CN102747654A - 一种低介电常数的绝缘纸及其制备方法 - Google Patents

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杨丽君
李剑
张福洲
王谦
刘团
张爽
张镱议
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Abstract

本发明公开了一种低介电常数的绝缘纸的制备方法，用纤维解离器将原木浆进行搅拌疏解，再将制备的SiO2空心微球悬浊液倒入纤维解离器中混合，继续搅拌，搅拌温度为常温，混合后搅拌时间为2-10分钟，搅拌速率3000r·min-1，搅拌后在纸页成形器上抄造成定量120g/m2的绝缘纸，再经压实后，经干燥成型，所得低介电常数的绝缘纸中添加物SiO2空心微球的含量为1-7％。本发明的改性绝缘纸中采用了二氧化硅空心微球添加物，通过降低绝缘纸的相对介电常数来提高变压器复合绝缘***的绝缘性能，延长其安全使用寿命。同时，其制备方案步骤简单易实现，且成本低廉。

Description

一种低介电常数的绝缘纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及电力设备绝缘***领域，涉及一种新型改性绝缘纸，尤其是一种用于变压器复合绝缘***中低介电常数绝缘纸，同时还涉及其制备方法。
背景技术
变压器是电力***中的核心设备，目前，超高压变压器的内绝缘由纤维素材料和变压器油组成，纤维素材料又分为绝缘纸和绝缘纸板两类。变压器使用的油浸绝缘纸俗称牛皮纸，主要成分是天然纤维素。19世纪90年代就被广泛用在油浸式电力设备中。牛皮纸价格低廉，初始时具有良好的机械强度和电气强度，一直以来是绝大多数油浸式变压器首选的绝缘材料。变压器油在变压器中具有冷却、绝缘以及灭弧的作用，对变压器的可靠运行意义重大，常用变压器油为#25矿物油。电力变压器绝缘***是绝缘纸(板)与变压器油组成的复合绝缘***。
匝绝缘是变压器内绝缘的基础，匝绝缘具有电场强，温度高和面积大的特点。匝绝缘的绝缘配合是纸-油-纸的形式，油比纸容易放电是油纸绝缘形式的缺点所在。在交流电压作用下，串联介质中场强的大小与相对介电常数成反比。作为绝缘纸的主要成分，纤维素大分子每一个链节都有羟基，本身有一定的极性，因此它的介电常数比较大，纯纤维素相对介电常数为5.1左右。而变压器油主要成分是环烷烃、烷烃等，其分子结构的C-C键为非极性共价键，C-H键形成的骨架结构对称或基本对称，属于非极性分子或弱极性分子，其相对介电常数只有2.2左右。在变压器的油纸绝缘中，外加电压一定条件下，较低的介电常数导致变压器油承受更高的电场强度，又因为变压器油相对于绝缘纸的击穿场强并不很高，所以容易被击穿。
由于油浸绝缘纸的击穿场强要高于变压器油的击穿场强，降低纸的介电常数，将使油浸变压器中纸-油-纸的复合绝缘***中的电场分配更加合理，变压器油中的场强将会相对减小，更有利于提高油纸复合绝缘的击穿电压，从而降低主绝缘线圈高度，减少铁芯损耗，提高绝缘的可靠性。降低绝缘纸介电常数的方法主要有两种：一是用人工合成纤维制成绝缘纸直接代替牛皮纸；二是在植物纤维中掺入合成纤维抄造成纸。两种方法都能达到降低绝缘纸介电常数的目的，但合成纤维的使用会提高成本。微纳米级二氧化硅(SiO2)空心微球已经被掺杂在高分子材料聚酰亚胺中来降低介电常数，介电常数从2.3降到1.8。并且二氧化硅的价格相对低廉，可明显降低成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种性能优良的绝缘纸的配方，该种绝缘纸用于变压器绝缘***中，可提高变压器复合绝缘***的绝缘性能并以此延长其安全使用寿命；目的之二是提供此种绝缘纸的制备方法。
本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：
一种低介电常数的绝缘纸的制备方法，用纤维解离器将原木浆进行搅拌疏解，再将制备的SiO2空心微球悬浊液倒入纤维解离器中混合，继续搅拌，搅拌温度为常温，混合后搅拌时间为2-10分钟，搅拌速率3000r·min-1，搅拌后在纸页成形器上抄造成定量120g/m2的绝缘纸，再经压实后，经干燥成型，所得低介电常数的绝缘纸中添加物SiO2空心微球的含量为1-7％；所述二氧化硅空心微球颗粒平均直径约为500nm；所述二氧化硅空心微球悬浊液是将SiO2空心微球与去离子水按质量比1∶100制成悬浊液，用超声震荡10分钟，
所述的制备方法，所述干燥温度为105摄氏度，干燥时间为5-9分钟。
所述的制备方法制备的低介电常数的绝缘纸，所得低介电常数的绝缘纸中添加物SiO2空心微球的含量为1-7％。
