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新型纤维素绝缘纸基材料的研究及应用现状

  • 王晶 1
  • 宋顺喜 1 ✉
  • 王茹楠 2
  • 张美云 1
1. 陕西科技大学轻工科学与工程学院，轻化工程国家级实验教学中心，陕西省造纸技术与特种纸重点实验室，陕西西安，710021； 2. 河南卷烟工业烟草薄片有限公司， 河南许昌，461000

中图分类号： TS76

最近更新：2025-03-24

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2025.03.007

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摘要

电网建设的高速发展和“双碳”计划的持续推进，对纤维素绝缘纸的需求和性能提出了更高的要求。目前，绝缘木浆是纤维素绝缘纸的主要原料，但仍然以进口为主；与此同时，传统纤维素绝缘纸的性能不能满足复杂环境的需求。在此背景下，开发我国特色新型纤维原料及新型增强材料，对于提升绝缘纸性能、缓解纤维原料短缺、保障电力设备稳定运行具有重要意义。本文从新型纤维原料和新型增强材料2方面阐述了新型纤维素绝缘纸的研究现状，对未来新型纤维素绝缘纸的开发提供了一定的借鉴和参考。

随着电力行业的高速发展，我国电力传输展现了跨地域、长距离和广泛覆盖的特性。作为电力输送的主要设备之一，变压器可分为2类：由空气和固体绝缘材料相配合形成绝缘材料的干式变压器[

1]和油纸复合绝缘形式的油浸式变压器。在变压器长期使用过程中，可以通过净化或更换绝缘油，解决绝缘油的老化问题，但绝缘纸因老化而引起的性能下降是不可逆转的，因此绝缘纸性能是影响变压器运行安全性的主要因素[2]。高湿度、高热量、高海拔和复杂电场等复杂而苛刻的环境对绝缘纸的机械性能、热稳定性和电绝缘性能提出了更高要求。

基于绝缘纸的纤维原料不同，可将其分为纤维素绝缘纸、矿物纤维绝缘纸和合成纤维绝缘纸。纤维素绝缘纸因其低成本、高机械强度、易于控制的尺寸、出色的电气性能，以及对环境的友好性，被认为是油浸式变压器首选的绝缘材料。然而，我国木材资源短缺[

3]，木浆消耗总量占纸浆消耗总量的42%，其中进口木浆占比高达55%[4]，制备绝缘纸的针叶木浆也以进口为主，这对电力设备所用基础材料的国产化提出了严峻挑战。随着电力网络建设的不断进步，传统的纤维素绝缘纸已不能满足变压器电压等级持续上升的需求，需开发性能优异的新型纤维素绝缘纸，确保变压器的可靠运行。本文基于当前的研究，从新型纤维原料和新型增强材料2方面总结纤维素绝缘纸的研究进展，以期为新型纤维素绝缘纸的开发提供借鉴和参考。

1 新型纤维原料

纤维素绝缘纸的原料主要有2类：木材纤维和非木材纤维，木材纤维主要包括针叶木纤维和阔叶木纤维；非木材纤维有竹纤维、麻纤维、叶纤维、棉纤维等。考虑到纤维特性、纸张性能及产品质量与成本等因素，目前纤维素绝缘纸以针叶木纤维为主要原料。近年来，国内外学者也尝试采用非木材纤维取代或部分替代木材纤维制备新型纤维素绝缘纸，以缓解木材短缺、依赖进口及提升纸张机械强度的问题，并取得了一定进展。

