1960 年美国杜邦公司研制生产出了属H 级绝缘的耐高温材料诺梅克斯纤维纸(Nomex 绝缘纸)。1967 年真正形成了Nomex 绝缘纸工业化生产规模。
由于Nomex 绝缘纸的出现,在电工用耐高温绝缘材料领域引起了一场变革。Nomex 绝缘纸是以聚间苯二甲酰间苯二胺短纤维和沉析纤维(也即浆粕) 为原料,采用斜网成型湿法抄纸,随后干燥热轧得到Nomex 绝缘纸。聚间苯二甲酰间苯二胺是由酰胺键间芳香环所构成的线性大分子,其短纤维提供机械强度;沉析纤维提供介电强度,起填充剂和胶黏作用。沉析纤维是Nomex 绝缘纸的重要原料,也是生产Nomex 绝缘纸的一个重大难点。
Nomex 绝缘纸广泛应用于F、H 级电机,具有良好的热稳定性、电气性能、机械强度、化学兼容性和适应性等特性。Nomex 绝缘纸*重要的特性是长久热稳定性,即使温度超过220℃依然能保持良好的稳定性,在液体冷却介质中高温运行不会裂解,在正常工作状态下,该绝缘纸可耐受180℃温度(变压器中普通绝缘纸为A 级绝缘,耐受温度105℃),在180℃下可使用10 年以上,使用寿命高于工业用有机耐高温纸。Nomex 绝缘纸在200℃ 干热状态下放置1000 h,机械强度保持率为75%;在120℃ 湿热状态下放置1 000 h,机械强度保持率仍有60% 以上;在370 ℃以上分解出少量CO2、CO 和N2气体。
Nomex 绝缘纸的阻燃性很好,极限氧指数(LOI)≥28%,不会在空气中燃烧、熔化或产生熔滴,而只在极高的温度下( > 370℃) 才开始分解。Nomex的阻燃性能是由其自身化学结构决定的,不会随着使用过程的进行而减弱或消失。从分子结构上看,由于聚合物的主链上含有大量芳基,在燃烧时可缩合成芳构型碳,产生的气态可燃性产物少,而碳不仅本身的LOI 值高达65%,而且形成的炭层能覆盖于燃烧着的高聚物表面使火焰熄灭。
Nomex 绝缘纸具有优异的电气特性。与一些常用的绝缘材料相比,Nomex 制品的介电常数为1.5 ~ 2.5,与空气的介电常数接近。当冷却介质为空气时,Nomex 绝缘纸与冷却介质间的电场分布较为均匀,故使用Nomex 制品作绝缘系统的高压电机和变压器具有较高的抗大气过电压和内部过电压能力。结构致密的Nomex 绝缘纸在短时间内可以承受18 ~ 40 kV/mm 的电应力,具体取决于其型号及厚度。在工频电压下,Nomex 绝缘纸具有出色的介电强度,并且介电损耗也较小,故在用作绝缘材料时电机消耗的电量不多,发热量少,可以减少材料因过热而发生的击穿现象,不易老化。
致密的Nomex 绝缘纸强度非常高,且弹性好,较薄级别的产品则具有柔软性。Nomex 绝缘纸的抗撕裂性和耐磨性都很好。Nomex 绝缘纸的分子是由酰胺桥键互相连接的芳基所构成的线性大分子,在其晶体中氢键在两个平面内排列而形成氢键的三维结构。由于较强的氢键作用,使之结构稳定,具有优良的耐化学性,能耐大多数高浓度的无机酸、有机溶剂和化学试剂。
Nomex 绝缘纸广泛地应用在发电机和电动机等转动设备中,其具体应用包括做导线包纸、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。如厚度为0. 18 ~ 0. 38 mm 的Nomex T-410 及T-414 由于柔软易于成型,可方便地插入作为槽绝缘衬;厚度0.51 ~ 0.76 mm 的Nomex 绝缘纸的硬度特别适合于槽楔、顶棒及中棒。
Nomex 绝缘纸应用于发电机和电动机中用作接地绝缘时,可以防止电动机过早损坏及设备停机。由于Nomex 优异的耐热性能,可以使电动机有时由于某些原因而遇到温度大大高于其设定的额定值的情况下仍能保持良好运转。由于Nomex 绝缘纸耐撕裂,可使无规则绕组电动机的槽绝缘衬在线圈绕组和成型时不易受损。
Nomex 绝缘纸广泛地应用于各种变压器,可用作导线包纸、层绝缘、相绝缘、芯线绝缘、线端绝缘、静电环、撑条和垫块等。由于Nomex 具有优异的性能,以Nomex 绝缘的变压器与普通变压器相比,具有很多的优点:
①Nomex 为C 级绝缘材料,可以减少变压器的冷却空间,使变压器的结构更加紧凑,质量相应减少,既降低制造成本,又降低空载损耗;
②普通变压器通过降低基座温度的升高量来补偿运行过程中的热点温度,因而增大了变压器的尺寸,而用Nomex 绝缘的变压器具有很大的温度储备能力来承受热点,增强了变压器承受谐波负载的能力;
③超铭牌额定容量运行能力强,不开裂;
④Nomex优异的抗潮性使其可以在*潮湿的环境中应用;
⑤环保性能好,使用Nomex 绝缘纸的干式变压器燃烧时不会放出有毒或有腐蚀性的气体,在变压器寿命终结后其绝缘材料可处理降解。