本發(fā)明涉及變壓器絕緣紙技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種變壓器絕緣紙用耐熱助劑、制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

變壓器用絕緣紙的相關(guān)性能，在較大程度上決定著變壓器的運(yùn)行性能及正常使用壽命。隨著變壓器電壓等級的提升，變壓器用絕緣紙的性能也面臨更高的要求。特別是應(yīng)用于超、特高壓輸電變壓器設(shè)備中的絕緣紙，長時間處在高溫的環(huán)境中，紙張纖維會發(fā)生熱降解、水解和氧化降解，造成聚合度的下降而使機(jī)械強(qiáng)度降低，對變壓器安全性產(chǎn)生巨大影響。有專利采用丙烯腈改性纖維素生成氰乙基化纖維素的方法制備耐溫絕緣紙，絕緣紙的耐老化性能雖顯著提高，但其強(qiáng)度較原紙有所降低，并且工藝復(fù)雜不利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。有專利采用添加含氮化合物熱穩(wěn)定劑如三聚氰胺、雙氰胺方法提高纖維素的熱穩(wěn)定性，但該方法效果十分有限。有專利采用在植物纖維中添加某些高分子化合物如聚丙烯酰胺、葡甘聚糖、納米纖維素改性物方法，利用氫鍵、離子鍵的作用來增加纖維分子鏈間的物理交聯(lián)點(diǎn)，從而提高紙張的結(jié)合強(qiáng)度。添加上述耐熱改性劑具有一定的耐熱改性效果，但由于改性劑與纖維間作用力為范德華力非化學(xué)鍵力，作用力不強(qiáng)，在高溫下易破壞斷裂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種變壓器絕緣紙用耐熱助劑的制備和應(yīng)用方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：變壓器絕緣紙用耐熱助劑主要由20％-80％的具 有高溫自交聯(lián)性的聚乙烯吡咯烷酮高分子化合物、0.5-10％引發(fā)劑和10-70％含氮化合物復(fù)配而成。

上述變壓器絕緣紙用耐熱助劑，所述具有高溫自交聯(lián)性的聚乙烯吡咯烷酮高分子化合物的重均分子量為5000-20000000。

上述變壓器絕緣紙用耐熱助劑，引發(fā)劑為過硫酸鉀和過硫酸銨中的至少一種。

上述變壓器絕緣紙用耐熱助劑，含氮化合物包括三聚氰胺、雙氰胺、干酪素、大豆蛋白、三聚氰胺甲醛樹脂、聚丙烯酰胺和三乙醇胺中的至少一種。

上述的變壓器絕緣紙用耐熱助劑的制備方法為將聚乙烯吡咯烷酮和含氮化合物溶解于水或水與乙醇的混合溶液中，室溫或加熱至40-90℃攪拌至其完全溶解，然后加入引發(fā)劑，室溫下攪拌均勻，即得到耐熱助劑。耐熱助劑以水溶液或水與乙醇混合溶液的形式加入，濃度為2％-20％。

上述變壓器絕緣紙用耐熱助劑在制備耐熱性特種紙中的應(yīng)用，以浸漬、單面涂布、雙面涂布或噴涂的施涂方式施涂在原紙上，且施涂量為1.0-8.0g/m²。

上述變壓器絕緣紙用耐熱助劑可應(yīng)用于變壓器絕緣紙、電機(jī)用紙、不銹鋼襯紙、耐高溫美紋紙或人造革離型紙。

本發(fā)明的技術(shù)方案能產(chǎn)生以下技術(shù)效果：施涂本發(fā)明耐熱助劑制備的絕緣紙，其耐高溫老化性能優(yōu)良，在同等條件下，絕緣紙的耐高溫老化性能提高15-30％。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：絕緣紙?jiān)诘陀?00℃的條件下使用時，耐溫助劑聚乙烯吡咯烷酮含有大量極性基團(tuán)，可與纖維間通過氫鍵相互作用提高原紙的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)絕緣紙?jiān)诟哂?00℃的環(huán)境中使用時，聚乙烯吡咯烷酮在引發(fā)劑作用下會發(fā)生 自交聯(lián)反應(yīng)，通過化學(xué)鍵的鍵合方式形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)耐高溫性能好，并與原紙纖維交織在一起，極大地增加了纖維間的結(jié)合點(diǎn)和結(jié)合強(qiáng)度，其耐高溫老化性能顯著提高。此外，聚乙烯吡咯烷酮水溶性好，對三聚氰胺和雙氰胺有助溶作用，復(fù)配耐溫助劑無污染，使用方便。并且聚乙烯吡咯烷酮絕緣性能優(yōu)良，對變壓器油的性質(zhì)無不良影響。本發(fā)明耐溫助劑不僅用于變壓器絕緣紙領(lǐng)域，亦可用于電機(jī)用紙、不銹鋼襯紙、耐高溫美紋紙、人造革離型紙等這類要求具有耐熱性的特種紙領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：將聚乙烯吡咯烷酮80g、三聚氰胺10g、雙氰胺9.5g混合后溶于水中，加熱至40℃，攪拌溶解后，降至室溫再加入0.5g過硫酸銨，攪拌均勻后配成固含量為5％的耐熱助劑。絕緣紙?jiān)堫A(yù)烘干至含80％水分，采用浸漬的方法用兩輥表膠機(jī)進(jìn)行表膠，浸膠量5-7g/m²。成紙經(jīng)老化實(shí)驗(yàn)后的強(qiáng)度指標(biāo)檢測結(jié)果見表1。

