本發(fā)明涉及材料，尤其涉及一種電機絕緣紙及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、絕緣紙作為一種常見的電氣絕緣材料，應(yīng)具有良好的電絕緣性能、耐高溫性能、導(dǎo)熱性能和機械性能。pbo纖維因其優(yōu)異的性能，特別是突出的力學(xué)性能、介電性能成為絕緣紙領(lǐng)域的新型材料。然而，pbo纖維導(dǎo)熱性能較差，當絕緣紙所包裹的機械高頻、高電壓工作時所產(chǎn)生的熱量無法及時導(dǎo)出易引起過熱。

2、為了提高pbo纖維的導(dǎo)熱性能，目前研究人員通過將氮化硼納米管bnns摻雜到pbo纖維中以其提高其導(dǎo)熱性能，但由于pbo纖維表面光滑和化學(xué)惰性，致使bnns和pbo纖維之間界面結(jié)合強度低，從而使得制備得到的復(fù)合絕緣紙導(dǎo)熱通道散熱效率低，因此對其導(dǎo)熱性能的提升十分有限。而使用紫外光處理等手段增加pbo表面結(jié)合力的手段會對pbo纖維造成損失使復(fù)合絕緣紙機械強度下降。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種電機絕緣紙及其制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中pbo絕緣紙導(dǎo)熱性能無法滿足當前電機絕緣材料發(fā)展需求的問題。

2、一種電機絕緣紙的制備方法，包括：

3、步驟1：對pbo纖維進行羧基功能化，得到羧基功能化pbo纖維；

4、步驟2：將所述羧基功能化pbo纖維、羧甲基殼聚糖、乙二胺、和二甲基甲酰胺進行化學(xué)接枝，得到接枝有羧甲基殼聚糖的pbo纖維；

5、步驟3：將所述接枝有羧甲基殼聚糖的pbo纖維加入去離子水，通過剪切混勻制漿，得到同軸靜電紡絲殼層溶液；將氮化硼納米管和羧甲基殼聚糖加入去離子水，通過剪切混勻制漿，得到同軸靜電紡絲芯層溶液；

6、步驟4：將所述殼層溶液和芯層溶液轉(zhuǎn)移到同軸靜電紡絲的針筒中，進行同軸靜電紡絲，得到殼芯結(jié)構(gòu)納米纖維；

7、步驟5：將所述殼芯結(jié)構(gòu)納米纖維加入去離子水，通過剪切混勻制漿，得到納米纖維紙漿；并將該納米纖維紙漿進行抽濾，干燥后得到糙紙；

8、步驟6：將所述糙紙進行熱壓處理，得到電機絕緣紙。

9、進一步地，如上所述的電機絕緣紙的制備方法，所述殼芯結(jié)構(gòu)納米纖維的芯直徑為100～200nm，殼直徑為300～500nm。

10、進一步地，如上所述的電機絕緣紙的制備方法，步驟3包括：將接枝有羧甲基殼聚糖的pbo纖維與去離子水按照質(zhì)量比為1：300～350混合，在10000～25000rpm的剪切速度下混勻制漿，得到同軸靜電紡絲殼層溶液；

11、所述步驟4包括：將氮化硼納米管和羧甲基殼聚糖、去離子水按照質(zhì)量比為1：1～1.5：350～400混合，在10000～15000rpm的剪切速度下混勻制漿，得到同軸靜電紡絲芯層溶液。

12、進一步地，如上所述的電機絕緣紙的制備方法，步驟2中，化學(xué)接枝的條件為：在高壓釜中180℃下加熱12h。

13、進一步地，如上所述的電機絕緣紙的制備方法，在步驟3之前，還包括：將接枝有羧甲基殼聚糖的pbo纖維用過量的四氫呋喃沖洗，然后再將沖洗后的接枝有羧甲基殼聚糖的pbo纖維在180℃下真空干燥24h。

14、進一步地，如上所述的電機絕緣紙的制備方法，所述步驟1包括以下步驟：

15、步驟a:將pbo纖維用丙酮溶劑進行洗滌，然后在80～85℃真空烘箱中干燥，得到干燥的pbo纖維；

16、步驟b:將所述干燥的pbo纖維加去離子水中，并進行超聲剪切處理，制備得到pbo納米纖維；

17、步驟c：將所述pbo納米纖維在硝酸中80℃回流氧化0.5～1h，用去離子水洗滌數(shù)次，最終得到所述羧基功能化pbo纖維。

18、進一步地，如上所述的電機絕緣紙的制備方法，所述硝酸的濃度為15.3-17.2mol/l。

19、進一步地，如上所述的電機絕緣紙的制備方法，所述羧甲基殼聚糖的制備包括：

20、步驟a：將殼聚糖溶于稀乙酸中，用過量的丙酮沉淀，得到殼聚糖乙酸鹽；

21、步驟b：將所述殼聚糖乙酸鹽轉(zhuǎn)入帶有攪拌的反應(yīng)瓶中，加入一定量的氫氧化鈉溶液和異丙醇，邊攪拌邊滴加氯乙酸的異丙醇溶液，控制反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)數(shù)小時，冷卻至室溫，用稀酸調(diào)ph值至中性，用85％甲醇洗滌，干燥，得到羧甲基殼聚糖。

