CN1399034A - 一种变压器绝缘纸抗高温老化助剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂及其制备方法和应用。先把一种葡甘聚糖添加在纯木浆内，抄纸后干燥至一定程度，葡甘聚糖再和一种或多种含氮化合物复配，以一定方式添加在湿部，最后干燥。照此抄出的绝缘纸抗高温老化性能优良，且不污染变压器油，不影响绝缘性能。
Description
本发明属于一种变压器绝缘纸抗高温老化助剂及其制备方法和应用。
纯木浆用于变压器绝缘纸有较好的机械强度，但变压器在投入运行以后，其中的绝缘纸处于较高温度的环境中，纤维素链逐渐降解断裂，以及由于绝缘纸浸在变压器油中，变压器油在高温状态下会分解出酸或其它化学成分破坏了绝缘纸，两种因素使绝缘纸的机械强度大幅度下降。如何改善天然纤维纸性能，提高其耐热性，多年来不断有研究成果发表。US 2535960用丙烯腈改性天然纤维，在碱性催化剂作用下，生成氰乙基化纤维，使天然纤维穿上一层含氮的隔热服，从而提高耐热性，经氰化处理的绝缘纸使用温度可提高20℃，缺点是丙烯腈易水解生成氰乙醇等水解产物而消耗大量丙烯腈，造成醚化效率低，且严重污染的废水必须进行有效的处理。US 3102159用三聚氰胺和双氰胺，JP7406766用三聚氰胺和聚乙烯胺来提高纤维中氮含量，从而提高热稳定性。这种单独使用含氮化合物来提高热稳定性，虽然也有效果，但效果有限。
本发明的基本构思是，先在纤维分子中添加一种葡甘聚糖，通过氢键、离子键来增加纤维分子间的结合点，以提高纸张的机械强度，然后再将葡甘聚糖与一种或多种氮化合物复配，复配后的助剂再采用涂刷、浸渍、喷涂的方式添加在纸上，它通过氢键、离子键的作用，比单独使用含氮化合物能更好地结合在纤维分子链间(或成纸的表面)，提供合理含量的抗热元素氮，从而大幅度提高绝缘纸的耐热性能。
上述助剂葡甘聚糖按绝干浆的0.1～3％添加在浆内，低于0.1％，则提高机械强度有限，高于3％，则纸的脆性增大，撕裂度反而降低.
我们发现，绝缘纸中氮的含量是一个重要因素。上述复配助剂按绝干浆的1～30％在湿部添加，使绝缘纸中的氮含量保持在1.6～3.8％，氮含量过低，则热稳定性较低，氮含量超过3.8％，并不使热稳定性进一步提高，随着氮含量进一步增加，热稳定性反而下降。
上述复配后的助剂添加的部位在纸中水分含量为20～80％(重量)的地方，太湿的部位，添加助剂后，刚成型的纸会被重新溶成纸浆，且随水流失率高；如果在完全干燥部分添加助剂，助剂不容易结合到纸上，且要增加干燥成本。
实施例如下：
例1：把葡甘聚糖按绝干浆的0.5％添加在纯木浆内，用ZQJ纸样抄取器抄成60g/m2定量的纸，预烘干至含30％(重量)水分。把葡甘聚糖和三聚氰胺、聚丙烯酰胺按1∶2∶2重量比复配，用水溶解至固含量为10％的助剂，把此助剂用涂刷的方式按绝干浆的25％添加到预烘干水分的绝缘纸上，烘干水分，得到抗高温老化绝缘纸。
进行抗高温老化实验：把上述抄好的绝缘纸放在真空管中，真空管中插有铜丝以加速老化，密闭真空管，升温至105℃真空干燥5小时以抽干水分，吸入25#变压器油于真空管中至完全覆盖绝缘纸，加热至150℃，经过7天老化实验，得到的绝缘纸经过恒温、恒湿处理24小时后，测试出的机械性能见表1。
例2：按照例1，纯木浆内不添加任何助剂，用ZQJ纸样抄取器抄成60g/m2定量的纯木浆纸，预烘干至含30％(重量)水分，把1∶1重量比的三聚氰胺、聚丙烯酰胺10％固含量溶液按绝干浆的20％用涂刷的方式添加到预烘干的纸上，经老化试验，测试出的机械性能见表1。
例3：按照例1，调整复配助剂中葡甘聚糖和三聚氰胺、聚丙烯酰胺重量比分别为1∶1∶1、1∶4∶4、1∶6∶6，元素分析测试出其中的氮含量，经老化试验，测试出的机械性能见表2。
例4：按照例1，调整葡甘聚糖在纯木浆内添加量分别为绝干浆的0、0.5％、4％，经老化试验，测试出的机械性能见表3。
例5：按照例1，把添加了葡甘聚糖后抄好的纸预烘干至含水分7％、30％、70％、86％(重量)，经老化试验，测试出的机械性能见表4。
表1 本助剂和单独含氮化合物助剂抗热老化试验数据对比
| 氮含量(％) | 抗张强度(KN/m2) | 撕裂度(mN) | 耐破度(Kpa) | |||||||
| 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | ||
| 例1 | 1.9 | 5.51 | 5.39 | 97.8 | 690 | 667 | 96.7 | 489 | 425 | 86.9 |
| 例2 | 2.0 | 4.32 | 4.12 | 95.4 | 770 | 693 | 90.0 | 406 | 343 | 84.5 |
表2 不同氮含量绝缘纸抗热老化试验数据对比
