CN1399034A - 一种变压器绝缘纸抗高温老化助剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种变压器绝缘纸抗高温老化助剂及其制备方法和应用 Download PDF

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一种用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂及其制备方法和应用。先把一种葡甘聚糖添加在纯木浆内，抄纸后干燥至一定程度，葡甘聚糖再和一种或多种含氮化合物复配，以一定方式添加在湿部，最后干燥。照此抄出的绝缘纸抗高温老化性能优良，且不污染变压器油，不影响绝缘性能。

Description

一种变压器绝缘纸抗高温老化助剂及其制备方法和应用
本发明属于一种变压器绝缘纸抗高温老化助剂及其制备方法和应用。
纯木浆用于变压器绝缘纸有较好的机械强度，但变压器在投入运行以后，其中的绝缘纸处于较高温度的环境中，纤维素链逐渐降解断裂，以及由于绝缘纸浸在变压器油中，变压器油在高温状态下会分解出酸或其它化学成分破坏了绝缘纸，两种因素使绝缘纸的机械强度大幅度下降。如何改善天然纤维纸性能，提高其耐热性，多年来不断有研究成果发表。US 2535960用丙烯腈改性天然纤维，在碱性催化剂作用下，生成氰乙基化纤维，使天然纤维穿上一层含氮的隔热服，从而提高耐热性，经氰化处理的绝缘纸使用温度可提高20℃，缺点是丙烯腈易水解生成氰乙醇等水解产物而消耗大量丙烯腈，造成醚化效率低，且严重污染的废水必须进行有效的处理。US 3102159用三聚氰胺和双氰胺，JP7406766用三聚氰胺和聚乙烯胺来提高纤维中氮含量，从而提高热稳定性。这种单独使用含氮化合物来提高热稳定性，虽然也有效果，但效果有限。
本发明的基本构思是，先在纤维分子中添加一种葡甘聚糖，通过氢键、离子键来增加纤维分子间的结合点，以提高纸张的机械强度，然后再将葡甘聚糖与一种或多种氮化合物复配，复配后的助剂再采用涂刷、浸渍、喷涂的方式添加在纸上，它通过氢键、离子键的作用，比单独使用含氮化合物能更好地结合在纤维分子链间(或成纸的表面)，提供合理含量的抗热元素氮，从而大幅度提高绝缘纸的耐热性能。
上述助剂葡甘聚糖按绝干浆的0.1～3％添加在浆内，低于0.1％，则提高机械强度有限，高于3％，则纸的脆性增大，撕裂度反而降低.
我们发现，绝缘纸中氮的含量是一个重要因素。上述复配助剂按绝干浆的1～30％在湿部添加，使绝缘纸中的氮含量保持在1.6～3.8％，氮含量过低，则热稳定性较低，氮含量超过3.8％，并不使热稳定性进一步提高，随着氮含量进一步增加，热稳定性反而下降。
上述复配后的助剂添加的部位在纸中水分含量为20～80％(重量)的地方，太湿的部位，添加助剂后，刚成型的纸会被重新溶成纸浆，且随水流失率高；如果在完全干燥部分添加助剂，助剂不容易结合到纸上，且要增加干燥成本。
实施例如下：
例1：把葡甘聚糖按绝干浆的0.5％添加在纯木浆内，用ZQJ纸样抄取器抄成60g/m2定量的纸，预烘干至含30％(重量)水分。把葡甘聚糖和三聚氰胺、聚丙烯酰胺按1∶2∶2重量比复配，用水溶解至固含量为10％的助剂，把此助剂用涂刷的方式按绝干浆的25％添加到预烘干水分的绝缘纸上，烘干水分，得到抗高温老化绝缘纸。
进行抗高温老化实验：把上述抄好的绝缘纸放在真空管中，真空管中插有铜丝以加速老化，密闭真空管，升温至105℃真空干燥5小时以抽干水分，吸入25#变压器油于真空管中至完全覆盖绝缘纸，加热至150℃，经过7天老化实验，得到的绝缘纸经过恒温、恒湿处理24小时后，测试出的机械性能见表1。
例2：按照例1，纯木浆内不添加任何助剂，用ZQJ纸样抄取器抄成60g/m2定量的纯木浆纸，预烘干至含30％(重量)水分，把1∶1重量比的三聚氰胺、聚丙烯酰胺10％固含量溶液按绝干浆的20％用涂刷的方式添加到预烘干的纸上，经老化试验，测试出的机械性能见表1。
例3：按照例1，调整复配助剂中葡甘聚糖和三聚氰胺、聚丙烯酰胺重量比分别为1∶1∶1、1∶4∶4、1∶6∶6，元素分析测试出其中的氮含量，经老化试验，测试出的机械性能见表2。
例4：按照例1，调整葡甘聚糖在纯木浆内添加量分别为绝干浆的0、0.5％、4％，经老化试验，测试出的机械性能见表3。
例5：按照例1，把添加了葡甘聚糖后抄好的纸预烘干至含水分7％、30％、70％、86％(重量)，经老化试验，测试出的机械性能见表4。
                             表1  本助剂和单独含氮化合物助剂抗热老化试验数据对比
氮含量(％) 抗张强度(KN/m2)   撕裂度(mN)   耐破度(Kpa)
老化前 老化后 保留率(％)* 老化前 老化后 保留率(％)* 老化前 老化后 保留率(％)*
  例1   1.9   5.51   5.39   97.8   690   667   96.7   489   425   86.9
  例2   2.0   4.32   4.12   95.4   770   693   90.0   406   343   84.5
