[发明专利]紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊及制备方法和应用，属于材料领域。该方法是将表面活性剂和水混合，得到表面活性剂溶液；将TDI预聚体溶解在有机溶剂中，得到溶解后的TDI预聚体溶液；将Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒加入到TDI预聚体溶液中，超声分散均匀；然后加入芯材继续搅拌，得到混合液；将得到的混合液加入到表面活性剂溶液中得到乳液，之后在温度为40～60℃的条件下在乳液中加入1,4丁二醇，65～75℃的条件下反应0.5～1h，反应结束后冷却至室温，洗涤后干燥即得聚氨酯微胶囊。所制备的聚氨酯微胶囊克服了现有微胶囊体系单一触发机制的缺点以及造成基体本征性能下降的不足，为绝缘材料机械损伤与电损伤自修复提供新的思路。

技术领域

本发明属于绝缘材料中新型微纳结构自修复材料制备技术领域，具体涉及一种紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂作为重要的基础绝缘材料，因其制造成本低廉、机械性能良好、绝缘性能优异，被广泛应用于电力装备、电子器件封装、军事航空等领域。然而，其在长期运行过程中会受到电、热、机械等应力的共同作用，不可避免地会在内部产生局部电树枝裂化，导致材料绝缘性能下降甚至提前失效。近年来，学者们尝试通过掺杂纳米颗粒的方式来抑制电树的发展，取得了一定的成效，但遗憾的是，该方法仅能一定程度上延缓电树的起始，一旦树枝产生则会迅速发展，导致材料裂化失效。

受到自然界生物自愈能力的启发，自修复技术引起了学者们的广泛关注。其中微胶囊方法被认为是一种很有前途的修复电损伤的理想方法，但挑战仍然存在，即1.如何实现智能的自我感知和自我触发。现有的微胶囊方案专注于物理损伤修复，依赖于传统的外部刺激，如高温、湿度和pH，这将降低电子的敏感性，甚至导致绝缘腐蚀。2.微胶囊所带来的负面影响，如基体的机械性能和电气性能的恶化，是绝缘材料工业应用中不可避免和不可接受的。3.微胶囊中有害成分的排放严重威胁着人员的健康和电气设备的安全运行(如排放的气体严重影响电气设备中高纯绝缘气体的电气性能)。4.微胶囊广泛且随机地存在于基质中，不能像靶向药物那样有针对性、循序渐进地分布，导致治疗效率低、消耗大、成本高、副作用多。

目前电气领域中针对微胶囊的研究已有一定进展，但针对自修复微胶囊存在的上述问题仍需进一步的研究。因此，研究一种使微胶囊在实现智能自我感知和自我触发功能的同时尽可能减少的对基体的负面影响，且环境友好的实现电树枝损伤和机械损伤靶向自修复的新型微胶囊具有重要意义。

发明内容

本发明是针对上述存在的技术问题提供一种紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊及其制备方法和应用。

一种紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将表面活性剂和水混合，得到表面活性剂溶液；

(2)将TDI预聚体溶解在有机溶剂中，得到溶解后的TDI预聚体溶液；将Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒加入到TDI预聚体溶液中，超声分散均匀；然后加入芯材继续搅拌，得到混合液；将得到的混合液加入到表面活性剂溶液中得到乳液，之后在温度为40～60℃的条件下在乳液中加入1,4丁二醇，65～75℃的条件下反应0.5～1h，反应结束后冷却至室温，洗涤后干燥即得聚氨酯微胶囊。

上述制备方法中：所述的表面活性剂为质量比为4～10：0.1～0.5的阿拉伯胶和十二烷基三甲基溴化铵。

上述制备方法中：表面活性剂、TDI预聚体、Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒、芯材和1,4丁二醇的质量比依次为7～8：8～10：0.3～0.8:25～30：6～7。

上述制备方法中：Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒的制备方法如下：