变质片麻岩云母纸及芳纶纤维云母纸研究

摘要

云母是电气电子行业中不可或缺的绝缘材料。目前，虽然世界上已出现很多新型材料，但其中还没有一种绝缘材料能够完全取代云母。云母纸是以碎云母片为原料，通过圆网抄纸机抄制而成，被广泛应用于电气工业。它保持了天然云母的多种优良性能，且厚度均匀、介电强度波动范围小，在许多领域可取代天然片云母。
　　 随着电气行业迅速发展对云母需求量的不断增长，给云母纸加工业带来的问题是，一方面现有技术所依赖的优质云母资源日趋匮乏，另一方面，较丰富且难以成纸的低质云母得不到合理利用。其中，变质片麻岩云母，其电学性能与优质的伟晶岩型云母基本一致，但由于风化严重，表面活性点少，现有技术无法直接成纸，而未能作为云母纸原料加以利用，造成了云母资源的浪费。因此，研究以低质云母为原料的云母纸制造技术，提高云母资源的综合利用率，显得尤为重要。
　　 芳纶纤维云母纸是芳香族聚酰胺纤维与云母直接结合的新型材料，具有良好的电气性能、耐热性能、机械加工性能，被广泛应用于中型高压电机和变压器中。芳纶纤维云母纸由云母粉、芳纶浆粕和芳纶短切纤维组成，也是国际上最新出现的高性能云母纸。目前，我国这一产品主要依赖于进口，因此，对芳纶纤维云母纸生产工艺的研究十分必要。
　　 本文针对上述问题，分别开展了两方面的研究工作，其一，采用KH-550硅烷偶联剂对变质片麻岩云母片进行表面改性，利用硅烷偶联剂“分子桥”作用对云母进行表面处理，通过自乳化改性的环氧树脂和聚丙烯酰胺，使云母片表面桥联的环氧基团发生交联反应，显著提高了云母纸拉伸强度。研究表明，当助剂硅烷偶联剂KH-550为0.5％，改性环氧树脂为1％，聚丙烯酰胺为0.5％时，云母纸拉伸强度由72.17N/m提高到151.3N/m。其二，通过磷酸溶液对芳纶短切纤维进行表面处理，研究了磷酸溶液对芳纶短切纤维组成和结构的影响，并对分散剂PEO添加量和芳纶浆粕和芳纶短切纤维的配比进行研究，优化了芳纶纤维云母纸的制备工艺。研究表明，当磷酸浓度为40％，PEO添加量为0.2％，芳纶短切纤维与芳纶浆粕质量比为1.2:1时，这样的制备工艺制得的芳纶纤维云母纸各项性能最为优异，实验测得拉伸强度为187.7N/m，介电强度为11.7MV/m，渗透时间为12.3s。