热量迅速积累时，可以通过第一层芳纶纸、导热层和第二层芳纶纸依次进行传递，相当于通过三次跨介质传播，使得电器设备运行时产生的热量逐步从高温区传递到低温区，或传递给散热设备或绝缘油，进而获得了很好的导热效果，保证了电气设备正常工作并延长了使用寿命。同时，导热层含有高绝缘性、机械性能好、热稳定性高的树脂和尺寸分布范围广的导热填料，不仅可以使得导热层的内部形成有效的导热通路，而且在保证芳纶纸绝缘性能的同时提高了芳纶纸的导热系数，一定程度上延长了电气设备的使用寿命。
由上可见，本发明提供的复合芳纶纸，在保证了芳纶纸的绝缘效果的同时可以增强芳纶纸的导热性能，延长了电气设备的使用寿命。
第二方面，本发明还提供一种复合芳纶纸的制备方法，包括：提供两层芳纶纸层和导热层预混物，所述导热层预混物含有树脂和表面改性的导热填料；
将所述导热层预混物形成在两层所述芳纶纸层之间，获得复合芳纶纸预制层；
通过热压方式对所述复合芳纶纸预制层进行处理，得到复合芳纶纸。
与现有技术相比，本发明提供的复合芳纶纸的制备方法的有益效果与第一方面复合芳纶纸的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的复合芳纶纸的结构示意图；
图2为本发明实施例的具有导热填料层的复合芳纶纸的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的复合芳纶纸的制备流程图。
附图标记：
100-复合芳纶纸，101-第一芳纶纸层，102-导热层，103-第二芳纶纸层，104-第一导热填料层，105-第二导热填料层。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
电气绝缘材料作为制造电气设备的关键基础材料，对于电气设备的使用寿命和运行可靠性起到了决定性的作用。芳纶纸作为绝缘材料，不仅具有高强度、低变形、耐高温、耐化学腐蚀的特点，还具备优良的阻燃性和电绝缘性，并且化学性质稳定，使用寿命长。因此，现有技术中经常采用芳纶纸作为电气设备的绝缘材料。
随着电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展，越来越多的小体积交流变频电机得到了广泛应用，在各种复杂工程环境下工作的电气设备日益增多，对传统绝缘材料的机械强度、耐温性能、防潮性能、耐电晕性能、使用寿命等提出新的要求。尤其是在高频工作环境下，电气设备产生的热量迅速积累，现有的芳纶纸导热性能差，无法迅速散热，影响电气设备的性能。芳纶纤维作为液晶高分子聚合物，导热系数仅0.048W/(m·K)，在电气绝缘领域应用最广泛的Nomex410系列芳纶绝缘纸，其导热系数仅0.1W/(m·K)左右。
针对上述问题，本发明实施例提供一种复合芳纶纸，在保证芳纶纸的绝缘效果的同时增强芳纶纸的导热性能，延长电气设备的使用寿命，解决了现有的芳纶纸导热性能差，无法迅速散热，影响电气设备的性能的问题。本发明实施例提供的复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和导热填料。应理解，两层芳纶纸的材料组分以及各组分的含量可以相同。
图1示出了本发明实施例的复合芳纶纸的结构示意图，如图1所示，本发明实施例的复合芳纶纸100，从上到下依次为第一芳纶纸层101、导热层102、第二芳纶纸层103。
本发明提供的复合芳纶纸包括两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层。当在高频工作环境下，电气设备产生的热量迅速积累时，可以通过第一层芳纶纸、导热层和第二层芳纶纸依次进行传递，相当于通过三次跨介质传播，使得电器设备运行时产生的热量逐步从高温区传递到低温区，或传递给散热设备或绝缘油，进而获得了很好的导热效果，保证了电气设备正常工作并延长了使用寿命。同时，导热层含有高绝缘性、机械性能好、热稳定性高的耐高温树脂和尺寸分布范围广的导热填料，不仅可以使得导热层的内部形成有效的导热通路，而且在保证芳纶纸绝缘性能的同时提高了芳纶纸的导热系数，一定程度上延长了电气设备的使用寿命。
由上可见，本发明提供的复合芳纶纸，在保证了芳纶纸的绝缘效果的同时可以增强芳纶纸的导热性能，延长了电气设备的使用寿命。在一种可实现的方式中，本发明实施例的树脂和导热填料，导热填料为表面改性的导热填料，按质量百分比计，表面改性的导热填料占所述树脂的质量百分比为5％～80％。当表面改性的导热填料与树脂的质量百分比控制在该范围内，可以使得表面改性的导热填料均匀的分散在树脂乳液中。
在一种可选的方式中，本发明实施例的导热填料的粒径为0.05μm～100μm，将导热填料的粒径控制在0.05μm～100μm，可以使得导热层的内部形成密集的孔隙结构，最大化的使得导热层形成大量的导热通路，有利于实现传热，进而利用导热层使得电器设备运行时产生的热量逐步从高温区传递到低温区的速度加快，达到了快速导热的目的。
