CN108822572A - 一种自修复型电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自修复型电缆护套材料及其制备方法，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末30‑70份、纳米铝酸钙粉末20‑40份、超支化聚合物8‑20份、自修复线性聚氨酯1‑5份、环氧树脂2‑8份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊1‑8份、引发剂0.5‑2.5份、交联剂0.5‑2.5份、二甲基甲酰胺10‑20份、纤维原料30‑40重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺2‑8份。本发明制备的电缆护套用自修复材料流动性好，修复时分散性好，在电缆护套破坏时能迅速反应进行修复，修复效率高，能有效延长绝缘材料的使用寿命，提高产品的安全性，制备方法过程简单，原料易得，成本较低，可工业化生产。

Description

一种自修复型电缆护套材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料制备技术领域，具体是一种自修复型电缆护套材料及其制备方法。
背景技术
自修复又称自愈合，是生物的重要特征之一，而当材料当受到外界机械损害后，自修复高分子材料能自行发现裂纹，并通过一定机理将裂纹重新填补，自行愈合。自修复高分子材料具有以下优势：位点专一性，由裂纹引发聚合，针对性强，效率高；自动化，无需人为观测，节省了监测成本；提高材料寿命；消除材料维护成本；为材料智能化提供思路；环境友好性，避免了外加添加剂对环境的影响。现有技术中自修复方法中对修复剂、粘合剂等材料的要求较高，同时制备过程复杂、成本较高，同时，传统的用于电气绝缘的自修复材料一般为纤维材料，其修复中存在着聚合物流动性差、修复次数少、修复效率低，并且使用寿命短而安全性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自修复型电缆护套材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自修复型电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末30-70份、纳米铝酸钙粉末20-40份、超支化聚合物8-20份、自修复线性聚氨酯1-5份、环氧树脂2-8份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊1-8份、引发剂0.5-2.5份、交联剂0.5-2.5份、二甲基甲酰胺10-20份、纤维原料30-40重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺2-8份。
作为本发明进一步的方案：其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末40-60份、纳米铝酸钙粉末25-35份、超支化聚合物12-16份、自修复线性聚氨酯2-4份、环氧树脂3-7份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊3-7份、引发剂1.0-2.0份、交联剂1.0-2.0份、二甲基甲酰胺12-18份、纤维原料32-38重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺3-7份。
作为本发明再进一步的方案：其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末50份、纳米铝酸钙粉末30份、超支化聚合物14份、自修复线性聚氨酯3份、环氧树脂5份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊5份、引发剂1.5份、交联剂1.5份、二甲基甲酰胺15份、纤维原料35重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺5份。
作为本发明再进一步的方案：所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、过氧化苯甲酰(BPO)、过硫酸钾(KPS)、过硫酸铵(APS)中的一种或几种的混合物。
作为本发明再进一步的方案：所述交联剂为三羟甲基丙烷三。
一种自修复型电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
S1:将纳米硅酸钙粉末、纳米铝酸钙粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米微粒；
S2：将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米微粒及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置；
S3：将自修复线性聚氨酯、环氧树脂，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊引发剂和交联剂依次注入步骤S2得到的铸膜液中进行聚合反应而得到聚合物，得到的聚合物沉淀干燥多次；
S4：将第二步得到的聚合物与二苯基亚甲基双马来酰亚胺在进行反应；S5:反应结束后制得的预成品倒入模具中烘干，即得到具有自修复材料。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S3注入物料的同时进行搅拌，且搅拌的温度为80～100℃。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S4所述反应的温度为120～150℃，时间为3～9h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的电缆护套用自修复材料流动性好，修复时分散性好，在电缆护套破坏时能迅速反应进行修复，修复效率高，能有效延长绝缘材料的使用寿命，提高产品的安全性，制备方法过程简单，原料易得，成本较低，可工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种自修复型电缆护套材料，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末30份、纳米铝酸钙粉末20份、超支化聚合物8份、自修复线性聚氨酯1份、环氧树脂2份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊1份、引发剂0.5份、交联剂0.5份、二甲基甲酰胺10份、纤维原料30重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺2份。
所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)和过硫酸铵(APS)的混合物。
所述交联剂为三羟甲基丙烷三。
一种自修复型电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
S1:将纳米硅酸钙粉末、纳米铝酸钙粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米微粒；
S2：将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米微粒及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置；
S3：将自修复线性聚氨酯、环氧树脂，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊引发剂和交联剂依次注入步骤S2得到的铸膜液中进行聚合反应而得到聚合物，得到的聚合物沉淀干燥多次；