                          表2  不同氮含量绝缘纸抗热老化试验数据对比
  氮含量(％) 抗张强度(KN/m2)   撕裂度(mN)   耐破度(Kpa)
老化前 老化后 保留率(％)* 老化前 老化后 保留率(％) 老化前 老化后 保留率(％)
  末加助剂     0     5.10     4.57     89.6     750     547     72.9   408    310    75.9
    例1     1.9     5.51     5.39     97.8     690     667     96.7   489    425    86.9
    例31∶1∶1比例     1.1     5.61     4.66     83.0     670     627     93.6   475    415    87.4
    例31∶4∶4比例     3.7     5.73     5.83     101.7     707     680     96.1   503    440    87.5
    例31∶6∶6比例     4.6     5.81     5.52     95.0     693     627     90.5   520    420    80.8
                      表3  不同葡甘聚糖浆内添加量抗热老化试验数据对比
葡甘聚糖浆内添加量(％) 抗张强度(KN/m2)     撕裂度(mN)     耐破度(Kpa)
老化前 老化后 保留率(％)* 老化前 老化后 保留率(％)* 老化前 老化后 保留率(％)*
    0   5.22     5.05     96.7   670   641   95.7   463   401   86.6
    0.5   5.51     5.39     97.8   690   667   96.7   489   425   86.9
    4   5.70     5.43     95.3   590   525   89.0   493   428   86.8
               表4  不同水分含量处添加复配助剂抗热老化试验数据对比
水分含量(％) 抗张强度(KN/m2)   撕裂度(mN)   耐破度(Kpa)
老化前 老化后  保留率(％)*   老化前   老化后   保留率(％)* 老化前 老化后 保留率(％)*
    7％    5.70   5.31    93.2   670   587   87.6   515   385   76.7
    30％    5.51   5.39    97.8   690   667   96.7   489   425   86.9
    70％    5.73   5.38    93.9   670   667   99.5   493   435   88.2
    86％    5.65   5.24    92.7   660   558   84.5   485   368   75.9
注：*保留率＝老化后/老化前，反映老化后机械强度保留率。

Claims (7)

1、一种用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂及其制备方法和应用，其特征是包括以下几个步骤：①把一种葡甘聚糖添加在纯木浆内，②抄纸并干燥至一定程度，③葡甘聚糖和一种或多种含氮化合物复配，④把复配后的助剂以一定的方式添加到湿部，⑤烘干水分，得到抗高温老化的变压器绝缘纸。
2、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是葡甘聚糖按绝干浆的0.1～3％在浆内添加。
3、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是在抄纸并干燥至纸的水分含量为20％～80％(重量)时添加。
4、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是含氮化合物是三聚氰胺、三聚氰二胺、双氰胺、聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、三乙醇胺中一种或多种。
5、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是葡甘聚糖对含氮化合物的重量比为1∶4～10。
6、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是复配后的助剂按绝干浆的1～30％在湿部添加。
7、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是复配后的助剂采用喷涂、浸渍或涂刷的方式添加到纸上。
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