[发明专利]一种具有机械损伤靶向自愈合性能的环氧树脂复合绝缘材料

说明书

本发明公开了属于一种具有机械损伤靶向自愈合性能的环氧树脂复合绝缘材料的制备方法，属于材料领域。该材料首先称微胶囊分散在环氧树脂中得到混合物，在该混合物中加入甲基六氢苯酐、二亚乙基三胺固化剂和催化剂2,4,6‑三(二甲氨基甲基)苯酚混匀并进行反应；将反应结束的产物真空除气后，倒入不锈钢模具中，利用高密度定向磁场，驱动磁芯微胶囊向易损伤区域运动，20～40分钟后微胶囊迁移完成；移除永磁体后80～100℃下固化1～3h后升温至100～110℃继续固化1～3h，取出环氧树脂复合绝缘片。本发明方法基于环氧树脂复合绝缘材料的自修复性能测试，通过场发射扫描电子显微镜、倒置多光子共聚焦显微镜佐证了其靶向修复机械损伤功能。

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，具体涉及一种具有机械损伤靶向自愈合性能的环氧树脂复合绝缘材料。

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裂化，导致材料绝缘性能下降甚至提前失效。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.现有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.现有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.现有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。

发明内容

针对上述未知领域，提出了一种新型紫外光、湿度和磁场三响应微胶囊/环氧树脂复合材料。在定向磁场的激励下，新型智能微胶囊在环氧树脂的脆弱区域有针对性地迁移并梯度分布。当损伤扩大并打破微胶囊的外壳时，愈合剂自动流出并迅速填充受损的通道。在愈合过程中，利用人工外部紫外线或操作环境中的水分等多种刺激，积极诱导愈合剂固化，从而实现材料损伤的靶向自愈。结果表明，磁感应技术大大提高了微胶囊在脆弱区域的浓度(增加了4倍以上)，从而在不影响基体固有性能。所制备的自修复微胶囊具有柔性的固化激发模式，包括外部人工紫外线和原位水分，实现了对损伤的主动和被动智能修复。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有机械损伤靶向自愈合性能的环氧树脂复合绝缘材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

s1、取微胶囊分散在环氧树脂中得到混合物，在该混合物中加入甲基六氢苯酐、二亚乙基三胺固化剂和催化剂2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚混匀并进行反应；

s2、将s1反应结束的产物真空除气后，倒入不锈钢模具中，利用高密度定向磁场，驱动磁芯微胶囊向易损伤区域运动，20～40分钟后微胶囊迁移完成；

s3、移除永磁体后80～100℃下固化1～3h后升温至100～110℃继续固化1～3h，取出环氧树脂复合绝缘片。

本发明技术方案中：s1的混合物中微胶囊的含量是0.1～10wt％。

本发明技术方案中：环氧树脂、甲基六氢苯酐、二亚乙基三胺固化剂和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚的质量比依次为80～120：70～90：1～10：1～10。

本发明技术方案中：所述的环氧树脂为E51环氧树脂。

本发明技术方案中：微胶囊的制备方法如下：

(1)将表面活性剂和水混合，得到表面活性剂溶液；