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玻纤在绝缘行业 中的 应用 和 展望 李耀星 桂林电器科学研究院有限公司 教授级高工、首席工程师. 1. 3. 2. 中国电器工业协会绝缘材料分会 秘书长. 中国电工技术学会绝缘材料与绝缘技术专委 会 秘书长. 《 绝缘材料 》 杂志 主编. 主要内容. 前言. 玻纤的应用. 展望. 1. 前言. 玻 纤通常占绝缘材料总重量的 30 % ~ 50 % ，是 除 基体 树脂之外另一个大宗原材料 之一。 用到玻 纤的几 大类 产品： 浸渍 纤维 制品
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玻纤在绝缘行业中的 应用和展望 李耀星 桂林电器科学研究院有限公司 教授级高工、首席工程师
1 3 2 中国电器工业协会绝缘材料分会 秘书长 中国电工技术学会绝缘材料与绝缘技术专委会 秘书长 《绝缘材料》杂志 主编
主要内容 前言 玻纤的应用 展望
1. 前言 玻纤通常占绝缘材料总重量的30% ~ 50%，是除 基体树脂之外另一个大宗原材料之一。 用到玻纤的几大类产品： 浸渍纤维制品 层压制品 电工塑料制品 云母制品等
1. 前言 表1 2011年绝缘材料行业统计企业主要产品的产量、销售量及销售收入 数据来源：中国电器工业协会绝缘材料分会
1. 前言 表2相应玻纤及其制品估算用量 注：全国有800家绝缘材料生产厂家，进入统计的只有50家左右。
2. 玻纤的应用 2.1 浸渍纤维制品 浸渍纤维制品主要有：玻纤漆布、漆绸、漆棉布、套管、无纬绑扎带（或绳）、预浸材料（或者坯布）、防晕带（绦玻交织布）及上胶纸，除了漆绸、漆棉布及上胶纸没用到玻纤外，其余都用到玻纤。 浸渍或涂 合成树脂 烘烤干燥 玻纤布或其他玻纤类产品 树脂/玻纤漆布 良好机械强度 柔软性 较高的介电性能 柔软绝缘材料
2. 玻纤的应用 2.1 浸渍纤维制品 以棉布和纺绸为底材的绝缘漆布和漆绸，可作一般电机、电器绝缘。其特点是机械强度高，柔软性好，但耐热性低，防潮、防霉性差。现已逐渐被合成纤维和玻璃纤维材料取代。 以无碱玻纤布为底材的绝缘漆布，用于A到H级的电机、电器绝缘。 各种等级的绝缘漆布品种和用途如表3所示。
2. 玻纤的应用 表3 绝缘漆布的品种和用途
2. 玻纤的应用 2.2 层压制品 层压制品类是使用玻纤最多的绝缘材料产品。 玻纤层压制品分为层压板、层压管、层压棒和模压成型件等四小类。
2. 玻纤的应用 层压板 层压制品中层压板产量最大，而印制电路用覆铜箔层压板又是层压板中产量最大的特殊层压制品，每年的出口量在绝缘材料中名列前矛。玻纤布层压板由于具有多方面的优良性能，因此广泛用于电机、电器、电子、飞机、宇航、汽车、电机车和船舶等工业中。
层压板是由浸渍过热固性或可固化树脂的玻纤材料，多层相叠，经加热加压粘结成型的硬质复合制品。层压制品可加工成各种绝缘和结构零部件，广泛应用于电机、变压器、高低压电器、电工仪表和电子设备中。层压板是由浸渍过热固性或可固化树脂的玻纤材料，多层相叠，经加热加压粘结成型的硬质复合制品。层压制品可加工成各种绝缘和结构零部件，广泛应用于电机、变压器、高低压电器、电工仪表和电子设备中。
2. 玻纤的应用 层压管 片状材料 （补强材料） 制备工艺： 热卷 烘焙 合成树脂 （粘合剂）
与这种工艺不同的管材有：模压法制成的层压管、引拔成型管、斜绕成型管和真空浇铸法形成的管筒。按所用材料分为层压纸管、层压棉布管、层压玻璃布管等。与这种工艺不同的管材有：模压法制成的层压管、引拔成型管、斜绕成型管和真空浇铸法形成的管筒。按所用材料分为层压纸管、层压棉布管、层压玻璃布管等。
2. 玻纤的应用 层压棒 层压棒是用上胶纸或上胶布经搓芯、卷制、热压而成的棒状材料，根据所用材料的不同，分为胶纸棒、胶布棒和玻璃布棒。主要用作电器设备中作绝缘结构零部件。
成型件 • 成型件则是用各型模具像含有树脂和增强纤维的物料压成各种型材，如圈、筒、槽、环、垫、波纹板、角环等制件。适用于作各类特殊要求的绝缘部件。