在一种可实现的方式中，本发明实施例的树脂为耐高温的高绝缘性树脂，该耐高温的高绝缘性树脂包括聚四氟乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂和聚苯硫醚树脂中的至少一种。耐高温的高绝缘性树脂不仅具有优异的电绝缘性，而且具有良好的机械性能，并且可以在高温、高压等极端条件下保持稳定的性能。
对于导热填料来说，其可以包括金属氧化物、氮化物、硅酸盐和硫酸盐中的至少一种。例如：当导热填料为金属氧化物时，其可以为氧化铝、氧化镁、氧化锌和氧化硅中的至少一种。当导热填料为氮化物时，其可以为氮化铝、氮化硅或氮化硼，氮化硼可以为六方氮化硼和/或立方氮化硼。当导热填料为硅酸盐时，其可以为云母粉。当导热填料为硫酸盐时，其可以为硫酸钡。
在一种可选方式中，当导热填料为片状六方氮化硼时，在利用偶联剂对片状六方氮化硼进行接枝改性前，需要先对片状六方氮化硼进行活化处理，活化处理的方式可以是热熔剂处理、水中超声处理、化学剥离与机械剪切力的协同处理或活化自由基法等方式中的一种。
在一种可选方式中，本发明实施例的导热填料为偶联剂改性的导热填料。其中，偶联剂包括钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种。
示例性的，当上述偶联剂为钛酸酯偶联剂时，钛酸酯偶联剂可以包括三异硬脂酰基钛酸异丙酯(TTS)、新烷氧基三(对氨基苯氧基)钛酸酯、四新烷氧基双(二癸基亚磷酸酰氧基)钛酸酯和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种。当上述偶联剂为铝酸酯偶联剂时，铝酸酯偶联剂可以包括二硬脂酰氧异丙基铝酸酯(SG-Al821)、防沉降性铝酸酯ASA、铝酸酯DL-411、DL-411AF、DL-411D和DL-411DF中的至少一种。上述偶联剂为硅烷偶联剂时，硅烷偶联剂可以包括乙烯基三乙氧基硅烷(A151)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷(A172)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)中的至少一种。
本发明实施例的导热填料利用偶联剂改性，由于偶联剂可通过范德华力、氢键力或静电吸附沉积作用吸附在粒子表面形成包覆层，或与导热填料反应形成化学键，改善了导热填料与树脂乳液的相容性，从而阻止了导热填料粒子相互之间的团聚，改善了导热填料粒子的分散性，可以使得导热填料均匀的分散在树脂乳液内。因此，利用偶联剂对导热填料改性可以提高导热填料与树脂的界面粘合性，显著改善或增强树脂的导热性能。
在一种可实现的方式中，本发明实施例的复合芳纶纸还包括形成在芳纶纸层背离导热层的表面的导热填料层。图2示出了本发明实施例的具有导热填料层的复合芳纶纸的结构示意图，如图2所示，本发明实施例的具有导热填料层的复合芳纶纸表面含有第一导热填料层104和第二导热填料层105。当复合芳纶纸中含有第一导热填料层104和第二导热填料层105，可以使得复合芳纶纸的上下芳纶层均具有一定的导热性。当在高频工作环境下，电气设备产生的热量迅速积累时，可以通过具有第一导热填料层的第一层芳纶纸、导热层和具有第二导热填料层的第二层芳纶纸依次进行传递，相当于通过三次跨介质传播，使得电器设备运行时产生的热量逐步从高温区传递到低温区，或传递给散热设备或绝缘油，进而获得了很好的导热效果。
在一种可实现的方式在，本发明实施例还提供一种复合芳纶纸的制备方法。图3示出了本发明实施例提供的复合芳纶纸的制备流程图，如图3所示，本发明实施例的复合芳纶纸的制备方法，包括：
步骤301：提供两层芳纶纸层和导热层预混物，导热层预混物含有树脂和表面改性的导热填料。
示例性的，本发明实施例的芳纶纸层和导热层的制备过程包括：
制备芳纶纸层浆料：将芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维分别在水中疏解，共混后加入绝干纤维质量的0.05％～0.07％的聚氧化乙烯(professional employerorganization，PEO)进行二次疏解，得到芳纶纸层浆料。
在一种可选方式中，本发明实施例的芳纶短切纤维的纤维长度为5mm～7mm，芳纶短切纤维的纤维细度为1.5D～3D。当芳纶纸层含有的芳纶纤维的长度和细度保持在该范围内，可以使得造出来的芳纶层的纤维纸柔韧性好，耐折度高，抗张强度好，印刷性能好。
制备导热层预混物：将粒径范围在0.05μm～100μm的经过偶联剂改性的导热填料均匀分散在树脂乳液中，得到导热层预混物。
利用多层流浆箱将芳纶纸层浆料分别流出，上网成型。芳纶纸层的上网浓度为0.01％～0.05％。应理解，芳纶纸层浆料可以流出两层，当上网成型后，即可得到两层湿纸幅芳纶纸层，利用真空压榨辊分别对两层湿纸幅芳纶层进行压榨干燥，得到芳纶纸层。
步骤302：将导热层预混物以喷涂、狭缝挤出或刮涂的工艺形成在两层所述芳纶纸层之间，热压后获得复合芳纶纸预制层。
