中国 间位芳纶纸 行业开发应用 发展趋势分析电机、变压器等电器绝缘制品领域中,人造纤维制成的特种纸品由于较天然纤维制品在热稳定性、电气性

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2018年中国间位芳纶纸行业开发应用及发展趋势分析(图)

字体大小: 2018-05-16 10:51  来源:中国报告网

中国报告网提示:电机、变压器等电器绝缘制品领域中,人造纤维制成的特种纸品由于较天然纤维制品在热稳定性、电气性

        电机变压器等电器绝缘制品领域中,人造纤维制成的特种纸品由于较天然纤维制品在热稳定性、电气性能和力学性能等方面具有明显优势,可以大大提高电器的使用寿命和安全性,已得到行业大量工程化应用。其中芳纶纸系列产品占有重要地位,具体包括间位芳纶纸、芳纶云母纸、芳纶柔软复合材料,另外还有芳砜纶等其他类的特种绝缘纸品也有应用。这些特种绝缘纸当中应用最广的为间位芳纶绝缘纸品。同时,随着交通运输技术的发展,轻质高强的芳纶蜂窝复合材料已广泛应用在航空领域与轨道交通领域中。

图表:间位芳纶纸
 

图表来源:公开资料整理

        间位芳纶纸具有优异的电绝缘性能、良好的热稳定性、尺寸稳定性、阻燃性和耐腐蚀性,是一种具有高附加价值的特种绝缘纸。其全称为“聚间苯二甲酰间苯二胺”,我国称为“芳纶1313”。美国杜邦公司的商品名为 Nomex,日本帝人公司的商品名为Conex。我国的广东彩艳、烟台氨纶、圣欧集团、深圳龙邦等产业化生产间位芳纶纤维,烟台民士达、圣欧集团等生产间位芳纶纸。

        一、间位芳纶纸的特性

        1、持久的热稳定性

        参考观研天下发布《2018年中国间位芳纶纸市场分析报告-行业深度调研与投资前景研究

        间位芳纶纸最重要的特性是长久热稳定性。其可在180℃下使用10年以上;在200℃的干热状态下放置 1000h,机械强度仍保持原来的75%;在120℃的湿热状态下放置1000h,机械强度仍保持原来的60%以上;在370℃以上开始分解,释放出少量气体CO2、CO、N2。

        2、最佳绝缘材料

        间位芳纶纸具有优良的电绝缘性能,由于其热稳定性好,在高温下仍保持良好的电气性能;具有较低的相对介电常数和介质损耗因数,可以使绝缘电场分布更均匀和运行介质损耗更小,是一种良好的环保型绝缘材料。

        3、阻燃性能优异

        间位芳纶极限氧指数LOI大于29%,在空气中不会燃烧,也不助燃,在火焰中不延燃,具有自熄性,炭化分解时也不产生熔滴,被称为“防火纤维”。间位芳纶纸的阻燃等级为VTM-0和V-0。

        4、良好的化学稳定性

        间位芳纶纸的分子是由酰胺桥键互相连接的芳基所构成的线型大分子。在它的晶体中,氢键在两个平面内排列成三维结构。由于较强的氢键作用,使之结构稳定,具有优良的耐化学性,能耐大多数高浓的无机酸,对其他大多数化学试剂、有机溶剂十分稳定。

        5、耐辐射性能优异

        耐α、β、χ射线以及紫外光线辐射的性能十分优异。

        二、间位芳纶纸的开发

        间位芳纶纸是以短切纤维、沉析纤维为原料,经过特殊成形、干燥等工艺制成的一种固态绝缘材料。其生产工艺流程如图1。
间位芳纶纸生产工艺流程

        国产间位芳纶纸的开发生产虽然起步相对较晚,但是近年来的技术进步却很快。某国内企业以斜网纸机生产间位芳纶纸,经测定并比较其与杜邦Nomex410 的成分、耐温性、力学性能、电气绝缘性能等,发现两者的成分是一致的,该国产产品在力学性能(如表1)、电阻等性能上已经和Nomex410相当,介电强度方面稍差于Nomex410,这可能在纤维原料、成型集成工艺和设备技术上还有待改善。

        三、间位芳纶纸的应用

        间位芳纶纸可以加工成各种绝缘材料,如绝缘纸、层压板、柔性复合材料、芳纶云母纸等。芳纶绝缘纸的耐温等级为220℃,用其制成的机电产品可达H级,是产品升级换代的革命性材料;芳纶绝缘纸、芳纶柔性复合材料及芳纶云母纸主要用于电机和变压器领域,芳纶纤维纸可提高电机承受过热和超负荷的能力,使电机尺寸减小、可靠性提高、寿命延长等。
某国产芳纶纸和杜邦Nomex410的力学性能对比

        电机中的芳纶绝缘制品具体应用包括导线包纸、槽绝缘衬、楔块中部和顶部的撑条、相绝缘、极片和线圈支架、整流子V形环、引线绝缘和对地绝缘等。

        变压器的芳纶绝缘制品用作变压器导线包纸、相绝缘、层绝缘、芯线绝缘、线端绝缘等。

        另外,间位芳纶纸经过涂胶、叠合、热压、拉伸、浸胶、定型、片切等程序,也可以加工成芳纶蜂窝,用作高速列车、大型飞机等夹层复合材料。该芳纶蜂窝材料的突出特点是轻质高强,体现在:轻量化:重量较铝蜂窝轻;优良的加工性:不易刮伤表面,大跨度不易变形,浪费较少;极佳的阻燃性:极限氧指数大于29,喻为“防火纤维”;优异的耐腐蚀性:不易被渗入内表面的水蒸气等腐蚀。

        四、间位芳纶纸的发展趋势

        (1)技术上,我国间位芳纶纸近几年有了较大的进步,产量居全球第二位,中低端领域国产产品已全面铺开,高端领域正逐步替代进口产品。

        (2)间位芳纶材料目前主要需求还是在电气绝缘领域,国外电气绝缘领域用芳纶纸占总间位芳纶材料需求的35%,而我国该比例仅为5%。如果在我国电气绝缘领域扩宽应用芳纶纸,其需求将会大幅增加。

        (3)随着高速列车、地铁轻轨的快速发展及电网改造,机车大功率牵引变压器、电机及智能电网新型输变电设备需求将大幅度增长,变压器等设备用芳纶绝缘纸的市场将是一个新的需求增长点。

        (4)高速列车安全、轻量化的发展带来了两类特种纸需求的增加,一是绝缘纸,一是芳纶蜂窝纸。随着用途的增加,芳纶特种纸市场空间越来越大。民用需求迫切,芳纶蜂窝结构件等制品要想应用到民用领域,需要降低成本。
        
        (5)虽然目前杜邦公司生产的Nomex和Kevlar芳纶蜂窝纸处于世界领先水平,但是随着国内芳纶造纸技术的不断提高,加上价格与供应周期的优势,国产芳纶绝缘纸、芳纶蜂窝纸将会大量吞噬进口产品的市场份额。现在中国中车已经关注该领域,并已投入芳纶产业,相信不久后市场上会出现中国中车的芳纶纸制品。

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