實(shí)施例二：將聚乙烯吡咯烷酮50g溶于水中室溫攪拌溶解，將雙氰胺20g、干酪素25g溶于乙醇溶液中(乙醇用量為水的30％)室溫攪拌溶解，再將兩種溶液混合，攪拌均勻后，室溫下再加入過硫酸銨5g，配成固含量為8％的耐熱助劑。絕緣紙?jiān)堫A(yù)烘干至含70％水分，采用刮棒雙面涂布，雙面總涂布量4-6g/m²。成紙經(jīng)老化實(shí)驗(yàn)后的強(qiáng)度指標(biāo)檢測結(jié)果見表1。

實(shí)施例三：將聚乙烯吡咯烷酮20g、雙氰胺50g、聚丙烯酰胺20g加入水中，于90℃的條件下攪拌溶解，降至室溫加入過硫酸鉀10g，攪拌均勻配成固含量為20％的耐熱助劑。絕緣紙?jiān)堫A(yù)烘干至含80％水分，采用噴涂方法在絕緣紙上噴涂耐熱助劑，涂布量為5-6g/m²。成紙經(jīng)老化實(shí)驗(yàn)后的強(qiáng)度指標(biāo)檢測結(jié)果見表1。

實(shí)施例四：將聚乙烯吡咯烷酮70g、雙氰胺28g加入水中，于70℃的條件下攪拌溶解，降至室溫加入過硫酸鉀2g，攪拌均勻配成固含量為10％的耐熱助劑。采用浸漬的方法在人造革離型紙?jiān)埳鲜┩磕蜔嶂鷦?，涂布量?-5g/m²。成紙經(jīng)老化實(shí)驗(yàn)后的強(qiáng)度指標(biāo)檢測結(jié)果見表2。

實(shí)施例五：將聚乙烯吡咯烷酮60g加入水中攪拌溶解，三聚氰胺20g、大豆蛋白15g加入乙醇溶液中(乙醇用量為水的20％)攪拌溶解，再將兩種溶液混合，攪拌均勻后加入過硫酸銨5g，配成固含量為15％的耐熱助劑。采用單面涂布的方法在人造革離型紙?jiān)埍砻媸┩磕蜔嶂鷦?，涂布量?-3g/m²。成紙經(jīng)老化實(shí)驗(yàn)后的強(qiáng)度指標(biāo)檢測結(jié)果見表2。

本發(fā)明實(shí)施例1-3的絕緣紙?jiān)埐捎?00％未漂白硫酸鹽針葉木漿，打漿度約48°SR，漿內(nèi)添加0.5％聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷濕強(qiáng)劑及0.5％兩性聚丙烯酰胺干強(qiáng)劑。與實(shí)施例1-3對比的空白樣為未施涂耐熱助劑的絕緣紙?jiān)垺?/p>

本發(fā)明實(shí)施例4-5的人造革離型紙?jiān)埐捎?00％漂白硫酸鹽針葉木漿與闊葉木硫酸鹽漿4∶1比例抄配，針葉木打漿度45°SR，闊葉木打漿度40°SR，漿內(nèi)添加1.5％陽離子淀粉、0.6％聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷和0.06％陽離子聚丙烯酰胺。與實(shí)施例4-5對比的空白樣為未施涂耐熱助劑的人造革離型紙?jiān)垺?/p>

耐熱助劑施涂方法采用浸漬、單面涂布、雙面涂布、噴涂中的一種。

絕緣紙耐高溫老化實(shí)驗(yàn)方法：把絕緣紙放入插有銅絲的真空管中，加入^#25變壓器用油，將真空管抽真空并通入氮?dú)饷芊?，?50℃老化箱中老化7天，測絕緣紙的強(qiáng)度指標(biāo)。

人造革離型紙老化實(shí)驗(yàn)方法：將人造革離型紙放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在140℃的條件下老化2小時，測其強(qiáng)度指標(biāo)。

表1絕緣紙耐溫抗老化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2人造革離型紙?jiān)埧估匣瘜?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1和表2的數(shù)據(jù)可以得出，施涂本發(fā)明耐熱助劑的絕緣紙?jiān)埡腿嗽旄镫x型紙?jiān)埖哪透邷乩匣阅芫兴岣?。與空白樣相比，施涂本發(fā)明耐熱助劑絕緣紙?jiān)埖哪透邷乩匣阅芴岣?7％-32％，人造革離型紙?jiān)埬透邷乩匣阅芴岣?1％。