示例性的，将导热层预混物以喷涂、狭缝挤出或刮涂的工艺形成在两层芳纶纸层之间，再利用电热装置对纸张进行热压，得到毛纸，即复合芳纶纸预制层。其中，导热层中表面改性的导热填料占树脂的质量百分比为5％～80％，导热层的涂布量为30g/m2～70g/m2，芳纶纸层的压榨干燥温度分别为100℃～150℃，热压的温度为200℃～250℃，热压的压力为12MPa～17MPa。
步骤303：对复合芳纶纸预制层进行处理，得到复合芳纶纸。
示例性的，利用粒径范围在2μm～100μm的导热填料的去离子水分散液喷洒芳纶纸预制层，通过第二次高温热压方式对表面有导热填料的分散液的复合芳纶纸预制层进行表面平整化处理，得到复合芳纶纸。其中，复合芳纶纸预制层的上下表面均喷涂导热填料的去离子水分散液，涂布量为10g/m2～45g/m2，车速为60m/min～90m/min。其中，导热填料的添加量占去离子水的质量百分比为5％～30％。应理解，导热填料的去离子水分散液是经过氨水调节PH值为9～11的分散液，第二次高温热压的压力为10MPa～15MPa，压光过程为：将热压辊升温至280℃，热压速度10m/min～20m/min，待复合芳纶纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度10m/min～20m/min。
本发明提供的复合芳纶纸包括两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层。当在高频工作环境下，电气设备产生的热量迅速积累时，可以通过第一层芳纶纸、导热层和第二层芳纶纸依次进行传递，相当于通过三次跨介质传播，使得电器设备运行时产生的热量逐步从高温区传递到低温区，或传递给散热设备或绝缘油，进而获得了很好的导热效果，保证了电气设备正常工作并延长了使用寿命。同时，导热层含有高绝缘性、机械性能好、热稳定性高的树脂和尺寸分布范围广的导热填料，不仅可以使得导热层的内部形成有效的导热通路，在保证芳纶纸绝缘性能的同时提高了芳纶纸的导热系数，在一定程度上延长了电气设备的使用寿命。
为了验证本发明实施例提供的复合芳纶纸的效果，本发明实施例采用实施例与对比例对比的方式进行证明。
实施例一
本发明实施例提供的复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和表面改性的导热填料。
本发明实施例一提供的复合芳纶纸的制备方法包括如下步骤：
第一步，制备导热层预混物：将平均粒径为1μm的、三乙氧基硅烷改性氮化硼均匀分散在聚四氟乙烯树脂乳液中，得到的改性氮化硼质量分数为5％的导热层预混物。
第二步，制备芳纶纸层浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第三步，制备芳纶纸层：利用双层流浆箱将芳纶纸层浆料分别流出，芳纶纸层以0.01％的上网浓度上网成型，得到两层湿纸幅，对两层湿纸幅芳纶纸层分别利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，得到两层芳纶纸层。
第四步，制备复合芳纶纸预制层：将导热层预混物通过刮涂的方式涂覆在两层芳纶纸层之间，涂布量为30g/m2，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为200℃，压力为14MPa，得到复合芳纶纸预制层。
第五步，制备复合芳纶纸：对复合芳纶纸预制层进行表面导热-平整化处理：利用氮化硼导热填料质量分数为10％的去离子水分散液对复合纸上下表面喷洒，喷洒量为10g/m2，车速为60m/min。然后进行第二次高温压光，在10MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品导热芳纶复合纸。
实施例二
本发明实施例提供的复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和表面改性的导热填料。
本发明实施例提供的复合芳纶纸的制备方法包括如下步骤：
第一步，制备导热层预混物：将平均粒径为1μm、三异硬酯酰基钛酸异丙酯改性的氧化铝均匀分散在聚四氟乙烯树脂乳液中，得到氧化铝质量分数为10％的导热层预混物。
第二步，制备芳纶纸层浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第三步，制备芳纶纸层：利用双层流浆箱将芳纶纸层浆料分别流出，芳纶纸层以0.01％的上网浓度上网成型，得到两层湿纸幅，对两层湿纸幅芳纶纸层分别利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，得到两层芳纶纸层。
第四步，制备复合芳纶纸预制层：将导热层预混物通过喷涂的方式涂覆在两层芳纶纸层之间，涂布量为38g/m2，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为220℃，压力为15MPa，得到复合芳纶纸预制层。
