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绝缘纸广泛用作电机、电器设备中的绝缘材料,伴随着我国电力、电气等行业的迅速发展,对绝缘纸的性能提出了越来越高的要求。普通的E级、B级绝缘纸已难以满足发展的需求,长期以来,我国耐高温绝缘纸主要依赖进口,因此开发出自主研制的价格适中、性能优异的新型耐高温F、H级绝缘纸,已成为一项刻不容缓的课题。
不同于传统的湿法工艺,本文提出一个新方案,设计一种聚苯硫醚纤维绝缘纸的制备方法。该制备方法采用100%聚苯硫醚纤维作为原料,经过开松、梳理后成网,再经热轧而成。在原料上,不添加任何其它填料或纤维,可以充分发挥聚苯硫醚纤维优异的耐高温、耐腐蚀和绝缘性能。在工艺上,产品制备简单,工序少,生产效率高,能耗低,而且容易工业化实施。
本文通过大量的单因素实验和分析测试,研究了热轧的主要工艺技术条件温度、压力、时间和PPS纸的机械性能、透气性、电气性能之间的关系,以及在不同的频率下的PPS纸电气绝缘性能;通过正交分析实验,确定了实验室制备PPS纸的最佳工艺条件;借助于热分析、扫描电镜、X衍射分析、红外光谱分析等手段,从熔融状态、结晶变化等角度对PPS纸的性能进行了分析。实验研究了添加不同比例的细旦PET纤维,对PPS纸的性能产生的影响。最后对国产涤纶纸、杜邦NomexT-410纸和自制的PPS纸三者性能进行了对比分析。
结果表明,在热轧温度27℃、热轧压力6MPa、热轧时间20min时,制得的聚苯硫醚纤维绝缘纸的性能达到最佳。在此条件下制得的106g/m2PPS绝缘纸,其厚度0.14mm,介电常数5.2,介电损耗0.003,电阻率7.29×1018Ω·m,介电强度17kv/mm,250℃热收缩率为1.1%,已达到H级绝缘纸的指标要求。
三种纸的性能对比表明,PPS纤维绝缘纸的机械性能、热收缩性、电气性能均明显优于国产涤纶纸;尺寸稳定性和绝缘性能好于Nomex纸,热收缩性与Nomex纸不相上下,但机械性能与Nomex纸还有一定的差距。
添加入涤纶纤维后,热轧条件得到改善,但制得的PPS纸的机械性能、绝缘性能和热稳定性都有所下降,而且随着涤纶纤维含量的增多,下降的越明显。