纳米氧化铝改性间位芳纶绝缘纸的制备及性能研究

文章通过采用喷涂、真空抽吸、高温热轧制备工艺,制得纳米氧化铝掺杂改性间位芳纶绝缘纸,对其抗张强度、断裂伸长率、击穿电压、局部放电起始电压和局部放电量进行了测试对比研究。结果表明,绝缘纸的机械力学性能表现出随纳米氧化铝掺杂含量的增加而逐渐下降的趋势,介电性能则表现出随纳米氧化铝掺杂含量的增加先升后降的趋势。当纳米氧化铝掺杂含量达到3.0%时,介电性能达表现最佳,击穿电压提高了17.2%,局部放电起始电压提高了20.0%,局部放电量下降了42.7%。同时,纸的纵横向抗张强度分别下降3.28%和3.95%,纵横向断裂伸长率分别下降5.35%和5.31%,力学性能下降幅度很小,仍保持在较高水平,说明在较低含量纳米氧化铝掺杂情况下,间位芳纶绝缘纸的介电性能可得到显著提升,同时仍能维持较好的机械力学性能。

纳米SiO_2/芳纶绝缘纸复合材料的空间电荷特性和介电性能

为提高油纸绝缘系统的绝缘寿命,提出将纳米SiO_2粒子改性的芳纶绝缘纸应用于直流输变电设备的方法。在加压和去压短路条件下,测试了不同纳米SiO_2含量的芳纶绝缘纸试样的空间电荷特性、热刺激去极化电流、直流击穿强度和体积电阻率。结果表明:添加纳米SiO_2使芳纶绝缘纸的线均电荷密度明显低于纯芳纶纸试样;随纳米SiO_2含量的增加,试样平均电荷密度衰减速率呈现先减小后增大的变化趋势;SiO_2的添加增加了芳纶纸内部深陷阱和浅陷阱的密度;纳米SiO_2含量为1wt%时直流击穿强度最大;芳纶纸的体积电阻率随纳米SiO_2含量增加呈单调递增趋势。机理分析表明纳米SiO_2粒子浓度过高时,其分散性变差导致其对芳纶纸性能的改善作用变弱。

ICP-OES法测定芳纶绝缘纸中的钙、铁、铝

采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）同时测定芳纶绝缘纸中钙、铁和铝元素.讨论了不同处理方法对样品测定结果的影响,并对工作条件参数进行了优化,确定了最佳试验条件.结果表明：钙、铁和铝的检出限分别为0.021 μg/mL、0.005 μg/mL和0.003 μg/mL,相对标准偏差为0.4%-4.1%,加标回收率为95.4%-103.0%.该方法准确,精密度高,满足日常检测要求.

SiO2表面改性对间位芳纶绝缘纸性能的影响

为了分析SiO2纳米颗粒表面接枝硅烷偶联剂KH550对间位芳纶绝缘纸(PMIA)性能的影响,利用分子动力学方法,建立了表面改性SiO2掺杂PMIA的复合模型。研究了表面接枝率分别为6%和12%的SiO2对PMIA玻璃化转变温度、热稳定性和力学性能的影响。结果表明:对纳米SiO2适当的接枝改性能够进一步提升间位芳纶绝缘纸的热稳定性和力学性能。与不接枝硅烷偶联剂的SiO2相比,表面接枝率为6%的SiO2对PMIA玻璃化转变温度的提升幅度更大,同时在均方位移方面展现出的减弱分子链运动能力以及在力学性能方面表现出的抗形变、抗剪切能力均更加突出。但当SiO2表面接枝率为12%时,对绝缘纸热稳定性与力学性能的提升幅度和作用效果均不显著,与不接枝时相近。最后,对两种接枝率SiO2的影响效果进行了机理分析。

纳米SiO2掺杂对有水环境下间位芳纶绝缘纸性能影响的研究

为了进一步了解SiO2纳米粒子掺杂对有水环境下间位芳纶绝缘纸性能的影响以及有、无水环境下芳纶绝缘纸性能的变化,本文利用分子动力学的方法建立了有水存在的芳纶分子模型、经SiO2纳米掺杂后的芳纶分子模型以及无水参与的芳纶分子模型,研究了SiO2纳米掺杂和水分对芳纶绝缘纸在玻璃转化温度、均方位移及力学模量方面的影响.研究结果表明,水分的存在使得芳纶绝缘纸的玻璃转化温度由原先的549 K降为523 K,在此基础上进行纳米SiO2掺杂后玻璃转化温度可以由523 K提升到530 K.与无水环境芳纶绝缘纸的均方位移相对比可以发现,水分的存在在一定程度上提高了芳纶分子的链运动进而削弱了绝缘纸的热稳定性,而SiO2纳米改性可以减弱水分对芳纶绝缘纸的这种不利影响.改性后的绝缘纸在有水环境下的力学性能得以提升,通过对比有、无水环境下芳纶绝缘纸的力学模量可以发现,一定水分的加入反而使得绝缘纸的力学性能得到了一定的提升.最后对所得模拟结果进行了理论分析,为提升芳纶绝缘纸的性能提供了有益的参考.