第五步，制备复合芳纶纸：对复合芳纶纸预制层进行表面导热-平整化处理：利用氮化硼导热填料质量分数为16％的去离子水分散液对复合纸上下表面喷洒，喷洒量为15g/m2，车速为60m/min。然后进行第二次高温压光，在10MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品导热芳纶复合纸。
实施例三
本发明实施例提供的复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和表面改性的导热填料。
本发明实施例提供的复合芳纶纸的制备方法包括如下步骤：
第一步，制备导热层预混物：将平均粒径为1μm、四新烷氧基双(二癸基亚磷酸酰氧基)钛酸酯表面改性的氮化铝导热填料均匀分散在聚酰亚胺树脂乳液中，得到改性氮化铝质量分数为17％的导热层预混物。
第二步，制备芳纶纸层浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第三步，制备芳纶纸层：利用双层流浆箱将芳纶纸层浆料分别流出，芳纶纸层以0.01％的上网浓度上网成型，得到两层湿纸幅，对两层湿纸幅芳纶纸层分别利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，得到两层芳纶纸层。
第四步，制备复合芳纶纸预制层：将导热层预混物通过狭缝挤出的方式涂覆在两层芳纶纸层之间，涂布量为44g/m2，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为220℃，压力为17MPa，得到复合芳纶纸预制层。
第五步，制备复合芳纶纸：对复合芳纶纸预制层进行表面导热-平整化处理：利用氧化硅导热填料质量分数为23％的去离子水分散液对复合纸上下表面喷洒，喷洒量为22g/m2，车速为60m/min。然后进行第二次高温压光，在10MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品导热芳纶复合纸。
实施例四
本发明实施例提供的复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和表面改性的导热填料。
本发明实施例提供的复合芳纶纸的制备方法包括如下步骤：
第一步，制备导热层预混物：将平均粒径为1μm、异丁基三乙氧基硅表面改性的氮化硼导热填料均匀分散在酚醛乳液中，得到改性氮化硼质量分数为22％的导热层预混物。
第二步，制备芳纶纸层浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第三步，制备芳纶纸层：利用双层流浆箱将芳纶纸层浆料分别流出，芳纶纸层以0.01％的上网浓度上网成型，得到两层湿纸幅，对两层湿纸幅芳纶纸层分别利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，得到两层芳纶纸层。
第四步，制备复合芳纶纸预制层：将导热层预混物通过刮涂的方涂覆敷在两层芳纶纸层之间，涂布量为53g/m2，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为200℃，压力为16MPa，得到复合芳纶纸预制层。
第五步，制备复合芳纶纸：对复合芳纶纸预制层进行表面导热-平整化处理：利用氧化硅导热填料质量分数为16％的去离子水分散液对复合纸上下表面喷洒，喷洒量为28g/m2，车速为60m/min。然后进行第二次高温压光，在10MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品导热芳纶复合纸。
实施例五
本发明实施例提供的复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和表面改性的导热填料。
本发明实施例提供的复合芳纶纸的制备方法包括如下步骤：
第一步，制备导热层预混物：将平均粒径为1μm、新烷氧基三(对氨基苯氧基)钛酸酯表面改性的氧化镁导热填料均匀分散在环氧树脂中，得到改性氧化镁质量分数为35％的导热层预混物。
第二步，制备芳纶纸层浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第三步，制备芳纶纸层：利用双层流浆箱将芳纶纸层浆料分别流出，芳纶纸层以0.01％的上网浓度上网成型，得到两层湿纸幅，对两层湿纸幅芳纶纸层分别利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，得到两层芳纶纸层。
第四步，制备复合芳纶纸预制层：将导热层预混物通过刮涂的方涂覆敷在两层芳纶纸层之间，涂布量为57g/m2，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为230℃，压力为14MPa，得到复合芳纶纸预制层。
