[發明專利]一種用于電氣設備絕緣的自修復環氧樹脂的制作方法

有效

• 申請號: 201811306870.6
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109354829B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 朱建坤
• 申請（專利權）人: 鎮江市鑫泰絕緣材料有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08G59/14
• 代理公司: 南京創略知識產權代理事務所(普通合伙) 32358
• 代理人: 閆方圓

本發明公開了一種用于電氣設備絕緣的自修復環氧樹脂的制作方法，通過構建自修復環氧樹脂的可逆三維網絡結構；優化絕緣導熱吸波填料表面的改性，并實現雙重作用；完成本征型自修復環氧樹脂絕緣材料的制備，能在熱固性環氧樹脂網絡結構中引入可逆共價鍵，使其作為固體絕緣材料使用到一段時間之后，只需對其進行加熱處理就可以自動修復其內部各類微裂紋，降低擊穿風險，提高其使用壽命。此外，如果能利用電絕緣材料中經常使用的絕緣導熱填料，將加熱方式由從外及內的直接加熱改為從內及外的間接加熱，比如微波加熱等，更可以實現對電絕緣材料的現場快速修復，不僅在民用領域，同時在國防工業領域具有巨大的應用前景。

技術領域

本發明涉及電氣設備絕緣技術領域，具體涉及一種用于電氣設備絕緣的自修復環氧樹脂的制作方法。

背景技術

熱固性環氧樹脂等因其優異的絕緣性能而被廣泛應用與電氣設備的固體絕緣材料。在電氣設備的生產、運輸和運行過程中，在長期的電、熱以及機械應用作用下，固體絕緣材料內部會產生微裂紋等微放電缺陷，長期的微放電會引發電樹枝的生長，從而導致絕緣材料的擊穿，在很大程度上縮短了電氣設備的使用壽命，或者帶來較高的安全隱患。

為了實現此類材料的自我修復，人們首先借鑒了皮膚組織的修復機理，將含有修復劑的微膠囊或者中空微纖維埋入高分子材料內部，當裂紋刺破微膠囊或微纖維時，修復劑如同血液一般被釋出，流入裂紋縫隙后進行化學反應，對裂紋進行修補。這一概念是由Scott White等人于2001年首先提出的。當材料內部產生的微裂紋刺破脲醛樹脂微膠囊時，釋放出的修復劑二聚環戊二烯在催化劑苯基亞甲基雙(三環己基磷)二氯化釕的作用下發生聚合反應，生成高度交聯的網絡結構以實現裂紋的自修復。雖然這種方式可以實現裂紋的自動修復，但人們在后續研究中發現，它需要使用昂貴的催化劑，可適用的材料體系也不多。同時，已經釋放出修復劑的微膠囊或微纖維無法重復使用，使得修復次數很有限，材料性能仍然逐漸降低。同時對于絕緣材料而言，修復劑不一定能完全填充進微裂紋中，仍然會有放電缺陷存在，也會對電氣設備的使用壽命產生影響。

和此類埋植型自修復高分子材料相比，本征型自修復材料的特點是對材料自身化學結構進行改良，在其中引入新型非共價鍵或共價鍵等。在外界能量注入時可以使得材料分子重新獲得運動能力，從而對微裂紋進行修復。當修復完成后，非共價鍵或共價鍵重新發生結合，并不影響材料的使用性能。其中，非共價鍵包含分子鏈物理擴散與重排、氫鍵作用力、和金屬配位鍵等，主要用于電子皮膚、水凝膠等領域。2002年，Fred Wudl等人首次提出了在高分子材料內部構筑可逆共價鍵的自修復方式，他們以Diels-Alder反應(簡稱DA反應)為基礎，將可逆共價鍵作為可逆交聯點引入到高分子網絡結構中。在材料受熱時，可逆共價鍵斷開，高分子鏈獲得運動能力，待裂紋閉合后，可逆共價鍵隨著溫度降低而重新結合，使高分子材料恢復三維網絡結構。這種利用呋喃環和馬來酰亞胺基團之間的DA反應構建新型高分子可逆網絡結構已經成為制備本征型自修復高分子材料最有效的手段之一。

針對上述背景，如何以DA可逆共價鍵為化學手段，調控它在環氧樹脂網絡中的分布，探究其對材料使用性能和自修復功能的影響，構建新型高分子三維網絡結構，最終再通過DA可逆共價鍵的重新生成實現環氧樹脂材料網絡結構的重現、微裂紋的愈合和性能的恢復，是當前需要解決的問題。

發明內容