2. 无机基材层压制品 2. 玻纤的应用 2.2 层压制品 层压制品的性能取决于基材和粘结剂以及成型工艺。按其组成，特性和耐热性，层压制品可分为： 1. 有机基材层压制品 以无碱玻纤布、无碱玻纤毡、无碱玻纤等为主的增强材料。长期使用温度为130～180℃，甚至可达更高温度，随粘结树脂而异，可见其使用温度比有机基材层压制品高很多。 以木浆绝缘纸、棉纤维纸、棉布等为增强材料，长期使用温度可达120℃。
2. 玻纤的应用 2.2 层压制品 玻纤布层压板种类很多，其性能也随基体树脂的不同而各异，玻纤布板与其他层压板相比，具有更高的机械强度和耐热性，其耐热性可从B级（130℃）到C级（200℃），而有机基材层压制品其长期使用温度只能达到120℃。
2. 玻纤的应用 2.3 电工塑料制品 电工塑料制品主要是指热固性电工塑料，是由可固化树脂、填料、添加剂及增强纤维等组分，在一定的温度和压力下，用模具加工固化成各种形状和规格的电气绝缘零部件。热固性塑料固化成形后，成为不溶不熔的固化物。 电工塑料制品主要有： A、酚醛塑料，如模压塑料； B、胺基塑料，如模压塑料、注射塑料； C、不饱和聚酯塑料，如模压塑料、片状模塑料、团状模塑料； D、环氧塑料，如模压塑料。 这些都要用到玻纤。
2. 玻纤的应用 2.3 电工塑料制品 电工塑料中添加的玻纤通常是短切玻璃纤维因此出现了各类不同特性的塑料： • 1）酚醛模压塑料 • 由无碱玻璃纤维浸以改性酚醛树脂，经烘培而成的带状、束状、团状热固性模塑料。 • 产品分以下两个类型： • 4330-1属一般强度乱向玻璃纤维模塑料。玻璃纤维在体系中为乱向，适用于模塑结构较复杂的结构部件。 • 4330-2属高强度定向玻璃纤维模塑料。玻璃纤维在体系中为定向，适用于模塑高机械强度的结构部件。
2. 玻纤的应用 2）玻璃纤维增强酚醛注塑料 增强酚醛模塑料由于具有优良的耐高温蠕变性，良好的加工成型性和优良的阻燃性，广泛应用于电子电器、机电产品、家用电器等诸多领域。 玻璃纤维增强酚醛注射料是以改性酚醛树脂为主体，以连续玻璃纤维或短切玻璃纤维等为增强材料，经双螺杆挤出机混炼挤出破碎得到的不规则颗粒材料。玻璃纤维增强酚醛塑模料的机械强度下降小于20%，而玻璃纤维增强不饱和聚酯模塑料则下降超过60%。 3）不饱和聚酯玻璃纤维片状模塑料 以不饱和聚酯树脂为粘合剂，加入填料和添加剂配成糊料，连续涂于运动着的上下两层塑料薄膜上，中间夹以随机分切的短切玻璃纤维，经浸压后收卷，然后再经熟化而成的软片状热固性模塑料。
2. 玻纤的应用 4)不饱和聚酯玻璃纤维模塑板 不饱和聚酯玻璃纤维模塑板是以不饱和聚酯玻璃纤维模塑料为原料，经热压固化成型等工艺加工而成的。适用于高低压开关、仪表、水箱及汽车等领域作绝缘板、结构件、壳体等。 5)GPO-3模塑料 GPO-3模塑料是不饱和聚酯玻璃纤维毡板材料，由无碱玻璃纤维毡板浸以不饱和聚酯树脂糊经热压而成的硬性板状绝缘材料。具有阻燃性，耐电弧和耐抗漏电痕迹性能佳，广泛应用于电机、电器设备中作绝缘结构件；汽车工业等领域。
2. 玻纤的应用 2.4 云母制品 云母制品中用到玻纤的产品主要有：云母带和云母板，云母板中主要是柔软云母板和粉云母板。主要用于高压大中型电机主绝缘和耐火电缆绝缘。云母带的主要产品有： • 1）环氧玻璃粉云母带 • 环氧玻璃粉云母带是以环氧体系作为胶粘剂，将玻纤布与云母纸复合而成。 • 2）F级环氧桐马酸酐玻纤布多胶粉云母带系列产品 • 桐马酸酐玻纤布多胶粉云母带系列产品分为： • 普通5440-1环氧桐马玻纤布粉云母带。 • 特5440-1环氧桐马玻纤布粉云母带；HEC5440-1环氧桐马玻纤布粉云母带。 • 快固化普5440-1K；特5440-1K；HEC5440-1K高电压快固化F级环氧玻纤布多胶粉云母带。
2. 玻纤的应用 3）环氧硼胺玻纤布粉云母带 5441-1（D604-1）环氧硼胺玻纤布粉云母带系由环氧硼胺云母胶粘合云母纸，双面以电工无碱玻纤布补强，经烘焙切割而成。 4）中胶云母带 5444-1（D607-1）环氧玻纤布中胶粉云母带系由环氧云母胶粘合云母纸，双面以电工无碱玻纤布补强，经烘焙切割而成。 5）少胶云母带 5442-1环氧玻纤布少胶粉云母带是以粉云母纸为基材，以改性环氧胶粘剂，单面以电工无碱玻纤布补强制造的，胶粘剂含量为5%～11%的粉云母带。 6）厚型云母带 D612-1厚型环氧玻璃粉云母带系由环氧云母胶粘合厚型云母纸，双面以电工无碱玻璃布补强，经烘焙切割而成。