第五步，制备复合芳纶纸：对复合芳纶纸预制层进行表面导热-平整化处理：利用氮化硼导热填料质量分数为28％的去离子水分散液对复合纸上下表面喷洒，喷洒量为33g/m2，车速为60m/min。然后进行第二次高温压光，在10MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品导热芳纶复合纸。
实施例六
本发明实施例提供的复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和表面改性的导热填维。
本发明实施例提供的复合芳纶纸的制备方法包括如下步骤：
第一步，制备导热层预混物：将平均粒径为1μm、3-氨丙基三乙氧基硅烷表面改性的云母粉导热填料均匀分散在聚四氟乙烯树脂中，得到改性云母粉质量分数为54％的导热层预混物。
第二步，制备芳纶纸层浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第三步，制备芳纶纸层：利用双层流浆箱将芳纶纸层浆料分别流出，芳纶纸层以0.01％的上网浓度上网成型，得到两层湿纸幅，对两层湿纸幅芳纶纸层分别利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，得到两层芳纶纸层。
第四步，制备复合芳纶纸预制层：将导热层预混物通过狭缝挤出的方涂覆敷在两层芳纶纸层之间，涂布量为61g/m2，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为210℃，压力为15MPa，得到复合芳纶纸预制层。
第五步，制备复合芳纶纸：对复合芳纶纸预制层进行表面导热-平整化处理：利用氮化硼导热填料质量分数为23％的去离子水分散液对复合纸上下表面喷洒，喷洒量为38g/m2，车速为60m/min。然后进行第二次高温压光，在15MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品导热芳纶复合纸。
实施例七
本发明实施例提供的复合芳纶纸，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，导热层含有树脂和表面改性的导热填料。
本发明实施例提供的复合芳纶纸的制备方法包括如下步骤：
第一步，制备导热层预混物：将平均粒径为1μm、乙烯基三乙氧基硅烷表面改性的氮化硼导热填料均匀分散在聚四氟乙烯树脂中，得到改性氮化硼质量分数为57％的导热层预混物。
第二步，制备芳纶纸层浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第三步，制备芳纶纸层：利用双层流浆箱将芳纶纸层浆料分别流出，芳纶纸层以0.01％的上网浓度上网成型，得到两层湿纸幅，对两层湿纸幅芳纶纸层分别利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，得到两层芳纶纸层。
第四步，制备复合芳纶纸预制层：将导热层预混物通过狭缝挤出的方涂覆敷在两层芳纶纸层之间，涂布量为70g/m2，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为230℃，压力为12MPa，得到复合芳纶纸预制层。
第五步，制备复合芳纶纸：对复合芳纶纸预制层进行表面导热-平整化处理：利用氮化硼导热填料质量分数为30％的去离子水分散液对复合纸上下表面喷洒，喷洒量为25g/m2，车速为60m/min。然后进行第二次高温压光，在15MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品导热芳纶复合纸。
对比例一
本发明对比例一提供的芳纶纸，不含有导热层。包括如下步骤：
第一步，制备造纸浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第二步，制备湿纸幅：利用多层流浆箱将造纸浆料流出，以0.01％的上网浓度上网成型，得到芳纶湿纸幅。
第三步，制备毛纸：湿纸幅芳纶纸利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为200℃，压力为14MPa，得到毛纸。
第四步，制备芳纶纸：对表面处理的毛纸进行第二次高温压光，在1MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品芳纶纸。
对比例二
本发明对比例二提供的芳纶纸，不含有导热层。包括如下步骤：
第一步，制备造纸浆料：将质量比4:6的芳纶短切纤维和沉析纤维分别在水中疏解15000r，共混后加入绝干纤维质量的0.05％的PEO进行二次疏解20000r，得到芳纶纸层浆料。
第二步，制备湿纸幅：利用多层流浆箱将造纸浆料流出，以0.01％的上网浓度上网成型，得到芳纶湿纸幅。
第三步，制备毛纸：湿纸幅芳纶纸利用真空压榨辊对纸张进行压榨干燥，温度为100℃，利用电热装置对纸张进行热压，热压温度为200℃，压力为14MPa，得到毛纸。
