非抄造型復(fù)合云母板制備工藝研究及其機理分析.pdf

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)通常將碎云母進行水力破碎后抄造成云母紙，以實現(xiàn)碎云母資源的綜合利用，但云母紙強度較低，往往需要加入膠粘劑和補強材料將多層云母紙進行復(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氣體，存在環(huán)境污染、人員健康威脅等相關(guān)問題，同時，由于細(xì)粒級云母(<74μm)無法用于云母紙的抄造

2、，造成云母資源浪費，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)強度高、附著粘結(jié)能力強、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，工藝流程簡單，同時可以利用細(xì)粒級云母填充粗粒級云母間的空隙，增強復(fù)合云母板的致密程度，解決細(xì)粒級云母的浪費問題，提高云母資源利用率。通過大量的試驗研究，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，通過水力分級和超聲波剝片除去細(xì)粒級云母《74μm)中的石英等雜質(zhì)，提高其徑厚比，與粗粒級云母(>74μm)進行合理級配，以粗粒級云母為骨架，細(xì)粒級云母進行填充，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，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，增強復(fù)合云母板抗彎強度，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，其抗彎強度由165.03N/mm2提高至245.79N/mm2，介電強度由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)各項性能測試表明，該非抄造型復(fù)合云母板在外觀、層間結(jié)構(gòu)、機械性能、電氣絕緣性能等方面基本達到工業(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配增強機理、界面作用機理和水性環(huán)氧固化機理，解釋了復(fù)合材料強度變化的原因，為進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