[发明专利]一种具有自生热修复功能的电缆材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有自生热修复功能的电缆材料及制备方法，属于绝缘材料技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种具有自生热修复功能的电缆材料的制备方法。该方法先利用脲醛树脂制备内外层分别包覆铵盐、亚硝酸盐的双层结构微胶囊，再在其表面孔穴填充吸附低熔点的热塑性聚合物，均匀分散于基体树脂中得到具有自生热修复功能的电缆材料。该材料在电缆内产生缺陷时，微胶囊破裂释放出铵盐、亚硝酸盐进行自生热反应，使得低熔点热塑性聚合物流动从而填充、粘合微裂纹，实现自修复。

技术领域

本发明涉及一种具有自生热修复功能的电缆材料及制备方法，属于绝缘材料技术领域。

背景技术

交联聚乙烯绝缘(XLPE)电缆广泛应用于电力、建筑、工矿、冶金、石油、化工、交通等部门，已完全替代了油浸纸绝缘电缆和部分替代了聚氯乙烯绝缘电力电缆。随着电缆运行年限的增加，聚乙烯、硅橡胶、环氧树脂等高分子及其复合材料在使用过程中，其内部不可避免的会产生以电树和水树为代表的微缺陷，这些微缺陷进一步发展将导致材料绝缘老化和破坏，引起绝缘失效和设备故障。水树主要是由纳米级通道和微米级孔洞构成的亲水性树枝状绝缘缺陷，其在过电压的作用下将可能引发电树，造成不可逆的绝缘破坏，并最终导致电缆绝缘失效。

在以往应用中，电缆绝缘中由水树枝引发的电树枝，可以水树枝状态时对其进行一定程度的修复，主要采用干燥N2、憎水性化合物和硅氧烷三种材料作为修复介质对绝缘强度下降的电缆进行人为修复以延长电缆的使用寿命。这些传统方法需要大量的人工干预、资源消耗大、效果不佳，且无法修复电树枝引发的绝缘缺陷。而在电缆绝缘中添加其他材料抑制电树枝发展的技术也因无法根本上修复电树枝缺陷并未得到广泛应用。

因此 ,如果能够使高分子材料具有自修复的功能，即可在水树或电树枝发展的初期解决上述问题，显著延长电缆绝缘材料的使用寿命，提高产品的可靠性和安全性。

申请号为201710259586.7的发明专利公开了一种无机纳米粒子复合硅氧烷的交联聚乙烯电缆修复液及其制备方法，在纳米二氧化钛颗粒表面引入乙烯基团，之后与纳米三氧化二铝、纳米二氧化硅、纳米氧化锌无机纳米粒子与有机溶剂混合组成纳米分散液；之后在硅氧烷修复液的基础上，选用具有水解生成纳米金属氧化物能力的钛酸酯类催化剂，与纳米分散液混合分散组成电缆修复液。本发明修复液与传统的硅氧烷修复技术相比，对电缆绝缘缺陷进行填充修复时间短、安全稳定，修复效果显著，能够抑制水树和缺陷的进一步生长。该材料能够抑制水树缺陷的进一步生长，但是，对于以电树枝为代表的缺陷，其修复能力不佳。

申请号为201710016759.2的发明专利公开了一种早期电树枝缺陷自修复的电缆绝缘材料的制备方法，该电缆绝缘材料是一种复合材料，将1wt％～3wt％含液态修复剂的微胶囊与低密度聚乙烯基料共混，再加入0.02wt％～0.05wt％的Grubbs催化剂，通过挤出机挤出并冷却，干燥后得到自修复电缆绝缘材料；所述含液态修复剂的微胶囊为脲醛树脂包覆双环戊二烯纳米微胶囊。通过修复剂与埋藏在基体内的催化剂之间的化学反应修复早期电树枝缺陷，保证电缆材料的绝缘强度无明显下降。该材料还具有制备简单、修复效率高、可长期保持等特点，可广泛应用于电缆的电气绝缘层，能够有效地延长电缆绝缘材料的使用寿命和使用稳定性。该材料仅能修复电树枝引发的绝缘缺陷，对于水树缺陷，修复能力不佳，且该材料修复时，依赖于Grubbs催化剂，该催化修复几率仅有75%左右，无法达到百分百的自修复能力。