绝缘纸是变压器中*常用的绝缘材料。传统的绝缘纸是用纤维素制成,纤维素是天然高分子聚合物,在变压器长期运行过程中,其内部发生复杂的化学与物理变化,导致性能逐渐劣化。绝缘纸的老化是受到电场、温度、氧气、水分等多种因素综合作用的结果,但温度是影响老化*关键的因素,绝缘纸寿命主要是由其热老化决定。传统纤维素绝缘纸耐热等级为A级,其温度限值为105 ℃,高温环境下,绝缘纸因高分子链发生裂变而变脆,聚合度降低,逐渐丧失原有的机械性能和绝缘性能。传统纤维素绝缘纸不耐高温的缺点使其不能满足变压器在高压、高温等恶劣环境下工作的要求。
Nomex 绝缘纸的耐热等级为C级,在220 ℃下性能稳定,具有很好的电气、力学和化学性能,以其替代传统纤维素绝缘纸用作变压器绝缘,可提高变压器可靠性和延长使用寿命。
20 世纪50 年代后期,世界各国开展在尼龙中增加耐热性纤维的研究,研制出HT-1 的实验室纤维。到20 世纪60年代早期,保罗·摩根和斯蒂芬妮·沃克研制出了绝缘等级为C 级的耐高温材料Nomex,接着由威尔弗雷德·斯维尼在杜邦公司的全球研发中心——“威明顿杜邦实验室”完成了Nomex的后期开发工作,发明了Nomex绝缘纸。Nomex绝缘纸是以聚间苯二甲酰间苯二胺短纤维(芳纶)和沉析纤维(浆粕)为原料,采用斜网成型湿法抄纸技术,再经过干燥热轧得到。Nomex 绝缘纸由酰胺键间芳香环所构成的线性大分子组成。
Nomex绝缘纸的短纤维增强了机械强度,沉析纤维不但提高了介电强度,还起到填充剂和胶黏制剂作用。美国杜邦公司于1967 年实现了Nomex 绝缘纸的工业化生产,于1991 年取得了生产Nomex纸基材料的ISO 9002 的质量保证书,2006 年杜邦公司在上海举行了Nomex 产品发布及应用研讨会,杜邦Nomex品牌正式进入中国,2008 年Nomex纤维的总产能达2万吨/年。
我国于1972 年开始芳纶纤维的研制工作,在单体制造、树脂合成、纺丝、制浆、造纸至热轧的系统研究基础上于1975 年转入中间试验阶段,建成具有年产数吨的小批量试验性生产基地,其产品在1979年投入市场。但与进口材料相比,我国自行研制的芳纶纸基材料的某些性能有较大差距。