[發(fā)明專利]一種用于電氣絕緣的自修復(fù)環(huán)氧樹(shù)脂的制備及修復(fù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811306877.8
• 申請(qǐng)日: 2018-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109354830B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱建坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江市鑫泰絕緣材料有限公司
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08G59/14
• 代理公司: 南京創(chuàng)略知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32358
• 代理人: 閆方圓

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電氣絕緣的自修復(fù)環(huán)氧樹(shù)脂的制備及修復(fù)方法，通過(guò)構(gòu)建自修復(fù)環(huán)氧樹(shù)脂的可逆三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；優(yōu)化絕緣導(dǎo)熱吸波填料表面的改性，并實(shí)現(xiàn)雙重作用；完成本征型自修復(fù)環(huán)氧樹(shù)脂絕緣材料的制備；并通過(guò)微波輻照的方式遠(yuǎn)程使其生熱，實(shí)現(xiàn)非接觸式加熱修復(fù)，能在熱固性環(huán)氧樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中引入可逆共價(jià)鍵，使其作為固體絕緣材料使用到一段時(shí)間之后，只需對(duì)其進(jìn)行加熱處理就可以自動(dòng)修復(fù)其內(nèi)部各類微裂紋，降低擊穿風(fēng)險(xiǎn)，提高其使用壽命。此外，如果能利用電絕緣材料中經(jīng)常使用的絕緣導(dǎo)熱填料，將加熱方式由從外及內(nèi)的直接加熱改為從內(nèi)及外的間接加熱，比如微波加熱等，更可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電絕緣材料的現(xiàn)場(chǎng)快速修復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣設(shè)備絕緣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電氣絕緣的自修復(fù)環(huán)氧樹(shù)脂的制備及修復(fù)方法。

背景技術(shù)

熱固性環(huán)氧樹(shù)脂等因其優(yōu)異的絕緣性能而被廣泛應(yīng)用與電氣設(shè)備的固體絕緣材料。在電氣設(shè)備的生產(chǎn)、運(yùn)輸和運(yùn)行過(guò)程中，在長(zhǎng)期的電、熱以及機(jī)械應(yīng)用作用下，固體絕緣材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生微裂紋等微放電缺陷，長(zhǎng)期的微放電會(huì)引發(fā)電樹(shù)枝的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致絕緣材料的擊穿，在很大程度上縮短了電氣設(shè)備的使用壽命，或者帶來(lái)較高的安全隱患。

為了實(shí)現(xiàn)此類材料的自我修復(fù)，人們首先借鑒了皮膚組織的修復(fù)機(jī)理，將含有修復(fù)劑的微膠囊或者中空微纖維埋入高分子材料內(nèi)部，當(dāng)裂紋刺破微膠囊或微纖維時(shí)，修復(fù)劑如同血液一般被釋出，流入裂紋縫隙后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，對(duì)裂紋進(jìn)行修補(bǔ)。這一概念是由Scott White等人于2001年首先提出的。當(dāng)材料內(nèi)部產(chǎn)生的微裂紋刺破脲醛樹(shù)脂微膠囊時(shí)，釋放出的修復(fù)劑二聚環(huán)戊二烯在催化劑苯基亞甲基雙(三環(huán)己基磷)二氯化釕的作用下發(fā)生聚合反應(yīng)，生成高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)裂紋的自修復(fù)。雖然這種方式可以實(shí)現(xiàn)裂紋的自動(dòng)修復(fù)，但人們?cè)诤罄m(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，它需要使用昂貴的催化劑，可適用的材料體系也不多。同時(shí)，已經(jīng)釋放出修復(fù)劑的微膠囊或微纖維無(wú)法重復(fù)使用，使得修復(fù)次數(shù)很有限，材料性能仍然逐漸降低。同時(shí)對(duì)于絕緣材料而言，修復(fù)劑不一定能完全填充進(jìn)微裂紋中，仍然會(huì)有放電缺陷存在，也會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生影響。

和此類埋植型自修復(fù)高分子材料相比，本征型自修復(fù)材料的特點(diǎn)是對(duì)材料自身化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，在其中引入新型非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵等。在外界能量注入時(shí)可以使得材料分子重新獲得運(yùn)動(dòng)能力，從而對(duì)微裂紋進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)修復(fù)完成后，非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵重新發(fā)生結(jié)合，并不影響材料的使用性能。其中，非共價(jià)鍵包含分子鏈物理擴(kuò)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(lǐng)域。2002年，F(xiàn)red Wudl等人首次提出了在高分子材料內(nèi)部構(gòu)筑可逆共價(jià)鍵的自修復(fù)方式，他們以Diels-Alder反應(yīng)(簡(jiǎn)稱DA反應(yīng))為基礎(chǔ)，將可逆共價(jià)鍵作為可逆交聯(lián)點(diǎn)引入到高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。在材料受熱時(shí)，可逆共價(jià)鍵斷開(kāi)，高分子鏈獲得運(yùn)動(dòng)能力，待裂紋閉合后，可逆共價(jià)鍵隨著溫度降低而重新結(jié)合，使高分子材料恢復(fù)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種利用呋喃環(huán)和馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)之間的DA反應(yīng)構(gòu)建新型高分子可逆網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為制備本征型自修復(fù)高分子材料最有效的手段之一。

針對(duì)上述背景，如何以DA可逆共價(jià)鍵為化學(xué)手段，調(diào)控它在環(huán)氧樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)中的分布，探究其對(duì)材料使用性能和自修復(fù)功能的影響，構(gòu)建新型高分子三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終再通過(guò)DA可逆共價(jià)鍵的重新生成實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂材料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重現(xiàn)、微裂紋的愈合和性能的快速恢復(fù)，是當(dāng)前需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容