第四步，制备芳纶纸：对毛纸进行表面平整化处理：将氮化硼导热填料质量分数为10％的去离子水分散液对芳纶纸上、下表面喷洒，喷洒量为20g/m2，车速为60m/min。对表面处理的毛纸进行第二次高温压光，在10MPa压力下，热压辊升温至280℃，热压速度15m/min，复合纸冷却至室温后，将热压辊升温至180℃，热压速度20m/min，得到成品芳纶纸。
本发明实施例提供的复合芳纶纸包括两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层。当在高频工作环境下，电气设备产生的热量迅速积累时，可以通过第一层芳纶纸、导热层和第二层芳纶纸依次进行传递，相当于通过三次跨介质传播，使得电器设备运行时产生的热量逐步从高温区传递到低温区，或传递给散热设备或绝缘油，进而获得了很好的导热效果，保证了电气设备正常工作并延长了使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明的意图包括这些改动和变型在内。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种复合芳纶纸，其特征在于，包括：两层芳纶纸层以及形成在两层芳纶纸层之间的导热层，所述导热层含有树脂和导热填料。
2.根据权利要求1所述的复合芳纶纸，其特征在于，所述导热填料为表面改性的导热填料，按质量百分比计，所述表面改性的导热填料占所述树脂的质量百分比为5％～80％。
3.根据权利要求1所述的复合芳纶纸，其特征在于，所述导热填料的粒径为0.05μm～100μm。
4.根据权利要求1所述的复合芳纶纸，其特征在于，所述树脂包括聚四氟乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂和聚苯硫醚树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合芳纶纸，其特征在于，所述导热填料包括金属氧化物、氮化物、硅酸盐和硫酸盐中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的复合芳纶纸，其特征在于，所述表面改性的导热填料为偶联剂改性过的导热填料，所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的至少一种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的复合芳纶纸，其特征在于，所述复合芳纶纸还包括形成在所述芳纶纸层背离所述导热层的表面的导热填料层。
8.权利要求1～7任一项所述的复合芳纶纸的制备方法，其特征在于，包括：
提供两层芳纶纸层和导热层预混物，所述导热层预混物含有树脂和表面改性的导热填料；
将所述导热层预混物形成在两层所述芳纶纸层之间，热压后获得复合芳纶纸预制层；
对所述复合芳纶纸预制层进行处理，得到复合芳纶纸。
9.根据权利要求8所述的复合芳纶纸的制备方法，其特征在于，所述芳纶纸层含有经过多次疏解的芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维，所述方法还包括：
将树脂乳液和表面改性的导热填料复配，制成导热层预混物。
10.根据权利要求8所述的复合芳纶纸的制备方法，其特征在于，所述对所述芳纶纸预制层进行处理，包括：
在所述芳纶纸预制层的表面形成导热填料的分散液，所述导热填料的粒径为2μm～100μm；
通过热压方式对所述表面形成有导热填料的分散液的芳纶纸预制层进行表面平整化处理，得到复合芳纶纸。
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| CN202310507297.XA CN116497625A (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种复合芳纶纸及制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107541985A (zh) * | 2017-08-10 | 2018-01-05 | 华南理工大学 | 一种高导热绝缘芳纶半固化片及其制造方法 |
| CN108978328A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-11 | 陕西科技大学 | 一种导热型芳纶纳米绝缘纸及其制备方法 |
| CN115595819A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-13 | 陕西科技大学（Cn） | 一种导热绝缘纸及其制备方法 |
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2023
- 2023-05-04 CN CN202310507297.XA patent/CN116497625A/zh active Pending
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