轨道交通用A766芳纶绝缘纸的性能研究

针对轨道交通领域应用的需求,分别对自制A766芳纶绝缘纸及国内外同类型芳纶绝缘纸进行性能对比研究。结果表明:A766芳纶绝缘纸与进口芳纶绝缘纸的成分与结构基本一致;A766芳纶绝缘纸的温度指数TI为223℃,氧指数为30.2%,烟密度为1.4,烟毒性为0.875,满足防火等级R22项HL2级和R23项HL2级标准;A766芳纶绝缘纸浸水耐压保持率更高,0.05 mm芳纶绝缘纸保持率可达83.5%,0.13 mm芳纶绝缘纸保持率为73.8%;肖恩试验结果显示,A766芳纶绝缘纸的抗铜铝导体热氧老化性能与进口芳纶绝缘纸表现基本一致。因此,A766芳纶绝缘纸满足轨道交通领域应用要求。

基于放电统计参数动态变化率的油浸芳纶绝缘纸局部放电发展过程研究

车载变压器运行环境恶劣,在运行中易出现绝缘缺陷,引发局部放电,损伤油纸绝缘系统,影响列车安全稳定运行。本文根据车载变压器的匝间绝缘结构,使用芳纶绝缘纸设计了三层油纸局部放电模型,在实验室中开展局部放电模拟试验,使用局部放电检测仪检测局部放电信号,并提出局部放电统计参数动态变化率的方法,表征局部放电发展过程。结果表明:油浸芳纶纸的放电相位谱图呈对称分布,放电起始后放电量迅速增加至nC级;根据放电相位谱图及动态变化率可将油浸多层芳纶绝缘纸的放电过程划分为起始、发展、危险和击穿4个阶段;其中放电重复率变化率在放电阶段变化处存在拐点,可用于评估油浸芳纶绝缘纸的局部放电发展过程。

先进芳纶绝缘纸基材料研究进展及展望

用于大型电气绝缘设备的高性能芳纶绝缘纸是保证设备可靠、持久、安全运行的关键材料,直接影响其综合质量、耐温等级与使用寿命。随着芳纶绝缘纸在特种电气绝缘设备的规模化应用,对其耐温等级、耐电晕性能、介电强度、满足设备小型化与高度集成化的能力提出了更高的要求与挑战。本文重点介绍了先进芳纶绝缘纸系列产品,如结构致密型芳纶绝缘纸、耐电晕芳纶云母绝缘纸、导热型芳纶绝缘纸与芳纶纳米绝缘纸在纸张结构设计、机械性能与绝缘性能增强、新产品开发等方面的研究进展,并展望了高性能芳纶绝缘纸未来的发展方向。

间位芳纶绝缘纸的温度指数研究

对间位芳纶绝缘纸进行热空气老化试验,试验结果表明其纵向拉伸性能保持率随暴露时间增加而降低。以Arrhenius方程为理论基础,间位芳纶绝缘纸的绝对温度倒数与暴露时间对数展现出良好的线性关系,并推算出该芳纶绝缘纸暴露20000h时,TI(θ20000)温度指数为227℃,HIC(θ20000~θ2000)半差为39℃。

芳纶纤维绝缘纸及其复合制品在牵引电机和牵引变压器上的应用

阐述了芳纶绝缘纸的发展及品种、性能、特点,并介绍了芳纶纤维绝缘纸在牵引电机和牵引变压器领域的应用现状,指出应加速国产芳纶及其复合材料的自主研发进程,提升我国轨道交通参与国际化市场的竞争力。

芳纶材料在轨道交通领域的应用现状

轨道交通是新型城镇化和城市化地区高质量发展的命脉,轨道交通设备轻量化的设计要求促进了高性能复合材料的快速发展。芳纶材料凭借其高强度、高绝缘性、阻燃、耐化学腐蚀等性能,在高速列车电机、变压器和其他辅助器件上得以广泛应用。文章主要介绍了芳纶材料,包括芳纶绝缘纸、芳纶蜂窝夹层复合材料在轨道交通领域的发展现状及应用,并对其未来的发展进行展望。