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绝缘纸柔韧性不足,在弯折过程中易断裂,如何改善?
- 2025-02-18-

绝缘纸在弯折过程中易断裂,说明柔韧性不足,可从原材料选择、生产工艺优化、后处理工艺改进以及添加剂使用等方面加以改善。

原材料选择

1.纤维原料优化

选择合适纤维种类:绝缘纸的柔韧性与纤维原料密切相关。天然纤维中,木浆纤维的长度和强度对柔韧性影响显著。长纤维木浆能形成更紧密且有韧性的纤维网络结构,增强绝缘纸的柔韧性。例如,针叶木浆纤维较长,可提高纸张的抗张强度和柔韧性。相比之下,短纤维的草浆柔韧性较差。因此,在生产绝缘纸时,应优先选用长纤维木浆,或适当提高长纤维木浆在原料中的比例。

纤维预处理:对纤维原料进行预处理,可改善其性能。例如,通过打浆工艺,使纤维分丝帚化,增加纤维之间的结合力。打浆度控制在适当范围,能提高纸张柔韧性。过度打浆会使纤维切断过多,降低纸张强度和柔韧性;打浆不足则纤维结合力弱,纸张疏松易断裂。一般绝缘纸的打浆度控制在3045°SR较为合适。

2.添加特殊纤维或填料

特殊纤维增强:添加一些特殊纤维,如芳纶纤维、玻璃纤维等,能显著提高绝缘纸的综合性能。芳纶纤维具有高强度、高模量和良好的柔韧性,加入适量芳纶纤维可在不降低绝缘性能的前提下,大幅提高绝缘纸的柔韧性和抗撕裂性。例如,在绝缘纸原料中添加5%10%的芳纶纤维,可有效改善其弯折性能。

功能性填料:某些功能性填料也有助于提高绝缘纸柔韧性。例如,纳米级的滑石粉、高岭土等,它们能填充纤维间的空隙,使纸张结构更均匀,减少应力集中点。在绝缘纸生产中加入适量的纳米滑石粉,可提高纸张的柔韧性和表面平滑度,降低在弯折过程中因应力集中而断裂的风险。

生产工艺优化

1.湿法成型工艺改进

优化浆料浓度与成型速度:在湿法成型过程中,浆料浓度和成型速度对绝缘纸的结构和性能有重要影响。浆料浓度过高,纤维分布不均匀,易导致纸张局部过厚或过薄,影响柔韧性;浓度过低则生产效率低,纸张强度下降。合适的浆料浓度一般控制在0.5%1.5%。同时,成型速度过快,纤维来不及均匀分布,会使纸张内部结构疏松,柔韧性变差;速度过慢则影响生产效率。应根据设备和产品要求,合理调整成型速度,确保纤维均匀分布,形成紧密且有韧性的纸张结构。

真空脱水与压榨工艺:真空脱水和压榨是湿法成型的关键环节。真空脱水可去除多余水分,使纤维初步结合。适当提高真空度,能更有效地脱水,增强纤维间的结合力,但过高真空度可能导致纤维过度压缩,降低柔韧性。压榨过程可进一步排除水分,压实纸张结构。合理控制压榨压力和时间,既能提高纸张的密度和强度,又能保持一定柔韧性。例如,采用逐步增加压榨压力的方式,避免压力过大使纸张变硬变脆。

2.干燥工艺调整

控制干燥温度与速度:干燥过程对绝缘纸的柔韧性影响较大。干燥温度过高、速度过快,会使纸张表面水分迅速蒸发,内部水分来不及迁移,导致纸张表面收缩过快,产生内应力,降低柔韧性。应采用低温慢速干燥方式,使纸张内部水分均匀迁移,减少内应力产生。一般干燥温度控制在80120℃,干燥速度根据纸张厚度和设备性能合理调整,确保纸张干燥均匀,保持良好柔韧性。

干燥方式选择:不同干燥方式对绝缘纸柔韧性有不同影响。热风干燥是常见方式,但可能导致纸张两面干燥不均,影响柔韧性。相比之下,红外线干燥或微波干燥能使纸张内部水分子快速振动产热,干燥更均匀,可有效提高纸张柔韧性。采用红外线干燥时,通过调整红外线强度和照射时间,使纸张均匀受热干燥,减少因干燥不均引起的应力和变形。

后处理工艺改进

1.化学处理

柔软剂处理:使用柔软剂对绝缘纸进行处理,可有效提高其柔韧性。柔软剂分子能渗透到纤维内部,降低纤维间的摩擦力,使纤维更易滑动,从而增加纸张柔韧性。例如,采用阳离子型柔软剂,将绝缘纸浸泡在一定浓度的柔软剂溶液中,然后进行干燥处理。柔软剂浓度一般控制在0.5%2%,处理时间根据纸张厚度和设备情况确定,通常为1030分钟。

表面活性剂处理:表面活性剂能降低纸张表面张力,改善纸张的润湿性和柔韧性。例如,使用非离子表面活性剂,将其配制成一定浓度的溶液,通过涂布或浸渍方式处理绝缘纸。非离子表面活性剂浓度一般为0.2%1%,处理后纸张的柔韧性和抗水性都能得到一定程度提高。

2.物理处理

压光处理:压光可改善绝缘纸的表面平整度和柔韧性。通过压光机对纸张施加一定压力,使纸张表面纤维更加紧密排列,减少表面粗糙度,提高纸张的柔韧性和光泽度。压光压力一般控制在515MPa,根据纸张厚度和性能要求调整压光次数,一般为25次。

拉伸处理:对绝缘纸进行适当拉伸处理,能使纤维沿拉伸方向排列,增强纸张的柔韧性和抗张强度。在拉伸过程中,控制拉伸倍数和速度,避免过度拉伸导致纸张断裂。一般拉伸倍数控制在1.11.3倍,拉伸速度根据纸张性质和设备情况合理调整。

添加剂使用

1.增塑剂

作用原理:增塑剂能插入到绝缘纸的高分子聚合物链之间,削弱分子间的作用力,增加分子链的柔韧性和流动性,从而提高绝缘纸的柔韧性。例如,在绝缘纸生产过程中添加邻苯二甲酸酯类增塑剂,可有效降低聚合物分子链间的相互作用,使纸张在弯折时分子链更易滑动,减少断裂风险。

添加量控制:增塑剂的添加量需严格控制,添加过少无法达到预期的增塑效果,过多则可能影响绝缘纸的其他性能,如绝缘性能、机械强度等。一般增塑剂的添加量为绝缘纸原料质量的3%8%,具体添加量需通过实验确定,以平衡柔韧性与其他性能要求。

2.抗氧剂与防老剂

性能保持:绝缘纸在使用过程中,可能因氧化和老化导致柔韧性下降。添加抗氧剂和防老剂能有效延缓氧化和老化过程,保持绝缘纸的柔韧性。抗氧剂可抑制自由基的产生和链式反应,防止高分子聚合物的氧化降解;防老剂能防止因光、热、氧等因素引起的老化。例如,添加受阻酚类抗氧剂和苯并三唑类防老剂,可提高绝缘纸的耐老化性能,使其在长期使用中保持较好的柔韧性。

添加比例:抗氧剂和防老剂的添加比例一般为绝缘纸原料质量的0.5%2%。根据绝缘纸的使用环境和预期寿命,合理调整抗氧剂和防老剂的种类和添加比例,确保在提高柔韧性的同时,满足绝缘纸的其他性能要求。


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