2. 玻纤的应用 7）二苯醚云母带 D613-1和D614-1云母带以云母纸为基材，以改性聚二苯醚云母胶为胶粘剂，双面以电工无碱玻纤布为补强材料。 8）耐火云母带 5461-3D、5461-3S耐火电缆用粉云母带是以云母纸为基材，以有机硅树脂为胶粘剂，单面或双面以电工用无碱玻纤布作补强材料制成的。 9) 9547-1单面玻纤布少胶粉云母带 9547-1单面玻纤布少胶粉云母带少胶带是以不饱和聚酯亚胺胶粘剂粘合粉云母纸，单面以电工用无碱玻纤布补强，经烘焙加工而成的。 10) F级环氧玻纤布聚酯薄膜粉云母带 F级桐马环氧玻璃聚酯薄膜粉云母带（简称三合一带），三合一带是以环氧树脂胶粘剂粘合粉云母纸，以玻璃布、聚脂薄膜为补强，经烘焙加工而成的。 11）柔软云母板 沥青或醇酸胶粘合的柔软云母板以无碱玻纤布或聚酯薄膜为补强材料，一般用于工作温度在105～130℃的电机槽部和匝间绝缘。
3. 展望 应用于绝缘材料的玻纤应该是无碱、无金属、无离子的，这是基本的要求；新机型的技术要求，期望玻纤行业为绝缘材料行业开发出更多高性能的玻纤以供应用，如： • 高性能超薄型玻纤布 • 发电设备已经从30万、60万千瓦发展到100万千瓦，国外已达到130万千瓦，电压从20千伏增加到了28千伏，国外已达到45千伏，发电设备中主绝缘要求提高云母带中的云母含量，这样有利于主绝缘耐电晕，这时只有把玻纤布减薄，如薄到0.025mm左右，而强度则还要提高 ，此外，玻纤布还应该无蜡，这样才适合高压条件下的应用技术要求。
3. 展望 • 玻纤毡 • 由于电子、电机行业的发展，玻纤毡层压板的需求量在不断增加，玻纤毡板翘曲度低，各向同性好，此外其制造工艺还可使板内空隙率大幅降低，大大降低了发电设备及高压电机中的放电机率，提高发电设备及电机的寿命。 • 特性化玻纤 • 随着下游工业技术的发展，向绝缘材料及玻纤提出了更高的技术要求，例如要求更高的强度，这样在技术上势必要求提高树脂与玻纤之间的亲和力，传统的玻纤经常发现绝缘材料拉断之后，在断面会看到玻纤是完整拔出，说明玻纤表面与树脂亲和力太低；对玻纤采取一些技术措施如异形或者玻纤表面粗糙化，都会增加与树脂的亲和力，此外对玻纤表面进行特殊处理也是一种提高亲和力的方法。
十二·五绝缘行业规划中 • 提出优先优先发展新型发电设备、输变电设备、用电设备配套的绝缘材料产品，其中一些产品涉及玻纤行业，如：
1）优先开发大型发电设备配套的关键绝缘材料1）优先开发大型发电设备配套的关键绝缘材料 • 特别是超高压、大容量相关的重点绝缘材料；着重发展风力发电用绝缘材料，重点是高性能超厚云母纸和超薄云母纸，高导热 、高强度、高电压云母带，耐电晕少胶F级粉云母带，高透气性的F级少胶粉云母带，……高强度层压制品和成型件，高强度玻璃毡板和真空成型件等等。
2）优先开发输变电设备和无油化配电设备用关键绝缘材料2）优先开发输变电设备和无油化配电设备用关键绝缘材料 • 重点是750-1050kV输变电设备用关键绝缘材料，高强度高延伸率绝缘纸，耐热纤维纸（含玻纤纸），无气隙层压制品，真空成形件，合成绝缘子，高压开关和干式变压器用浇注胶及配套材料，新型绝缘油和户外用绝缘材料，等等。
3）优先开发高低压电器用新型塑料 • 重点是智能化低压电器和汽车电器用新型热固性塑料、 耐高温耐高压耐辐射塑料、高性能尼龙塑料、增强型热塑性塑料和高压电器用耐电弧塑料、灭弧塑料、聚苯硫醚塑料及聚醚醚酮塑料；优先开发高压海底电缆绝缘料、冷缩材料和热缩材料等等。
4）优先开发高档电子绝缘材料 • 重点是低介电常数和低介质损耗覆铜箔板，CEM-3环氧覆铜箔板，低收缩率聚酰亚胺薄膜及其挠性覆铜箔板，无卤阻燃覆铜箔板，高性能电子封装材料，等等。
3. 展望 表4为玻纤布层压板的常用基体树脂及其特性，根据常用树脂种类，开发与各类树脂亲和力高的玻纤，可以预期，如能开发出与这些树脂亲和性好的玻纤材料，对绝缘材料行业的贡献将是非常大的，定会获得绝缘材料行业的欢迎。 表4玻纤布层压板的常用基体树脂及其特性
