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        蒙脫土改性熱穩(wěn)定紙的制備及熱老化特性研究

        2015-02-19 12:23:34廖瑞金張福州吳偉強徐積全
        電工技術(shù)學(xué)報 2015年1期
        關(guān)鍵詞:絕緣紙蒙脫土胺類

        廖瑞金 劉 團 張福州 袁 媛 吳偉強 徐積全

        (1.重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室 重慶 400044 2.四川電力科學(xué)研究院 成都 610072)

        1 引言

        電力變壓器作為電能傳輸?shù)暮诵模请娏ο到y(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一[1]。大型電力變壓器普遍采用絕緣紙(紙板)與絕緣油組成的復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu),在長期運行過程中,絕緣材料將發(fā)生老化使變壓器絕緣系統(tǒng)的電氣和機械性能下降[2]。可以通過濾油、換油等措施來恢復(fù)絕緣油的絕緣性能,但在變壓器運行中絕緣紙無法更換,所以絕緣紙老化是決定變壓器壽命的主要因素[3]。

        變壓器使用的絕緣紙主要為 A 級硫酸鹽木漿紙,俗稱牛皮紙。其主要成分纖維素是由β-D-吡喃葡萄糖基(C6H10O5)彼此以(1-4)-β-苷鍵連接而成的線性高分子聚合物[4]。纖維素絕緣紙會在變壓器運行過程中發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的絕緣劣化,包括熱降解、氧化降解和水解[5,6],影響變壓器的運行安全。

        通過相應(yīng)措施對天然纖維素絕緣紙進行改性,延長電力變壓器的使用壽命,國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開展了長期研究。纖維素分子每個重復(fù)單元上含有6 個羥基基團(-OH),它具有極強的親水性,如圖1 所示。水分子滲透到纖維素的大分子之間,在溫度高時極易發(fā)生糖苷鍵斷裂的水解反應(yīng),水分因此被稱作是油紙絕緣的頭號敵人[8]。

        圖1 絕緣紙纖維素中葡萄糖單體分子結(jié)構(gòu)式 Fig.1 Figure of anhydroglucose-monomeric units

        從降低水分對纖維素劣化的影響出發(fā),目前已較為成熟的絕緣紙改性方法主要有兩種。一是對紙漿進行化學(xué)改性,使纖維素中吸水基團羥基被更穩(wěn)定的基團替代,如氰乙化、乙?;痆9]。通用電氣(General Electric)開發(fā)的“Permalex”絕緣紙[10],美國丹尼森公司生產(chǎn)的丹尼森紙,都是該方法成功應(yīng)用的典型。但當(dāng)纖維素中的親水性基團羥基被取代后,會破壞纖維素鏈間連接,降低成紙時的機械強度。另一種方法是在絕緣紙中添加熱穩(wěn)定劑,它消耗水分、酸等加速絕緣紙老化的成分,延緩老化過程。熱穩(wěn)定劑主要為胺類化合物,包括雙氰胺、三聚氰胺、尿素、聚丙烯酰胺等[11]。該方法有易實現(xiàn)、效果好等優(yōu)點,國外許多企業(yè)生產(chǎn)出了具有專利技術(shù)的新型抗熱老化絕緣紙,包括麥克勞-愛迪生公司開發(fā)出的“Thermecel”絕緣紙[10],西屋公司開發(fā)的Insuldur 絕緣紙[12]等。目前,應(yīng)用于變壓器絕緣的改性絕緣紙,絕大部分是采用熱穩(wěn)定劑改性方法制備而成的。