22、進一步地，如上所述的電機絕緣紙的制備方法，所述pbo纖維的直徑為40-80nm，長度為0.2mm-0.3mm；所述氮化硼納米管直徑為5-60nm，長度為100nm-2μm。

23、根據(jù)如上任一所述方法制備得到的電機絕緣紙。

24、本發(fā)明制備的電機絕緣紙，以具有仿葉主脈結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維為基本單元相互交錯連接而成。其以pbo纖維為骨架，以氮化硼納米管為導(dǎo)熱功能基元，以羧甲基殼聚糖為pbo纖維的化學(xué)接枝劑，構(gòu)筑高效的導(dǎo)熱通道，從而形成仿葉脈結(jié)構(gòu)的電機絕緣紙。該電機絕緣紙兼具高導(dǎo)熱性能、優(yōu)異電氣性能和機械性能。

25、本發(fā)明提供的電機絕緣紙的制備方法，通過引入羧化殼聚糖和乙二胺作為pbo纖維基體的接枝劑，加大了pbo纖維與氮化硼納米管的接觸面積；同時，本發(fā)明通過將高導(dǎo)熱的氮化硼納米管，以及具有優(yōu)異黏附功能的羧甲基殼聚糖融入pbo纖維中，通過同軸靜電紡絲技術(shù)使得制備得到的絕緣紙具有仿葉脈表皮和維管束結(jié)構(gòu)的特點，實現(xiàn)了氮化硼納米管定向?qū)嵬ǖ赖臉?gòu)建，大大提高了復(fù)合絕緣紙的導(dǎo)熱性能，避免了使用絕緣紙時過熱導(dǎo)致的絕緣紙老化過快、壽命短的問題。本發(fā)明提供的方法簡單易操作、成本低、質(zhì)量高，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述殼芯結(jié)構(gòu)納米纖維的芯直徑為100～200nm，殼直徑為300～500nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，步驟3包括：將接枝有羧甲基殼聚糖的pbo纖維與去離子水按照質(zhì)量比為1：300～350混合，在10000～25000rpm的剪切速度下混勻制漿，得到同軸靜電紡絲殼層溶液；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，步驟2中，化學(xué)接枝的條件為：在高壓釜中180℃下加熱12h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，在步驟3之前，還包括：將接枝有羧甲基殼聚糖的pbo纖維用過量的四氫呋喃沖洗，然后再將沖洗后的接枝有羧甲基殼聚糖的pbo纖維在180℃下真空干燥24h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述步驟1包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述硝酸的濃度為15.3-17.2mol/l。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述羧甲基殼聚糖的制備包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的電機絕緣紙的制備方法，其特征在于，所述pbo纖維的直徑為40-80nm，長度為0.2mm-0.3mm；所述氮化硼納米管直徑為5-60nm，長度為100nm-2μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述方法制備得到的電機絕緣紙。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域。提供一種電機絕緣紙及其制備方法。該方法包括：將羧基功能化PBO纖維、羧甲基殼聚糖、乙二胺、和二甲基甲酰胺進行化學(xué)接枝，得到接枝有羧甲基殼聚糖的PBO纖維；利用接枝有羧甲基殼聚糖的PBO纖維制備殼層溶液；利用氮化硼納米管和羧甲基殼聚糖制備芯層溶液；將殼層溶液和芯層溶液進行同軸靜電紡絲，得到殼芯結(jié)構(gòu)納米纖維；將殼芯結(jié)構(gòu)納米纖維加入去離子水，通過剪切混勻制漿，得到納米纖維紙漿；并將該納米纖維紙漿進行抽濾，干燥后得到糙紙；將糙紙進行熱壓處理，得到電機絕緣紙。該電機絕緣紙兼具高導(dǎo)熱性能、優(yōu)異的電氣性能和機械性能。

技術(shù)研發(fā)人員：任俊文,李雨哲,廖文龍,劉睿,宋靜怡,賀軒,陳玉敏,卞超,張稼珵
受保護的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19