1.1　竹纤维

我国竹材资源丰富，拥有37属和631种竹类，竹林覆盖面积超过600万ha，占全球竹林资源的30%以上[

5-6]。竹材拥有出色的固碳能力，1 ha的竹林在60年的时间内可以储存高达306 t的碳，超过相同条件下杉木林的2倍[7]。全球森林面积逐年减少，但竹林面积以3%的速度逐年递增。在合理砍伐基础上，竹材的可持续利用潜力巨大[8]。竹材拥有成材快、产量高、纤维长、纤维素含量高及可再生等优点，竹纤维性能在针叶木纤维和阔叶木纤维之间[9-11]。然而，与木纤维相比，竹纤维的壁腔比为4~9[12]，纤维较硬挺，在打浆过程中更难原纤化，导致成纸强度较低。除此之外，竹纤维的灰分较高且具有较多杂细胞，未漂白竹浆的灰分含量可达0.55%~1.0%[13]，含有铁、钠、钙等多种不同的金属离子，这也会导致成纸的电学性能下降。

Huang等[

14]用竹纤维部分替代木材纤维制备了绝缘纸，研究发现，加入10%竹纤维时，纸张的体积电阻率和介电性能与针叶木绝缘纸的性能相当甚至更好，然而，由于竹浆本身灰分高且杂细胞多，添加50%竹纤维时，绝缘纸击穿强度明显下降，说明竹纤维可以较低比例替代部分绝缘木浆。针对竹浆灰分高这一问题，许天蕾等[15]使用盐酸及醋酸镁对竹浆进行纯化处理，并制备了环氧/竹浆纸复合绝缘纸，研究了纯化处理和环氧树脂浸渍处理对纸张绝缘性能和热学性能的影响。结果表明，纯化后竹浆灰分从0.55%下降至0.30%，降低了45.5%，同时，纯化后竹浆绝缘纸的介电损耗和交流击穿强度分别为0.4%和53.95 kV/mm，接近甚至优于木浆绝缘纸。李盛世[16]采用硫酸和柠檬酸处理竹浆以降低灰分，采用纯化后的电子级竹浆制备绝缘纸，电子级竹浆灰分仅为0.09%，当电子级竹浆打浆度为85 °SR时，电子级竹浆绝缘纸击穿强度和介质损耗分别为50.7 kV/mm和0.161%。针对竹浆杂细胞多这一问题，张宁等[17]对漂白硫酸盐竹浆进行了筛分，得到不同纤维长度的竹浆，对比了不同纤维长度竹绝缘纸的性能。研究表明，孔径75 μm的筛网无法筛除竹浆中的微细纤维和杂细胞，导致绝缘纸的力学性能低于孔径500、270和150 μm筛网筛分后制备的竹浆绝缘纸。

综上所述，竹纤维在绝缘纸领域具有巨大的潜力，但由于竹材有杂细胞且灰分较高，因此在应用过程中需要采用纯化技术和筛分技术对竹浆进行处理。

1.2　麻类纤维和叶部纤维

麻类纤维的常见原料是红麻和剑麻，而马尼拉麻是叶部纤维的主要原料。红麻纤维的纤维长度为2.35 mm，剑麻纤维的综纤维素含量为78%，木质素含量低。马尼拉麻细胞壁相对较薄，纤维的粗细均匀，并且具有良好的韧性和强度，木质素含量也相对较低[

18]，可以满足绝缘纸的机械性能要求。然而，麻类纤维灰分普遍在1.26%~5.15%，纯化困难，成本高且供应量不稳定，规模化生产难度较大[19]。

肖大锋[

20]探索了麻浆的制备技术，发现使用低碱量长时间蒸煮方法所得的浆料得率较高，粗渣较少；再对所得浆料用硫酸盐进行纯化处理，但最终得到的麻浆卡伯值较高。为得到更高纯度的麻浆，需要对经过预处理的麻浆进行深度纯化，去除其中的杂质，并降低打浆损耗。在此基础上，张诚[21]使用浓硫酸处理、清水置换洗涤、碱处理三步法对麻浆进行了处理，研究了加碱量和置换次数对洗涤效果的影响。结果表明，处理后麻浆灰分仅为0.08%，介电损耗为3.69%，电气性能明显提升。麻浆可作为增强材料与木浆配比制备电解电容器纸，添加12%麻浆制备的绝缘纸抗张强度和击穿强度分别达0.78 kN/m和18.33 kV/mm[22]。