        國內(nèi)針對絕緣紙改性研究的成果不多,文獻[13]利用三聚氰胺、聚丙烯酰胺等對天然纖維素改性,證明含氮量在3.7%時改性紙的抗熱老化性能最佳。文獻[14]對多種單一胺類化合物改性后的絕緣紙進行了130℃熱老化試驗,指出雙氰胺改性絕緣紙的抗老化效果最明顯,并研究了熱穩(wěn)定劑對油的影響。蒙脫土已被當(dāng)作填充物廣泛用在環(huán)氧樹脂[15]、聚乙烯[16]、聚丙烯[17]中。文獻[10]首次以微納米級的蒙脫土作為添加物,對纖維素絕緣紙實施改性,并對改性紙的電氣和熱學(xué)性能進行了研究,指出蒙脫土使絕緣紙的擊穿電壓提高了19.3%,相對介電常數(shù)也有大幅降低。然而,單純使用胺類化合物或蒙脫土改性的絕緣紙分別存在擊穿強度不高和無法延緩老化的不足,以兩類添加物的綜合作用實現(xiàn)優(yōu)勢互補或是解決此問題的方案之一,但目前還未見報道。因此,本文以微納米級蒙脫土、三種胺類化合物為主要添加物,制備蒙脫土改性熱穩(wěn)定絕緣紙,對110℃老化期間油、紙的主要理化和電氣性能參數(shù)進行了測試與分析。從多個角度研究了熱穩(wěn)定劑和MMT綜合作用下,老化過程中油、紙性能的變化規(guī)律及相應(yīng)原因。也為進一步研究絕緣紙的改性技術(shù),提高絕緣紙的各項性能奠定了基礎(chǔ)。

        2 試驗流程

        2.1 樣品制備

        以俄羅斯進口純硫酸鹽木漿為原料,制備此次試驗用紙。造紙分打漿、解離、抄造三個環(huán)節(jié)。所使用的蒙脫土(I.31PS 系列)由Nanocer 公司生產(chǎn),呈灰白色,平均粒徑為16~20μm,純度為98.5%,事先已經(jīng)用十八烷基胺和硅烷偶聯(lián)劑做過改性處理。將蒙脫土微粒和無水乙醇按質(zhì)量比1∶100 混合,超聲處理10min 后備用。漿料解離完成后,把適量蒙脫土乙醇懸濁液添加到解離器中繼續(xù)攪拌12min。隨后抄造成紙,濕紙取出后在熱壓機上(15MPa,80℃)熱壓5min。再放入干燥器真空干燥1min 取出,將由雙氰胺、三聚氰胺、聚丙烯酰胺(質(zhì)量比6∶6∶1)三種胺類化合物配成的溶液涂布到紙樣兩面,再放回干燥器,真空干燥7min 后取出,放入自封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

        將所制成的MMT 改性熱穩(wěn)定紙記為P3-M,普通絕緣紙記為P0。兩種絕緣紙分別與礦物油組成兩種老化組合,對應(yīng)的礦物油分別記為O3-M、O0,實驗用油為克拉瑪依煉油廠的25#環(huán)烷基礦物油。

        2.2 熱老化試驗及參數(shù)測試

        開始試驗前,需先根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對所制備的絕緣紙樣品進行性能檢驗。本文根據(jù)《500kV 變壓器匝間絕緣紙標(biāo)準(zhǔn)》(QB/T3521—1999)測試紙樣的抗張強度、水分、干紙介質(zhì)損耗角正切、工頻擊穿強度等十余項主要性能。證實絕緣紙初始性能參數(shù)值符合標(biāo)準(zhǔn)要求后,再開展以下試驗。

        模擬變壓器油紙絕緣實際處理過程,對老化樣品進行預(yù)處理,流程為:絕緣紙剪裁成直徑為4cm的圓片,在溫度90℃、真空度<50Pa 條件下脫氣并干燥48h,以盡可能脫去紙中水分。隨后,在溫度為40℃、真空度<50Pa 的條件下用已脫氣的新礦物油將絕緣紙充分浸漬24h。篩選若干均勻浸油后的絕緣紙,按油紙質(zhì)量比約為20∶1 的比例混合裝于磨口玻璃瓶中,這里礦物油取110ml,絕緣紙取5g。為使老化試驗盡量接近實際情況,玻璃瓶中按0.05cm2銅:1g 絕緣油的比例放入適當(dāng)銅片,根據(jù)此比例每個玻璃瓶中放入一片面積為5cm2、厚度為1mm 的銅片。盛裝試驗樣品的四組玻璃瓶在真空狀態(tài)下充入氮氣并密封,放入110℃老化箱進行為期120 天的加速熱老化試驗。

        取樣時間為0 天、10 天、20 天、40 天、80 天、120 天。

        3 試驗結(jié)果及分析

        3.1 絕緣紙抗張強度

        絕緣紙老化會直接導(dǎo)致紙的機械強度下降。為便于比較,本文選用抗張強度作為反映絕緣紙老化程度的特征參數(shù)。

        根據(jù)ISO 1924—2:1994、GB/T 12914—2008 中恒速拉伸法測量抗張強度。樣品寬15mm,拉力試驗機夾距10cm,斷裂時間為20s±5s。

