一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸、制备方法及应用

本发明涉及绝缘材料，具体涉及一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸、制备方法及应用。

背景技术：

1、油纸绝缘体是电力变压器内部的主要绝缘形式，是保障其安全可靠运行最为重要的结构之一。在各类油浸式变压器事故中，由于变压器内部绝缘体系老化所造成的事故占绝大多数。然而在油浸式变压器的运行过程中，绝缘体系可能会因为热老化、机械磨损或化学降解而逐渐失去其原有的性能，这种老化过程往往是导致变压器故障的主要原因。

2、芳纶纤维被广泛用于绝缘材料中，它的化学稳定性和优异的机械性能使其成为提高变压器绝缘体系可靠性的理想选择。但是芳纶纤维的导热性能不理想，限制了其在高热负荷应用中的使用。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题提供一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸、制备方法及应用。

2、本发明采用的技术方案是：一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：将石墨烯与氧化石墨烯go分散液混合，通过湿法纺丝得到go/石墨烯纤维；

4、步骤2：将氮化硼纳米管bnnt氨基化处理得到bnnt-nh2；以bnnt-nh2纺丝液为芯层，以芳纶纳米纤维anf纺丝液作为皮层，通过湿法纺丝得到bnnt-nh2@anf复合纤维；

5、步骤3：分别将go/石墨烯纤维、bnnt-nh2@anf复合纤维和芳纶短切纤维af打浆、过滤烘干得到三种纤维浆粕；

6、步骤4：将步骤3中的三种纤维浆粕充分混合，制备得到af/(go/石墨烯)/ bnnt-nh2@anf纤维原纸即所需绝缘纸。

7、进一步的，所述步骤1中go和石墨烯的质量比为1～2:40～50；湿法纺丝中纺丝速率为0.03 ml/min，凝固浴为乙酸乙酯溶液。

8、进一步的，所述步骤2 bnnt-nh2@anf复合纤维中anf和bnnt-nh2的质量比为2～10:1～3。

9、进一步的，所述步骤2中bnnt氨基化处理采用等离子体处理；

10、等离子体处理参数如下：峰值电压为9.5 kv，频率为13.56 mhz，放电功率为100w。

11、进一步的，所述步骤2中湿法纺丝皮层和芯层以0.03 ml/min同时挤出，浸于第一凝固浴；第一凝固浴中固化成形后以0.08 ml/min的速度牵引成形纤维过渡到第二凝固浴；其中第一凝固浴由二甲基亚砜、去离子水和乙醇以体积比为100:900:0.5混合构成的混合溶液，第二凝固浴为去离子水。

12、进一步的，所述步骤3中go/石墨烯纤维、bnnt-nh2@anf复合纤维、芳纶短切纤维首先进行预处理，

13、芳纶短切纤维预处理过程如下：

14、将芳纶短切纤维在十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡2～3 h，清洗后烘干；

15、go/石墨烯纤维、bnnt-nh2@anf复合纤维预处理过程如下：

16、在真空条件下，首先在60～80 ℃条件下处理1 h，然后在120～150 ℃条件下处理2 h。

17、进一步的，所述步骤4中go/石墨烯纤维、bnnt-nh2@anf复合纤维和af浆粕的质量比为1～2:1～2:10。

18、进一步的，所述步骤4中三种纤维浆粕在4000～5000 r/min条件下解离10～15min；加入分散剂，将混合均匀的浆液进行湿法抄造、烘干即可得到所需绝缘纸；

19、湿法抄造的上网浓度为0.06～0.08 wt%，烘干温度为100～120 ℃，烘干时间为2～3 h。

20、一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸，所述高导热芳纶绝缘纸的厚度为100～120 μm。

21、一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的应用，所述高导热芳纶绝缘纸用于电气设备。

22、本发明的有益效果是：

23、本发明在氮化硼纳米管表面接枝氨基，进一步制备得到bnnt-nh2@anf复合纤维；go/石墨烯纤维、bnnt-nh2@anf复合纤维和芳纶短切纤维三种纤维混合，不仅保留了石墨、bnnt的高导热性，而且复合纤维与af短切纤维进行物理缠结及氢键之间相互作用，使得制备得到的高导热芳纶绝缘纸在显著提升导热系数的同时，依然保持非常高的力学强度，在变压器等大容量高功率电气设备中具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述步骤1中go和石墨烯的质量比为1～2:40～50；湿法纺丝中纺丝速率为0.03 ml/min，凝固浴为乙酸乙酯溶液。

3.根据权利要求1所述的一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述bnnt-nh2@anf复合纤维中anf和bnnt-nh2的质量比为2～10:1～3。

4.根据权利要求1所述的一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述步骤2中bnnt氨基化处理采用等离子体处理；

5.根据权利要求1所述的一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述步骤2中湿法纺丝皮层和芯层以0.03 ml/min同时挤出，浸于第一凝固浴；第一凝固浴中固化成形后以0.08 ml/min的速度牵引成形纤维过渡到第二凝固浴；其中第一凝固浴由二甲基亚砜、去离子水和乙醇以体积比为100:900:0.5混合构成的混合溶液，第二凝固浴为去离子水。

6.根据权利要求1所述的一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述步骤3中go/石墨烯纤维、bnnt-nh2@anf复合纤维、芳纶短切纤维首先进行预处理，

7.根据权利要求1所述的一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述步骤4中go/石墨烯纤维、bnnt-nh2@anf复合纤维和af浆粕的质量比为1～2:1～2:10。

8.根据权利要求1所述的一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的制备方法，其特征在于，所述步骤4中三种纤维浆粕在4000～5000 r/min条件下解离10～15 min；加入分散剂，将混合均匀的浆液进行湿法抄造、烘干即可得到所需绝缘纸；

9.如权利要求1～8任一制备方法得到的用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸，其特征在于，所述高导热芳纶绝缘纸的厚度为100～120 μm。

10.如权利要求9所述一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸的应用，其特征在于，所述高导热芳纶绝缘纸用于电气设。

技术总结本发明涉及绝缘材料技术领域，公开了一种用于电气设备的高导热芳纶绝缘纸、制备方法及应用，包括以下步骤：步骤1：通过湿法纺丝得到GO/石墨烯纤维；步骤2：以BNNT‑NH<subgt;2</subgt;纺丝液为芯层，以芳纶纳米纤维ANF纺丝液作为皮层，通过湿法纺丝得到BNNT‑NH<subgt;2</subgt;@ANF复合纤维；步骤3：分别将GO/石墨烯纤维、BNNT‑NH<subgt;2</subgt;@ANF复合纤维和AF打浆、过滤烘干得到三种纤维浆粕；步骤4：将三种纤维浆粕充分混合，制备得到AF/(GO/石墨烯)/BNNT‑NH<subgt;2</subgt;@ANF绝缘纸；本发明得到的高导热芳纶绝缘纸在显著提升导热系数的同时，依然保持非常高的力学强度，在变压器等大容量高功率电气设备中具有广阔的应用前景。技术研发人员：任俊文,卞超,王梓,滕富莉,张稼珵,张蔺,陈俊雪受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12