1.3　棉浆纤维

棉浆具有纤维强度高、长度长、纤维素聚合度高等优点，已广泛应用于生产高强度纸、高孔隙率纸及证券纸等多种特种纸，在卫生用纸、绝缘和加固用纤维材料等中也有所涉及，是优质纤维素原料。与木材制浆相比，棉短绒制浆工艺简单、流程短、消耗的能源和化学试剂少、产生的环境污染少，具有一定的制浆优势[

23]。

刘桂德[

24]制备了不同配比的木浆/棉浆复合绝缘纸，随着棉浆含量的逐渐增加，绝缘纸的紧度逐渐降低，导致绝缘纸的机械性能和电学性能降低，若要满足绝缘纸的性能要求，棉浆配比则不得超过30%。在此基础上，霍上元等[25]研究了棉浆添加量对纤维素绝缘纸性能的影响，并制备了绝缘纸成形件。结果表明，添加25%棉浆制备的绝缘纸的撕裂指数和电气强度分别为21.36 mN·m2/g和57.90 kV/mm，基本满足绝缘纸的性能要求，且具有更好的柔性和吸油性。以上研究表明，棉浆纤维可以部分替代木纤维制备纤维素绝缘纸，缓解木材短缺问题，同时，棉浆纤维的加入可以提升纤维素绝缘纸的柔韧性，使其在后续加工过程中的可操作性提升，为拓展棉浆纤维在绝缘纸中的应用提供了新的可能。纤维原料的特点见表1。

表1  纤维原料的特点[12，26-27]
Table 1  Characteristics of fiber raw materials[12, 26-27]
纤维特性纤维长度/mm纤维宽度/μm壁腔比纤维素含量/%灰分/%
木纤维 ~1 <20 0.21~0.25 40~53 0.27~0.57
竹纤维 1.0~1.5 10~20 4~9 44~53 1.03~1.93
麻类纤维 8~40 8.8~25.0 0.84~1.35 65~82 1.26~5.15
棉纤维 10~40 12~38 0.28~2.70 95~97 0.1~0.2

2 新型增强材料

随着电网的不断发展，对纤维素绝缘纸的介电性能[

28]、耐老化性能[29]和力学性能[30]提出了更高的要求，因此在纤维素绝缘纸中加入增强材料也成为该领域的研究热点之一。

2.1　新型纳米粒子

纳米材料是指至少在一个维度上达到纳米级别（1~100 nm）的材料。近几年，通过在绝缘纸中加入纳米材料，增强绝缘纸的介电性能已逐渐成为研究的热点之一。目前在绝缘纸中添加的纳米粒子主要包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝等[

31]。

2.1.1　纳米碳化硅

纳米碳化硅（SiC）具有低介电损耗、优异热稳定性和低介电常数。在增强绝缘纸电学性能方面，Chen等[

32]将纳米SiC加入绝缘纸中，发现纤维素绝缘纸的直流电场分布变得更为均衡，电导率随着纳米SiC掺杂比例的上升而呈现指数增长，然而其相对介电常数仅略有上升。在增强绝缘纸力学、导热性能方面，Zhang等[33]发现纳米SiC具有较大的比表面积，不仅能与纤维素紧密结合，还能填补纤维间的孔隙，构建导热网络，显著加快绝缘纸内部的传热速率，改善局部过热的问题。与纯纤维素绝缘纸相比，加入9%纳米SiC制备的复合绝缘纸的导热系数和拉伸强度分别增加了44.3%和42.8%。以上研究表明，加入纳米SiC可以显著提升绝缘纸的机械强度和热学特性，这为其在绝缘纸领域的应用开辟了新的途径。

2.1.2　纳米氮化硼

纳米氮化硼（BN）具有粒径小、比表面积大、吸湿性好、化学性质稳定、导热系数高、相对介电常数低等特点。然而，纳米BN存在分散性较差、易团聚的问题。针对该问题，Yang等[