        圖2 給出了在老化過程中兩種紙樣抗張強度保留率隨老化時間的變化關(guān)系。可以看出,隨老化時間的增加,P0的抗張強度呈下降趨勢。P3-M的抗張強度變化規(guī)律稍有不同,在初始時有一上升階段,這是由于P3-M中摻雜的MMT 事先經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理,在加熱狀態(tài)下,硅烷偶聯(lián)劑使蒙脫土與纖維 素更緊密地連結(jié),P3-M的抗張強度隨之提高。老化120 天時,P0與P3-M紙樣的剩余抗張強度分別是77%和92%。這說明P3-M的抗熱老化能力強,在同樣條件下老化同樣的時間,P0劣化得更加嚴(yán)重。

        好的譯者不僅承認(rèn)翻譯之經(jīng),而且懂得通權(quán)達變。經(jīng)權(quán)相濟,方可通達。換言之,經(jīng)是指導(dǎo)翻譯的思想,而權(quán)變思想是運用于翻譯當(dāng)中的具體方法,權(quán)變是一種翻譯的智慧。翻譯是一生的事業(yè),需要譯者不斷更新知識儲備,了解時事,與時俱進。要想做好翻譯,譯者還需要增強跨語言與跨文化知識,靈活變換思維模式,從宏觀著筆,從微觀見細(xì),實現(xiàn)語言間的完美對接。

        圖2 不同老化程度絕緣紙抗張強度保留率 Fig.2 Retention rate of tensile strength of insulation papers in aging process

        3.2 絕緣紙工頻擊穿強度

        絕緣紙工頻擊穿測試按照GB/T1408—2006 進行,測試連續(xù)升壓時樣品的短時快速擊穿電壓。采用25#礦物油作為周圍媒質(zhì),高壓電極與低壓電極均為直徑 25mm 的銅電極。試驗變壓器容量為50kV·A/50kV,升壓速度為500V/s。通常進行五次測試,以五次結(jié)果的中值作為該紙樣的擊穿電壓值。為準(zhǔn)確反映不同樣品的擊穿特性,數(shù)據(jù)處理時以擊穿場強來表示,如圖3 所示。

        圖3 不同老化程度絕緣紙的擊穿強度 Fig.3 Breakdown strength of insulation papers in aging process

        從曲線整體變化趨勢上來看,P0的擊穿場強值隨老化的進行先略微上升,后下降,再上升。分析原因可知:在老化0 天到20 天之間,P0的擊穿場強會有一定程度變大,分析圖2 中P0的抗張強度曲線可以推知,這是絕緣紙在這一時段老化迅速,浸油率短時間內(nèi)變大所致。而后,絕緣紙中纖維素由于熱應(yīng)力的作用,分子鏈間發(fā)生了鍵的交聯(lián),纖維素間的相互作用力變大,絕緣紙變得更加緊密,使絕緣紙的浸油率變小,導(dǎo)致油紙絕緣系統(tǒng)的整體擊穿強度有所下降,從而在老化40 天前后擊穿場強大小出現(xiàn)最小值。但隨著老化時間的進一步增加,老化逐漸嚴(yán)重,會使紙纖維間的縫隙變大,絕緣油填充其中,導(dǎo)致絕緣紙的浸油率變大,所以油紙絕緣系統(tǒng)的整體擊穿強度會緩慢變大。

        在老化過程中,P3-M的擊穿場強一直高于P0的擊穿場強,呈波動變化。這是因為P3-M的擊穿場強不僅和浸油率有關(guān),還和MMT 微粒的作用有密切關(guān)系。老化過程中,MMT 的層狀結(jié)構(gòu)對放電發(fā)展的阻隔作用一直存在。

        3.3 絕緣紙介電性能

        采用Novocontrol 寬頻介電與阻抗譜儀,在老化0 天和120 天時分別對改性紙樣P3-M和空白紙樣P0的相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)進行測量。圖4、圖5 分別給出了老化120 天后,P3-M和P0的相對介電常數(shù)及介質(zhì)損耗因數(shù)與頻率的關(guān)系曲線。

        圖4 老化120 天絕緣紙的εr 比較圖 Fig.4 Relative permittivity of insulation papers after aging 120 days

        圖5 老化120 天絕緣紙的tanδ 比較圖 Fig.5 Dielectric loss factor of insulation papers after aging 120 days

