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1、云母以其優(yōu)異的電氣絕緣性能廣泛用于電工絕緣材料行業(yè),隨著大鱗片云母資源的日益枯竭,云母工業(yè)通常將碎云母進(jìn)行水力破碎后抄造成云母紙,以實(shí)現(xiàn)碎云母資源的綜合利用,但云母紙強(qiáng)度較低,往往需要加入膠粘劑和補(bǔ)強(qiáng)材料將多層云母紙進(jìn)行復(fù)合制成云母板等產(chǎn)品用于電氣絕緣行業(yè),從而使得工藝流程較為復(fù)雜,而溶劑型絕緣膠粘劑的加入,易在生產(chǎn)過程中排放有毒有害的有機(jī)氣體,存在環(huán)境污染、人員健康威脅等相關(guān)問題,同時(shí),由于細(xì)粒級(jí)云母(<74μm)無法用于云母紙的抄造
2、,造成云母資源浪費(fèi),因此,開發(fā)環(huán)保型絕緣膠粘劑,改善現(xiàn)有云母板生產(chǎn)工藝流程是當(dāng)前云母電工絕緣材料行業(yè)的發(fā)展方向。
針對(duì)上述問題,本文提出了以水性環(huán)氧絕緣膠粘劑取代現(xiàn)有的溶劑型環(huán)氧絕緣膠粘劑,并采用非抄造一次成型技術(shù),不經(jīng)云母紙的抄造,直接制備復(fù)合云母板的新工藝。水性環(huán)氧絕緣膠粘劑以水為溶劑,對(duì)基材有良好的滲透性和粘結(jié)力,安全無毒,經(jīng)固化交聯(lián)后,水性環(huán)氧樹脂具有力學(xué)強(qiáng)度高、附著粘結(jié)能力強(qiáng)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)異的電氣絕緣性
3、能,完全滿足云母絕緣行業(yè)的要求;非抄造成型技術(shù)是指不經(jīng)過云母紙的抄取,直接將混膠好的云母漿料經(jīng)沉降預(yù)成型烘干成云母坯料后熱壓固化成云母板,工藝流程簡(jiǎn)單,同時(shí)可以利用細(xì)粒級(jí)云母填充粗粒級(jí)云母間的空隙,增強(qiáng)復(fù)合云母板的致密程度,解決細(xì)粒級(jí)云母的浪費(fèi)問題,提高云母資源利用率。通過大量的試驗(yàn)研究,確定了云母漿料制備工藝、水性環(huán)氧絕緣膠粘劑合成及混膠工藝、預(yù)成型熱壓固化工藝,獲得了一套較為完整的制備工藝流程,提高非抄造型復(fù)合云母板的性能指標(biāo),使其
4、滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。具體結(jié)果如下:
1.以混合云母料作為復(fù)合云母板的制備原料,通過水力分級(jí)和超聲波剝片除去細(xì)粒級(jí)云母《74μm)中的石英等雜質(zhì),提高其徑厚比,與粗粒級(jí)云母(>74μm)進(jìn)行合理級(jí)配,以粗粒級(jí)云母為骨架,細(xì)粒級(jí)云母進(jìn)行填充,并采用硅烷偶聯(lián)劑改性云母漿料,提高其與水性環(huán)氧樹脂的吸附和包裹作用,改善復(fù)合材料的電氣絕緣性能和耐水性,有效增強(qiáng)了非抄造型復(fù)合云母板的性能;
2.根據(jù)云母絕緣材料要求,采用聚乙二醇
5、(PEG2000)、苯酐(PA)和順丁烯二酸酐(MA)復(fù)合改性環(huán)氧樹脂,引入羧基基團(tuán),使其具有親水性,聚乙二醇(PEG2000)改善環(huán)氧樹脂柔韌性和親水性,苯酐(PA)由于其結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán),能夠提高水性環(huán)氧樹脂的耐熱性和耐水性,順丁烯二酸酐(MA)含有活潑雙鍵,提高固化交聯(lián)密度,增強(qiáng)復(fù)合云母板抗彎強(qiáng)度,并以高度甲醚化的氨基樹脂5747作為固化劑,該固化劑含交聯(lián)活性基團(tuán)多,有效提高了水性環(huán)氧絕緣膠粘劑的成膜性能,降低其吸水率,并確定了最佳
6、的混膠工藝參數(shù),進(jìn)一步提高非抄造型復(fù)合云母板的性能;
3.通過沉降工藝、抽濾工藝和烘干工藝獲得了結(jié)構(gòu)較為緊密的復(fù)合云母板坯料,采用分步熱壓成型工藝,包括升溫排氣階段,熱壓固化階段和保壓冷卻階段,解決了排氣問題,并確定了最佳熱壓固化工藝參數(shù)。整套工藝的完成有效提高了非抄造型復(fù)合云母板的性能,其抗彎強(qiáng)度由165.03N/mm2提高至245.79N/mm2,介電強(qiáng)度由21.96KV/mm提高至28.05KV/mm,分別提升了32
7、.9%和21.7%,吸水率由0.72%下降至0.43%,下降40.3%。經(jīng)各項(xiàng)性能測(cè)試表明,該非抄造型復(fù)合云母板在外觀、層間結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、電氣絕緣性能等方面基本達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
4.探討了非抄造型復(fù)合云母板制備過程中所涉及的級(jí)配增強(qiáng)機(jī)理、界面作用機(jī)理和水性環(huán)氧固化機(jī)理,解釋了復(fù)合材料強(qiáng)度變化的原因,為進(jìn)一步完善該工藝提供一定的理論基礎(chǔ)。
非抄造型復(fù)合云母板制備工藝的研究和完成,解決了目
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