34]发现纳米纤维素不仅可以作为纤维素与纳米BN之间的桥梁，而且在一定程度上可以抑制纳米BN的团聚现象。添加30%纳米BN时，复合绝缘纸的热导率为0.376 W/m·K，比纯纤维素绝缘纸提高了85.2%，但绝缘纸的电学性能改善不大。在此基础上，Wei等[35]固定纳米纤维素添加量为20%（相对于绝缘纸定量），进一步研究了纳米BN的含量对绝缘纸机械和电学性能的影响。加入12%纳米BN制备的复合绝缘纸的抗拉强度达68.93 MPa，介电常数和介电损耗分别为2.41和0.23%，与纯纤维素绝缘纸相比分别降低了42.89%和70.60%，击穿强度较纯纤维素绝缘纸提高15.63%。以上研究结果表明，纳米BN在增强纤维素绝缘纸机械、热学和电学性能领域表现出一定的发展潜力。

2.1.3　纳米氧化铝

纳米氧化铝（Al2O3）因其出色的耐热特性、高电阻率和低介电常数，在开发新型的复合绝缘材料时具有一定优势。目前，纳米Al2O3主要用于提升纤维素绝缘纸的耐老化性能。鄢水强等[

36]在纤维素绝缘纸中加入了2%纳米Al2O3，研究了在不同热老化阶段复合绝缘纸的电学性能。纳米Al2O3的加入可以使复合绝缘纸的界面极化程度降低，从而降低介电常数和介电损耗。同时，纳米Al2O3的加入可以加快绝缘纸内部热量的传递，改善局部过热情况，因此与纯纤维素绝缘纸相比，复合绝缘纸耐热老化性能更优异。绝缘纸失效形式除热老化失效之外，还包括电老化失效。在之前的研究基础上，莫洋等[37]对复合绝缘纸介电特性和加速电老化进行了研究。相对于纯纤维素绝缘纸，加入2%纳米Al2O3的复合绝缘纸在介电常数和介质损耗方面均表现得更为优异，同时，其抗电老化特性更为突出，使用寿命提高了20%。因此，纳米Al2O3不仅可以提升绝缘纸的耐热老化性能，而且对绝缘纸的耐电老化性能也有一定程度的提升。

2.1.4　纳米二氧化钛

纳米二氧化钛（TiO2）具有良好的化学稳定性、优异的热稳定性及较大的比表面积。叶敬[

38]研究了纳米TiO2的粒径和用量对复合纤维素绝缘纸性能的影响。通过加入纳米TiO2，复合绝缘纸的表面微观结构有一定的改善，减少了复合绝缘纸中陷阱的数量，并延缓了电老化进程。为了进一步探究纳米TiO2在电热复合老化条件下对复合绝缘纸性的影响，刘道生等[39]制备了不同掺杂比例的纳米TiO2复合绝缘纸。结果表明，加入适量的纳米TiO2可以填补纸张表面孔隙，使表面更加光滑紧致，但过量纳米TiO2会在纸张表面产生团聚，导致发生局部放电和击穿现象，加入质量分数1%纳米TiO2复合绝缘纸的耐电热老化性能最好。因此，纳米TiO2在增强纤维素绝缘纸耐电、热和电热复合老化性能方面具有显著的效果，但纳米TiO2易团聚，会导致发生局部放电和击穿现象，影响绝缘纸性能。

2.1.5　纳米二氧化硅

纳米二氧化硅（SiO2）具有表面能高、粒径小及比表面积大等特点。但其高比表面积容易导致聚集，从而引发局部击穿和放电现象。因此，对纳米SiO2进行表面处理成为制备纤维素绝缘纸的关键技术之一。张福州等[