        可以看出,在10-1~106Hz 頻率范圍內(nèi),改性紙樣P3-M的εr、tanδ 稍高于空白紙樣P0。這主要是因為:在高頻段,P3-M和P0的介電常數(shù)主要受電子位移極化和極性基團的轉(zhuǎn)向極化兩方面因素影響,由于極性基團的轉(zhuǎn)向跟不上電場的變化,轉(zhuǎn)向極化的建立較為困難,在該頻段內(nèi)電子位移極化占主導(dǎo)地位,所以P3-M和P0的εr曲線隨頻率增大而降低,并且在高頻段兩者結(jié)果相差不多;在低頻段,油紙夾層界面極化和極性基團轉(zhuǎn)向極化占主導(dǎo)地位。經(jīng)試驗測試,P3-M的浸油率更低,油紙夾層界面極化作用較弱,但是蒙脫土的加入使得P3-M極性基團轉(zhuǎn)向極化作用相比于油紙夾層界面極化作用更強,所以P3-M的εr更大。對于介質(zhì)損耗因數(shù),在高頻段,兩種紙樣的損耗都是由電子位移極化引起,所以tanδ 曲線在高頻段基本重合;在低頻段,P3-M比P0的松弛極化損耗更大,所以P3-M的tanδ 略高。

        3.4 絕緣紙中水分含量

        水分既是促進油紙絕緣老化的重要因素,也是油紙絕緣老化的產(chǎn)物。水分在絕緣油、絕緣紙、上層氮氣空間三相系統(tǒng)中發(fā)生緩慢的遷移和擴散,形成動態(tài)平衡。圖6 給出了P3-M、P0在加速老化過程中水分含量隨老化時間的變化曲線。

        圖6 不同老化程度絕緣紙中水分含量結(jié)果 Fig.6 Water content of papers in aging process

        可以看出,兩種紙的水分含量在老化過程中整體變化趨勢基本一致,呈波動狀態(tài)。絕緣紙在老化初期聚合度下降很快,劣化劇烈,此時產(chǎn)生大量水分,紙中水分在高溫下向絕緣油以及上方氮氣中遷移,這是初期紙中水分先上升又降低的主要原因。老化80 天到120 天期間,水分含量呈上升趨勢,老化不斷加劇產(chǎn)生大量水分是主要原因。空白樣絕緣紙中水分含量始終高于改性絕緣紙中水分含量,是因為胺類化合物水解會消耗水分,致使改性絕緣紙中水分含量相對偏低。

        3.5 絕緣油中酸值

        酸值是評定新油和判斷實際運行中油老化程度的重要化學(xué)指標(biāo),變壓器的運行過程中,油紙絕緣系統(tǒng)逐漸老化,形成了微量的酸以及酸性物質(zhì),其溶解于絕緣油中,并在固體絕緣與液體絕緣中達到平衡。油的酸值升高除了會加快絕緣紙產(chǎn)生老化外,還會腐蝕設(shè)備,縮短電氣設(shè)備的使用壽命。

        油中酸值采用GB7599—87《運行中變壓器油、汽輪機油酸值測定法(BTB 法)》進行。圖7 給出了油紙老化過程中,油中酸值隨老化時間的變化曲線。

        圖7 不同老化程度絕緣油的酸值 Fig.7 Acid value of oils in aging process

        下表給出了兩種絕緣紙組合在老化過程中對應(yīng)絕緣油中水溶性酸值。測試根據(jù) GB7598—87《運行中絕緣油、氣輪機油水溶性酸測定法(比色法)》進行。具體步驟為:樣品油與等體積水在70~80℃溫度下,混合震蕩5min,靜置至常溫后取其下層抽出液,測其pH 值。由所示結(jié)果可以看出,老化0 天時,O3-M的pH 值要高于O0的pH 值,這是胺類化合物向油中擴散,中和油中水溶性酸電離出的H+所致。

        老化120 天時,兩種絕緣油的pH 值比初始值略大,但O3-M的pH 值仍然要高于O0的pH 值,這依然和胺類化合物在酸性條件下中和 H+的特性有關(guān)。