本发明的有益效果是：
本发明的改性绝缘纸中采用了二氧化硅空心微球添加物，通过降低绝缘纸的相对介电常数来提高变压器复合绝缘***的绝缘性能，延长其安全使用寿命。同时，其制备方案步骤简单易实现，且成本低廉。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例中，所需要的试验原料有：纸板(组分A)，平均直径为500nm的二氧化硅空心微球颗粒(组分B)。将纸板按一般绝缘纸抄造程序打浆完毕，将其稀释到0.4wt.％，在纤维解离器中疏解3分钟，将震荡好的SiO2空心微球悬浊液倒入纤维解离器中继续搅拌10分钟让其混合均匀，搅拌温度为常温，搅拌时间为1-20min，搅拌速率3000r·min-1，SiO2空心微球悬浊液用量为5wt.％，最后，在纸页成形器上抄造成定量120g/m2的绝缘纸，压实后，再经105摄氏度干燥5min即完成制备，制备的绝缘纸中SiO2空心微球的质量百分比为5％。SiO2空心微球悬浊液制备方法：是将SiO2空心微球与去离子水按质量比1∶100制成悬浊液，用超声震荡10分钟。
测量浸油后的改性绝缘纸的介电常数，含5wt.％SiO2空心微球的绝缘纸比未加SiO2空心微球的绝缘纸介电常数低34％。
实施例2
本实施例中，所需要的试验原料有：纸板(组分A)，直径为500nm的二氧化硅空心微球颗粒(组分B)。将纸板按一般绝缘纸抄造程序打浆完毕，将其稀释到0.4wt.％，在纤维解离器中疏解3分钟，将震荡好的SiO2空心微球悬浊液倒入纤维解离器中继续搅拌10分钟让其混合均匀，搅拌温度为常温，搅拌时间为1-20min，搅拌速率3000r·min-1。最后，在纸页成形器上抄造成定量120g/m2的绝缘纸。压实后，再经105摄氏度干燥5min即完成制备。制备的绝缘纸中SiO2空心微球的质量百分比为3％。
测量浸油后的改性绝缘纸的介电常数，含3wt.％SiO2空心微球的绝缘纸比未加SiO2空心微球的绝缘纸介电常数低15％。
实施例3
本实施例中，所需要的试验原料有：纸板(组分A)，直径为500nm的二氧化硅空心微球颗粒(组分B)。将纸板按一般绝缘纸抄造程序打浆完毕，将其稀释到0.4wt.％，在纤维解离器中疏解3分钟，将震荡好的SiO2空心微球悬浊液倒入纤维解离器中继续搅拌10分钟让其混合均匀，搅拌温度为常温，搅拌时间为1-20min，搅拌速率3000r·min-1。最后，在纸页成形器上抄造成定量120g/m2的绝缘纸。压实后，再经105摄氏度干燥5min即完成制备。制备的绝缘纸中SiO2空心微球的质量百分比为7％。
测量浸油后的改性绝缘纸的介电常数，含7wt.％SiO2空心微球的绝缘纸比未加SiO2空心微球的绝缘纸介电常数低23％。
实施例4
本实施例中，所需要的试验原料有：纸板(组分A)，直径为500nm的二氧化硅空心微球颗粒(组分B)。将纸板按一般绝缘纸抄造程序打浆完毕，将其稀释到0.4wt.％，在纤维解离器中疏解3分钟，将震荡好的SiO2空心微球悬浊液倒入纤维解离器中继续搅拌2分钟让其混合均匀，搅拌温度为常温，搅拌时间为1-20min，搅拌速率3000r·min-1。最后，在纸页成形器上抄造成定量120g/m2的绝缘纸。压实后，再经105摄氏度干燥5min即完成制备。制备的绝缘纸中SiO2空心微球的质量百分比为5％。
测量浸油后的改性绝缘纸的介电常数，含5wt.％SiO2空心微球的绝缘纸比未加SiO2空心微球的绝缘纸介电常数低13％。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种低介电常数的绝缘纸的制备方法，其特征在于：用纤维解离器将原木浆进行搅拌疏解，再将制备的SiO2空心微球悬浊液倒入纤维解离器中混合，继续搅拌，搅拌温度为常温，混合后搅拌时间为2-10分钟，搅拌速率3000r·min-1，搅拌后在纸页成形器上抄造成定量120g/m2的绝缘纸，再经压实后，经干燥成型，所得低介电常数的绝缘纸中添加物SiO2空心微球的含量为1-7％；所述二氧化硅空心微球颗粒平均直径约为500nm；所述二氧化硅空心微球悬浊液是将SiO2空心微球与去离子水按质量比1∶100制成悬浊液，用超声震荡10分钟。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述干燥温度为105摄氏度，干燥时间为5-9分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法制备的低介电常数的绝缘纸，其特征在于，所得低介电常数的绝缘纸中添加物SiO2空心微球的含量为1-7％。 
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