[00728483]高性能芳纶绝缘纸技术的研究与应用

课题来源与背景：高性能芳纶纸是全球公认的最佳绝缘材料和基础材料，中国长期依赖进口，每年芳纶纸的消耗量为1200吨，每吨售价为35-40万元。芳纶纸的研制是国家十一五规划中重点扶植发展的高技术项目，采用国产芳纶纤维原料，开发拥有自主知识产权的芳纶纸制造技术及建立相关理论，是中国急需攻克的技术难题。该选题就是在强烈的应用背景下和国家急需的高技术攻关课题指引下提出来的。技术原理及内容：项目从芳纶绝缘纸的生产入手，采用国产芳纶纤维和湿法成形工艺路线，解决了芳纶纸生产中的纤维改性、分散、湿法成形和高温热压等关键技术，自主设计并建成一条芳纶纸湿法连续生产线。主要包括：1、在前期小试、中试的基础上，进一步优化产业化的4个关键技术：①高性能芳纶纤维在造纸应用中的低温等离子体表面处理技术：提高了纤维表面中氧元素的相对含量，改善了芳纶纸的匀度和强度性能。②芳纶纤维和浆粕在水介质中的分散技术：选择高效的分散助剂和适当的水溶性高分子聚合物，降低水相体系的表面张力，改善纤维在水相中的絮聚状况。③高性能芳纶纸的成形技术：采用斜网成型和特种侧流式双网双缸纸机成形，从装备上满足了特种长纤维的成纸均匀度、纵横向Z向分布等技术要求，保证芳纶纸良好成形。④高性能芳纶纸热压成形技术：通过对引进热压机的改造，改善芳纶纸热压条件，并重点优化热压温度和压力，纤维配抄方式和比例等影响因素。2、研究了芳纶纸张匀度组分和定量对性能的影响；芳纶纤维AFM分子间作用力。3、自行设计和安装，成功地建成了一条高性能芳纶纤维绝缘纸为代表的特种纸湿法生产线，由纤维处理、流送、抄造、后整饰4部分组成。芳纶纤维纸的主要技术性能指标：定量47g/m<'2>；厚度0.05mm；纵向抗拉强度≥35N/mm<'2>；横向抗拉强度≥25N/mm<'2>；纵向断裂伸长率≥5%；横向断裂伸长率≥3%；介电常数1.1-1.3(1KHz)；介质损耗角正切0.010-0.013(1KHz)。技术的创造性与先进性：项目以国产芳纶短切纤维和沉析纤维为原料，采用湿法成形的工艺路线，解决了芳纶纸生产中的纤维表面改性、纤维分散、湿法成形和高温热压等4个关键技术，形成了一套完整的高性能芳纶绝缘纸的生产技术，自主设计并建成一条芳纶纸湿法连续生产线。项目在深入的理论研究基础上，实现了整体技术的创新。主要创新点在于：采用了低温等离子体改性技术和独特的化学助剂和分散工艺，成功地解决了憎水纤维的均匀分散问题，特别在湿法成形和热压技术上有创新，在装备的选择和配套设计上有突破。项目的整体水平达到国际先进。技术的成熟程度，适用范围和安全性：该项目产品已经非常接近国外的芳纶纸水平。适合推广的范围很广，可用于微波炉变压器、干式变压器、电机、复合绝缘材料等电气绝缘领域，提升相关变压器、电机等的耐温绝缘等级，并使之紧凑耐用。应用情况及存在的问题：示范生产线建成后，项目组基该具备了生产高附加值芳纶纸的条件，对推进芳纶纸的国产化，打破国外公司的垄断，具有重大的现实意义；生产的芳纶绝缘纸经有关厂家复合生产，效果良好，不分层、不起泡、不流胶。可以为国内电气绝缘行业发展这一高新技术材料提供成套技术和产品，推动应用领域的技术发展，产生更大的经济效益和社会效益。但是由于芳纶纤维原料供应方面存在一些问题，使得该生产线不能连续运转，还没有找到有效的解决方法。历年获奖情况：(1)1982-1988年，完成机电部“七五”攻关课题“提高聚芳酰胺纸性能的研究”，建成一条787mm双网多缸芳纶纸生产线，并获得机电部科技进步三等奖。(2)2008年“高性能芳纶绝缘纸的产业化培育”成果，分别获咸阳市科学进步奖一等奖和陕西高校科学技术奖一等奖。