40]使用苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮对纳米SiO2进行了表面改性得到低介电纳米SiO2，并制备添加有不同含量纳米SiO2的复合绝缘纸。结果表明，与纯纤维素绝缘纸相比，复合绝缘纸的介电常数下降了34%，油纸复合绝缘系统的整体击穿电压提高了15.5%。在此基础上，为进一步改善纳米SiO2比表面积对纸张性能的影响，姜楠等[41]先对纳米SiO2进行羟基化改性，再用硅烷偶联剂修饰。改性后纳米SiO2复合绝缘纸的体积电阻率和击穿场强分别达17.45×109 Ω·m和18.35 kV/mm，明显优于纯纤维素绝缘纸和未改性纳米SiO2复合绝缘纸。以上结果表明，对纳米SiO2进行表面修饰是用其作为增强材料必须要考虑的问题，改性纳米SiO2可以改善其团聚现象，进一步提升复合绝缘纸的性能。

2.1.6　玄武岩纳米片

玄武岩纳米片是以高品质的天然玄武岩矿石为原料，经过高温融化、澄清、均化成形和筛选等加工技术制成的二维片状材料。玄武岩纳米片中的SiO2、Al2O3使其不仅具有良好的绝缘性能，并且具有优异的耐酸碱和耐腐蚀性能，其工作温度范围为-200~1 100 ℃，可以适应应用过程中的大温差及恶劣环境[

42]。目前，玄武岩纳米片的剥离方法包括化学机械法[43]、质子化剥离法[44]、插层剥离法[45]及离子交换法[46]等。

Ji等[

47]通过化学法和机械法相结合的方法，用玄武岩纳米片制备得到高径厚比的玄武岩纳米片，并将其作为增强材料制备了玄武岩纳米片/芳纶纳米纤维复合绝缘纸。研究表明，玄武岩纳米片可以通过羟基相互作用与分散的芳纶纳米纤维形成化学键，与纯芳纶纳米纤维绝缘纸相比，复合绝缘纸的拉伸强度和击穿强度达269.40 MPa和77.91 kV/mm，分别提高了87%和133%。用羟基化玄武岩纳米片和芳纶纳米纤维作为增强材料制备悬浮液，将其涂布在纤维素纸表面得到复合纸。结果表明，添加5%羟基化玄武岩纳米片制得的复合纸的拉伸强度和击穿强度分别为23.15 MPa和20.14 kV/mm，与纯纤维素纸相比，分别提高了229%和145%[48]。玄武岩纳米片与芳纶纳米纤维涂布后，纸张的电学、力学性能的提升为玄武岩纳米片增强纤维素绝缘纸性能提供了一定的思路，为扩展玄武岩纳米片的应用领域提供了新的方向。

综上所述，纳米粒子的加入可以改善纤维素绝缘纸的微观形貌，对绝缘纸的电学性能均有一定提升，但由于纳米粒子普遍存在团聚的问题，导致产生局部缺陷，无法兼顾机械、热学性能，同时可作为增强材料的纳米粒子的种类较少。因此，未来研究过程中，可以通过开发新型纳米粒子或复合型纳米粒子来提升纤维素绝缘纸整体性能。

2.2　新型纤维增强材料

由于传统纤维素绝缘纸的耐热温度最高为105 ℃，要想提升绝缘纸的耐温等级，还可以加入高性能有机合成纤维或无机矿物纤维来增强绝缘纸的性能。

2.2.1　玄武岩纤维

玄武岩纤维是以玄武岩矿石为原料，通过清洗、粉碎和熔融后，经铂铑合金漏钣拉制而得到的一种高性能无机纤维[

49]。玄武岩纤维具有优异的隔音和隔热性、良好的机械强度及优异的耐酸碱性能、良好的电绝缘性，且易于加工。此外，玄武岩纤维在生产过程中不添加任何添加剂，对环境和生态无害，被称为绿色纤维[50]。

