絕緣紙通常是植物纖維、礦物纖維、合成纖維或它們的混合物通過水或其他介質沉積在造紙機上形成的薄片狀材料。絕緣紙撕裂強度高,伸長率小,絕緣性好,因此廣泛用作電機、電纜、電容器、變壓器的絕緣材料,也是層壓板、復合材料、預浸料等絕緣材料的主要成分。
近年來,隨著電力工業的發展,現代發電設備和輸電設備正在向高電壓、大容量方向發展。隨著世界科學技術的飛速發展,各種高性能合成纖維被開發、生產并應用于造紙工業,如聚酯纖維紙、聚芳酰胺纖維紙、聚砜纖維紙、聚噁二唑纖維紙等,已成功應用于電池、變壓器、電容器等電氣設備。,尤其是芳綸絕緣紙的應用更為普遍和成功。
由于絕緣紙的特殊用途,要求其具有一些不同于其他紙種的特性,包括機械性能、電氣性能、熱穩定性等。
1.機械性能
絕緣紙在使用過程中會受到各種外力的影響。比如高壓大容量發電機中使用的絕緣紙,要能承受高速旋轉、啟停、突然短路時產生的巨大機械應力。因此要求具有較高的機械性能,主要包括抗拉強度和斷裂伸長率。
2.耐熱性
熱穩定性是絕緣紙的一個非常重要的指標,是低壓絕緣老化的一個主要因素,決定了其使用壽命。在正常運行情況下,電場強度對絕緣老化過程的影響很小。絕緣紙如果長時間在高溫環境下使用,會因熱老化而變脆,逐漸失去機械和電氣性能。
3.電氣性能
絕緣紙在電氣設備中應用廣泛,需要滿足一定的電氣性能。絕緣紙的電性能是指其在電場作用下的極化、導電、介質損耗和擊穿特性。
絕緣紙的表現是相互關聯的,不能孤立看待。在選擇和開發材料的過程中,要綜合平衡各種材料的優缺點。另外,為了生產出電性能良好的絕緣紙,在生產過程中要盡量避免金屬離子、氣泡、水分等雜質,絕緣紙要有較高的均勻性。
為了打破國外對絕緣紙技術的壟斷,我國科技人員經過長期不懈的努力,開發出了一些性能良好的絕緣紙,主要有以下幾類
國產芳綸絕緣紙國產芳綸絕緣紙市場長期依賴進口,其生產技術長期被美國杜邦公司壟斷。為打破國外技術壟斷,我國自主研發制造了專用纖維制造系統,采用獨特的沉淀技術生產更適合濕法造紙的芳綸沉淀纖維,采用先進的紡絲技術和纖維表面處理技術生產更易分散的芳綸短切纖維。在這種原料的基礎上,我們開發了獨特的纖維分散、造紙和高溫壓延技術,生產出性能優異的芳綸絕緣紙。
聚砜纖維是聚苯砜對苯二酰胺纖維,是對位芳香族纖維。我國科技人員在聚砜酰胺的研制中創造性地引入了對苯結構和砜基,使酰胺基和砜基相互連接,對苯基和間苯基形成線性大分子。由于大分子鏈中有強吸電子的砜基,所以通過苯環的雙鍵進行共軛。同時,聚砜酰胺絕緣紙具有優異的阻燃性、機械性能、絕緣性能和化學穩定性。
聚噁二唑/聚酯纖維絕緣紙聚噁二唑/聚酯纖維絕緣紙由聚噁二唑漿料與聚酯纖維混合制成。這種絕緣紙可單獨或與電工膜復合后用于電機、電器中的墊片絕緣、匝間絕緣、相間絕緣、槽間絕緣。
絕緣紙對電力設備的穩定運行起著重要的作用。未來趨勢是發展高耐壓、耐熱、無溶劑、無污染絕緣、復合絕緣、耐水、耐油、低溫絕緣、節能的高性能、環保型絕緣紙絕緣。因此,要大力加強新材料、新工藝的開發,加大創新力度,積極加快傳統電氣設備絕緣紙的升級換代。