| 氮含量(％) | 抗张强度(KN/m2) | 撕裂度(mN) | 耐破度(Kpa) | |||||||
| 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(％) | 老化前 | 老化后 | 保留率(％) | ||
| 末加助剂 | 0 | 5.10 | 4.57 | 89.6 | 750 | 547 | 72.9 | 408 | 310 | 75.9 |
| 例1 | 1.9 | 5.51 | 5.39 | 97.8 | 690 | 667 | 96.7 | 489 | 425 | 86.9 |
| 例31∶1∶1比例 | 1.1 | 5.61 | 4.66 | 83.0 | 670 | 627 | 93.6 | 475 | 415 | 87.4 |
| 例31∶4∶4比例 | 3.7 | 5.73 | 5.83 | 101.7 | 707 | 680 | 96.1 | 503 | 440 | 87.5 |
| 例31∶6∶6比例 | 4.6 | 5.81 | 5.52 | 95.0 | 693 | 627 | 90.5 | 520 | 420 | 80.8 |
表3 不同葡甘聚糖浆内添加量抗热老化试验数据对比
| 葡甘聚糖浆内添加量(％) | 抗张强度(KN/m2) | 撕裂度(mN) | 耐破度(Kpa) | ||||||
| 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | |
| 0 | 5.22 | 5.05 | 96.7 | 670 | 641 | 95.7 | 463 | 401 | 86.6 |
| 0.5 | 5.51 | 5.39 | 97.8 | 690 | 667 | 96.7 | 489 | 425 | 86.9 |
| 4 | 5.70 | 5.43 | 95.3 | 590 | 525 | 89.0 | 493 | 428 | 86.8 |
表4 不同水分含量处添加复配助剂抗热老化试验数据对比
注：*保留率＝老化后/老化前，反映老化后机械强度保留率。
| 水分含量(％) | 抗张强度(KN/m2) | 撕裂度(mN) | 耐破度(Kpa) | ||||||
| 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(％)* | |
| 7％ | 5.70 | 5.31 | 93.2 | 670 | 587 | 87.6 | 515 | 385 | 76.7 |
| 30％ | 5.51 | 5.39 | 97.8 | 690 | 667 | 96.7 | 489 | 425 | 86.9 |
| 70％ | 5.73 | 5.38 | 93.9 | 670 | 667 | 99.5 | 493 | 435 | 88.2 |
| 86％ | 5.65 | 5.24 | 92.7 | 660 | 558 | 84.5 | 485 | 368 | 75.9 |
Claims (7)
1、一种用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂及其制备方法和应用，其特征是包括以下几个步骤：①把一种葡甘聚糖添加在纯木浆内，②抄纸并干燥至一定程度，③葡甘聚糖和一种或多种含氮化合物复配，④把复配后的助剂以一定的方式添加到湿部，⑤烘干水分，得到抗高温老化的变压器绝缘纸。
2、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是葡甘聚糖按绝干浆的0.1～3％在浆内添加。
3、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是在抄纸并干燥至纸的水分含量为20％～80％(重量)时添加。
4、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是含氮化合物是三聚氰胺、三聚氰二胺、双氰胺、聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、三乙醇胺中一种或多种。
5、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是葡甘聚糖对含氮化合物的重量比为1∶4～10。
6、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是复配后的助剂按绝干浆的1～30％在湿部添加。
7、根据权利要求1所述的抗高温老化助剂，其特征是复配后的助剂采用喷涂、浸渍或涂刷的方式添加到纸上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20041117 |