玄武岩纤维易产生静电，在水中的分散性差。针对该问题，可使用无机酸调节悬浮液的pH值，当pH值为4~5时，玄武岩纤维的分散性得到显著改善[

51]。王淼林等[52]利用玄武岩纤维作为增强材料，并通过湿法造纸的方法，成功制备了芳纶与玄武岩的复合绝缘纸。复合绝缘纸的热稳定性和胶液渗透性随着玄武岩纤维含量的增加而提高；当玄武岩纤维占比达50%时，复合绝缘纸的抗张强度达到了1.67 MPa，同时，复合绝缘纸的击穿强度保持稳定。由以上研究可以看出，玄武岩纤维可以在保持击穿电压不下降的同时，增强芳纶绝缘纸的力学性能和热学性能。目前，将玄武岩纤维作为增强材料提升纤维素绝缘纸性能的研究较少，具有一定的应用前景。

2.2.2　聚酰亚胺纤维

聚酰亚胺纤维是化学结构中包含酰亚胺环和芳杂环等刚性共轭结构的一种新型高性能有机纤维，具有优越的机械性能、耐高低温性能、耐化学性能及良好的介电性能等，因此在电力、微电子、工程和航空航天等领域应用十分广泛。

Wei等[

53]首次将聚酰亚胺纤维作为增强纤维加入纤维素绝缘纸中，并研究了纳米SiO2的添加量对聚酰亚胺/纤维素绝缘纸的性能影响，研究表明，过量纳米SiO2会产生团聚，导致局部放电和击穿现象；加入3%纳米SiO2的复合绝缘纸抗拉强度提高26.24%，介电常数降和介电损耗分别为2.39和0.2%，交流击穿强度提高了26.82%。为了进一步确定聚酰亚胺纤维作为增强材料对纤维素绝缘纸力学、电学和热学性能的影响，Wei等[54]发现，添加6%聚酰亚胺纤维后，与纯纤维素绝缘纸相比，复合纤维素绝缘纸的拉伸强度提高了26.24%，玻璃化转变温度从113.4 ℃上升至124.7 ℃，介电常数从4.22降低至3.25，介电损耗降低了58.33%，击穿强度提高了30.35%。这表明聚酰亚胺纤维在纤维素绝缘纸领域具有一定的发展前景，但由于聚酰亚胺纤维与纤维素的相容性较差，导致添加量过高时纤维素绝缘纸的力学性能发生明显的下降，未来可以通过对聚酰亚胺纤维进行表面改性来改善二者的相容性，开发出具有更高性能的新型纤维素绝缘纸。

2.2.3　纳米纤维素

根据纳米纤维素的尺寸和生产工艺，可以将其分为纳米微晶纤维素、纤维素纳米纤丝以及细菌纤维素3类[

55]。纳米纤维素是天然纤维的产物，其具有比表面积大、机械强度高、生物降解性好等特性[56]。与无机纳米粒子相比，纳米纤维素与纤维素的结合更为紧密，并且具有更好的相容性。

在提升绝缘纸电学性能方面，Huang等[

57]将未改性的纳米原纤化纤维素、阳离子纳米原纤化纤维素、阴离子纳米原纤化纤维素和纤维素纳米晶体作为增强材料，研究了纳米纤维素的处理条件对绝缘纸绝缘性能的影响。结果表明，阳离子纳米纤维素复合绝缘纸的性能最佳，其拉伸强度和交流击穿强度分别为136 MPa和13.5 kV/mm，分别提升了19.9%和21.5%。Zhang等[58]在研究增强绝缘纸的热力学特性时，成功制备了掺杂不同纳米原纤化纤维素含量的复合绝缘纸。结果表明，纳米原纤化纤维素填充了绝缘纸的内部孔隙，增加了氢键的含量，有效地提升了绝缘纸在热力学方面的性能，加入15%纳米原纤化纤维素时的复合绝缘纸拉伸强度为58.1 MPa，与纯纤维素绝缘纸相比提高了34.5%，导热系数提高了28.44%。以上研究表明，纳米纤维素的加入可以提升纤维素之间的界面结合力，从而提升纤维素绝缘纸的机械、电学和热学性能。