        表 油中水溶性酸值 Tab. pH value of oils

        電力變壓器的油紙絕緣系統(tǒng)中主要有五種羧酸,分別是甲酸、乙酸、乙酰丙酸、環(huán)烷酸和硬脂酸。其中,甲酸、乙酸和乙酰丙酸為小分子酸,水溶性較高,它們與水分子形成協(xié)同效應(yīng)加速纖維素水解降解反應(yīng)[20],非水溶性酸對絕緣紙老化的影響并不明顯。比對圖7 油中酸值結(jié)果,可以知道,雖然老化120 天時,O3-M的酸值更高,但大都是不溶于水的酸性物質(zhì),水溶性酸含量并沒有O0中高。

        所以,小分子酸對紙降解的自催化作用并不大,也再次證明改性紙的老化速率確實被減緩。

        3.6 油的工頻擊穿特性

        工頻擊穿場強是評定液體電介質(zhì)耐電性能的重要參數(shù)。依據(jù)GB/T507—86《絕緣油介電強度測定法》,使用IJJD—80 絕緣油介電強度自動測試儀,測試連續(xù)升壓時油的工頻擊穿電壓。所用電極為平板圓形電極,直徑25mm,厚度6mm,間距為2.5mm。通常進行六次測試,以算術(shù)平均值作為該油樣擊穿電壓值。

        兩種絕緣油O0、O3-M的工頻擊穿電壓測試結(jié)果如圖8 所示。

        圖8 不同老化程度絕緣油的擊穿電壓 Fig.8 Breakdown voltage of oils after aging 120 days

        由圖8 結(jié)果可以看出,熱老化120 天之后,絕緣油O0的擊穿電壓低于絕緣油O3-M的擊穿電壓。分析原因可知,絕緣紙P0相比絕緣紙P3-M老化嚴(yán)重,纖維剝落多并且水分含量也較高,水和纖維的介電常數(shù)很大,使它們?nèi)菀讟O化而沿電場方向定向排列。如果定向排列的纖維貫穿于電極間形成連續(xù)小橋,則由于水分及纖維等的電導(dǎo)率高而引起泄漏電流增大、發(fā)熱增多,促使水分汽化、氣泡擴大;如果纖維尚未貫穿整個電極間隙,則由于纖維的介電常數(shù)大而使纖維端部油中場強顯著增高,高場強下油電離分解出氣體形成氣泡,氣泡電離并因發(fā)熱而擴大,電離的氣泡排成氣體“小橋”,絕緣油被擊穿。老化過程中,油和紙的擊穿測試結(jié)果保持一致性。

        所以,MMT 及熱穩(wěn)定劑的添加并未對礦物油的擊穿性能造成不利影響,反而因為絕緣紙的老化過程被延緩,油中雜質(zhì)變少,絕緣油的擊穿特性得到了一定程度的提高。

        4 討論

        4.1 胺類化合物抗熱老化原理

        絕緣紙會在熱、水、酸、氧氣等多種因素的作用下發(fā)生降解。經(jīng)研究表明,加速老化的最關(guān)鍵因素是水、酸和溫度,氧氣的影響相對較小。水溶性酸與水分子會形成協(xié)同效應(yīng)從而加快纖維素的水解反應(yīng)速率。文獻[19]中提到,胺類化合物通過消耗油-紙系統(tǒng)中的酸和水來抑制纖維素的降解,這主要是由胺類化合物的化學(xué)反應(yīng)特性所致。

        胺類化合物都呈弱堿性。與酸發(fā)生中和反應(yīng)時,氨基氮上的孤對電子對與氫離子結(jié)合形成一個共價鍵,生成銨鹽正離子。反應(yīng)原理如下:

        另外,胺類化合物在酸性條件下會發(fā)生水解反應(yīng),反應(yīng)原理如下:

        所以,胺類化合物可以和酸發(fā)生中和反應(yīng)消耗氫離子,也可以在酸性條件下發(fā)生水解反應(yīng)消耗水分。這在前述紙中水分、油中酸值等試驗結(jié)果分析中已經(jīng)得到了印證。

        正是由于胺類化合物具有中和、水解的反應(yīng)特性,并且反應(yīng)活性大,纖維素在水分、酸等物質(zhì)作用下的降解速率才被大幅減緩。

        4.2 蒙脫土改性原理

        蒙脫土是2∶1 型結(jié)構(gòu)的含水鋁硅酸鹽層狀粘土礦物,結(jié)構(gòu)如圖9 所示。單位晶層由兩個硅氧Si-O四面體中間夾帶一層鋁氧Al(Mg)-O-OH 八面體構(gòu)成,兩者之間靠共價氧連接。

