间位芳纶绝缘纸的温度指数研究

2019-07-16罗艳芝李立南

冶金与材料 2019年3期

罗艳芝，汪洋，李立南，黎勇，梁斌

（1.株洲华先材料科技有限公司，湖南株洲 412199；2.中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲 412001）

间位芳纶绝缘纸具有质量轻、强度高、模量高、阻燃及耐化学品性能好等优点，尤其是具有优异的耐高温性能，作为高耐热等级绝缘系统中的重要材料之一，可提高电机、变压器等承受过热和过载能力，在一定程度上为绝缘产品的安全可靠性提供了保障［1］。

目前，芳纶材料的热分析技术包括热重分析法、差热分析法、动态热分析法等已被研究者进行了较为深入的分析研究，但对芳纶材料的使用寿命及最高使用温度研究较少。研究其使用寿命通常采用自然老化、人工加速老化等方法。采用人工加速老化的方法，可缩短试验周期，也可组合因素研究，所以人工加速试验法常用作高分子材料的寿命研究［2］。

文章通过在空气中对间位芳纶绝缘纸进行热老化试验，测定间位芳纶绝缘纸纵向拉伸性能，以其纵向拉伸性能下降至初始值50%为失效指标，利用Arrhenius方程推算芳纶绝缘纸的使用寿命和最高使用温度。

1 实验部分

1.1 试样制备

利用间位芳纶短切纤维、沉析纤维混合备浆，通过网部脱水成形，干燥收卷，再采用高温高压热轧工艺制成厚度约0.05 mm的间位芳纶绝缘纸，经制样后得到250mm×25mm矩形试样。

1.2 实验仪器

多功能纸机，自制；抗张强度取样器，东莞市英特奈森精密仪器有限公司；CMT2202微机控制电子万能试验机：美特斯工业系统（中国）有限公司；GT-7017-EMU换气式热老化箱：高铁检测仪器（东莞）有限公司。

1.3 老化实验

（1）实验条件。耐热老化实验在换气式热老化箱中进行，参照标准是GB/T 11026.1-2003。老化箱的温度控制在GB/T 11026.4给定的偏差范围内，换气速率为5～20次/h。本实验采用的换气式热老化箱经第三方检测机构检定合格，符合GB/T 11026.4对老化烘箱的要求。

（2）实验方案。参照GB/T 11026.1-2012，测定电气绝缘材料的耐热性能，暴露温度点为4个，选择的暴露温度最好是相等间隔，通常间隔为20 k，但不应超过25 k。实验方案选取时，首先应考虑最高暴露温度点的选取与确定，最高暴露温度点应是能使测得的终点平均值时间大于100 h，小于500 h，取样测试间隔时间推荐0、120、240、360、540、672、816、1008 h，最低暴露温度点应是能使测得的终点平均值时间不少于5000 h，取样测试间隔时间推荐 0、504、1248、2016、3024、4032、5040、6480、7200等。本次实验确定暴露温度为300、280、260和235℃。

（3）实验步骤。将尺寸为250 mm×25 mm矩形间位芳纶绝缘纸试样均匀悬挂在烘箱内，将试样在各温度下老化，试样不应接触老化箱的室壁。每组试验测定10个有效试样，试验采用恒速拉伸法，夹具间距180 mm，拉伸速度20 mm/min，测试结果取平均值。参照GB/T 11026.1-2012确定试样初始性能的试样数量应为该性能推荐标准中数量的2倍，因此确定间位芳纶绝缘纸初始抗张强度的试样数量为20片，每个暴露温度下不同老化时间测试间位芳纶绝缘纸的数量为10片。