2.2.4　芳纶纤维

芳纶纤维是另一种高性能有机纤维。可分为芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维、芳纶浆粕和芳纶纳米纤维。芳纶纤维展现出了卓越的阻燃、电绝缘、耐高温及化学稳定的特性，在航空、军事、电子通信和造纸等多个领域中得到了广泛的应用[

59]。

徐振等[

60]将芳纶沉析纤维作为增强纤维加入阔叶木浆中，制备了不同间位芳纶沉析纤维含量的复合纤维素绝缘纸。结果表明，复合纸的抗张指数随芳纶沉析纤维含量的提升而先上升后下降，当加入30%的芳纶沉析纤维后，复合纸的抗张指数达14.9 N·m/g。与此同时，芳纶纤维优异的热稳定性也提升了复合纤维素纸的热稳定性。但芳纶纤维的表面极性基团相对较少，这使得其与纤维素的相容性不佳，从而降低其机械强度。因此Mo等[61]在针叶木浆中加入低温等离子法处理后的芳纶浆粕，使其表面极性基团暴露，同时加入纳米纤维素来增强纤维网络的界面结合能力，改善力学性能下降的问题，复合绝缘纸的介电常数和介电损耗与纯纤维素绝缘纸相比分别下降了29.6%和43.2%，芳纶浆粕的引入降低了复合纸的极化率，从而降低了其介电常数和损耗，含纳米纤维素的复合纸比不含纳米纤维素复合纸的抗张强度提升了29.5%。

图1  纤维增强材料

Fig. 1  Fiber reinforced materials

芳纶纳米纤维具有高比表面积、长径比大、强度高以及热稳定性优异等特点，在增强材料、能源设备、绝缘领域和吸附材料等多个方面的应用十分广泛[

62]。Yang等[63]将芳纶纳米纤维作为增强材料分别以直接加入、原位生长、涂布3种方式加入棉纤维素纸中，研究发现，将芳纶纳米纤维制备为悬浮液涂布在纤维素纸表面，使其更加光滑紧密，界面结合较好，添加1.5%芳纶纳米纤维增强纤维素纸的抗张指数达79.1 N·m/g。将芳纶纳米纤维作为的增强材料与纤维素共混，可实现纤维原位质子化还原及高效复合，得到兼备高比表面积、优异机械强度和耐温性能的复合纤维，并制备了复合纤维素纸[64]。

综上所述，芳纶纤维由于表面极性基团少，与纤维素相容性较差，因此需要对芳纶纤维进行表面改性，增强界面结合力。芳纶纳米纤维作为增强纤维加入纤维素纸中使纸张表面更加致密，对纤维素纸张的力学性能有一定的提升。芳纶纳米纤维自身具有优异的绝缘性能，因此将其作为增强材料增强纤维素绝缘纸的力学性能和绝缘性能具有一定的研究前景。

3 结语

随着国家电网建设的不断发展，对电力变压器用纤维素绝缘纸的需求不断提高。未来开发新型纤维素绝缘纸对保障电力设备国有化具有重要意义。本文从新型纤维原料和新型增强材料2个方面总结了纤维素绝缘纸的研究现状。在新型纤维原料方面，采用竹纤维、麻纤维、棉纤维取代或部分替代木材纤维取得了一定的成效，但浆料的灰分和杂细胞含量较高，导致制浆时纯化难度较大；新型增强材料在增强绝缘纸机械、电学、热学性能方面表现出巨大的应用潜力，但纳米材料分散性较差导致单一纳米材料不能实现纤维素绝缘纸整体性能的提升。提升现有纤维原料纯化技术的高效性并改善增强材料与纤维素的相容性是目前需要解决的关键技术难题，此外，开发新型增强材料或对现有增强材料进行混合使用也是值得关注的方向。

参 考 文 献

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