        圖9 蒙脫土晶體結(jié)構(gòu)示意圖 Fig.9 Layered structure of MMT modification

        蒙脫土存在陽離子置換現(xiàn)象。因蒙脫土層間有大量無機離子呈親水性,所以纖維素要與未經(jīng)改性的蒙脫土結(jié)合比較困難。但是,可以利用蒙脫土層間金屬離子的可交換性,引入有機陽離子使蒙脫土有機化,變現(xiàn)為親油性,從而增加與有機聚合物之間的相容性,如圖10 所示。有機化處理不僅能降低蒙脫土單元片層的表面能,還會減小層間作用力增大層間距。蒙脫土的層間距隨有機改性劑分子中碳原子數(shù)的增加而增加,層間距增大更利于聚合物分子鏈的插入[20]。本文所選用的蒙脫土就以十八脘基胺作了有機化處理,它在很大程度上影響著蒙脫土的潤脹和分層,使蒙脫土與纖維素在納米尺度上的結(jié)合效果更佳,對蒙脫土改性紙的性能提升起著關(guān)鍵作用。

        圖10 蒙脫土有機改性示意圖 Fig.10 Schematic model of MMT modification

        從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來看,雖然蒙脫土存在與纖維素鏈上部分化學(xué)鍵結(jié)合的可能,但其相互作用相對較弱,所以在對蒙脫土進行有機化處理的基礎(chǔ)上,有必要并對其表面進行化學(xué)偶聯(lián)等活化處理,以此來增加化學(xué)鍵結(jié)合活性點,實現(xiàn)纖維素與蒙脫土在納米尺度上的有效復(fù)合。本文選用的蒙脫土的活化處理劑是硅烷偶聯(lián)劑,在其分子中同時具有能和無機質(zhì)材料化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團以及與有機質(zhì)材料化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團,它可以發(fā)揮分子橋的作用更為有效地將蒙脫土與纖維素連接起來。蒙脫土在經(jīng)過有機化處理和表面活化處理之后,它的化學(xué)特性發(fā)生了相應(yīng)改變,可以與纖維素形成更強的結(jié)合,而這種納米尺度上的復(fù)合作用,正是以蒙脫土對纖維素實施改性的主要依據(jù),也是改性紙性能得以提升的關(guān)鍵所在。

        此外,蒙脫土作為添加物也可以提高紙的熱穩(wěn)定性。這是因為蒙脫土的納米片層剛度大,且為平面取向,具有良好的水、熱阻隔性。這可以在一定程度上阻礙熱量的傳遞以及降解產(chǎn)物的揮發(fā),從而減緩纖維素的分解速率。經(jīng)熱重分析結(jié)果顯示,在吹掃氣和保護氣均為氮氣的情況下,MMT 改性紙(MMT 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%)的5%失重溫度為304℃,高于空白紙樣的5%失重溫度296℃。另外,蒙脫土顆粒比表面積非常大,它的層狀結(jié)構(gòu)對放電發(fā)展具有阻隔作用,這是MMT 改性絕緣紙擊穿電壓上升的主要原因。

        5 結(jié)論

        充分利用復(fù)合胺類化合物和MMT 在絕緣紙改性方面的優(yōu)勢,對纖維素絕緣紙進行改性,并開展了110℃熱老化試驗,對老化期間紙和油的主要參數(shù)進行了分析,與兩類添加物對紙性能的影響機理相互印證。主要結(jié)論如下:

        (1)紙的抗張強度、水分等測試結(jié)果表明,和普通紙相比,MMT 改性熱穩(wěn)定紙有更好的抗老化性能。

        (2)紙的工頻擊穿測試結(jié)果表明,和普通紙樣相比,MMT 改性熱穩(wěn)定紙有更高的擊穿強度。改性對紙介電性能影響不大。

        (3)油中酸值、油的擊穿測試結(jié)果說明改性紙不僅沒有對絕緣油產(chǎn)生不利影響,反而有正面作用。同時也表明改性紙的老化過程確實被延緩。

        (4)胺類化合物的中和及水解反應(yīng)消耗水、小分子酸進而延緩老化的作用得到試驗結(jié)果印證,蒙脫土在纖維素中的納米復(fù)合作用可能會阻擋電樹枝發(fā)展,這是提高絕緣紙擊穿的關(guān)鍵因素。

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