S4：将第二步得到的聚合物与二苯基亚甲基双马来酰亚胺在进行反应；S5:反应结束后制得的预成品倒入模具中烘干，即得到具有自修复材料。
所述步骤S3注入物料的同时进行搅拌，且搅拌的温度为80℃。
所述步骤S4所述反应的温度为120℃，时间为3h。
实施例二：
一种自修复型电缆护套材料，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末40份、纳米铝酸钙粉末25份、超支化聚合物12份、自修复线性聚氨酯2份、环氧树脂3份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊3份、引发剂1.0份、交联剂1.0份、二甲基甲酰胺12份、纤维原料32重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺3份。
所述引发剂为偶氮二异庚腈(ABVN)和偶氮二异戊腈的混合物。
所述交联剂为三羟甲基丙烷三。
一种自修复型电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
S1:将纳米硅酸钙粉末、纳米铝酸钙粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米微粒；
S2：将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米微粒及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置；
S3：将自修复线性聚氨酯、环氧树脂，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊引发剂和交联剂依次注入步骤S2得到的铸膜液中进行聚合反应而得到聚合物，得到的聚合物沉淀干燥多次；
S4：将第二步得到的聚合物与二苯基亚甲基双马来酰亚胺在进行反应；S5:反应结束后制得的预成品倒入模具中烘干，即得到具有自修复材料。
所述步骤S3注入物料的同时进行搅拌，且搅拌的温度为85℃。
所述步骤S4所述反应的温度为125℃，时间为4h。
实施例三：
一种自修复型电缆护套材料，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末50份、纳米铝酸钙粉末30份、超支化聚合物14份、自修复线性聚氨酯3份、环氧树脂5份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊5份、引发剂1.5份、交联剂1.5份、二甲基甲酰胺15份、纤维原料35重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺5份。
所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)和偶氮二异戊腈的混合物。
所述交联剂为三羟甲基丙烷三。
一种自修复型电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
S1:将纳米硅酸钙粉末、纳米铝酸钙粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米微粒；
S2：将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米微粒及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置；
S3：将自修复线性聚氨酯、环氧树脂，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊引发剂和交联剂依次注入步骤S2得到的铸膜液中进行聚合反应而得到聚合物，得到的聚合物沉淀干燥多次；
S4：将第二步得到的聚合物与二苯基亚甲基双马来酰亚胺在进行反应；S5:反应结束后制得的预成品倒入模具中烘干，即得到具有自修复材料。
所述步骤S3注入物料的同时进行搅拌，且搅拌的温度为90℃。
所述步骤S4所述反应的温度为130℃，时间为5h。
实施例四：
一种自修复型电缆护套材料，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末60份、纳米铝酸钙粉末35份、超支化聚合物16份、自修复线性聚氨酯4份、环氧树脂7份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊7份、引发剂2.0份、交联剂2.0份、二甲基甲酰胺18份、纤维原料38重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺7份。
所述引发剂为偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、过氧化苯甲酰(BPO)、过硫酸钾(KPS)和过硫酸铵(APS)的混合物。
所述交联剂为三羟甲基丙烷三。
一种自修复型电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
S1:将纳米硅酸钙粉末、纳米铝酸钙粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米微粒；
S2：将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米微粒及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置；
S3：将自修复线性聚氨酯、环氧树脂，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊引发剂和交联剂依次注入步骤S2得到的铸膜液中进行聚合反应而得到聚合物，得到的聚合物沉淀干燥多次；
S4：将第二步得到的聚合物与二苯基亚甲基双马来酰亚胺在进行反应；S5:反应结束后制得的预成品倒入模具中烘干，即得到具有自修复材料。
所述步骤S3注入物料的同时进行搅拌，且搅拌的温度为95℃。
所述步骤S4所述反应的温度为140℃，时间为7h。
实施例五：
一种自修复型电缆护套材料，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末70份、纳米铝酸钙粉末40份、超支化聚合物20份、自修复线性聚氨酯5份、环氧树脂8份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊8份、引发剂2.5份、交联剂2.5份、二甲基甲酰胺20份、纤维原料40重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺8份。
所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、过氧化苯甲酰(BPO)、过硫酸钾(KPS)、过硫酸铵(APS)的混合物。
所述交联剂为三羟甲基丙烷三。
一种自修复型电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
S1:将纳米硅酸钙粉末、纳米铝酸钙粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米微粒；
S2：将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米微粒及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置；
S3：将自修复线性聚氨酯、环氧树脂，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊引发剂和交联剂依次注入步骤S2得到的铸膜液中进行聚合反应而得到聚合物，得到的聚合物沉淀干燥多次；
S4：将第二步得到的聚合物与二苯基亚甲基双马来酰亚胺在进行反应；S5:反应结束后制得的预成品倒入模具中烘干，即得到具有自修复材料。
所述步骤S3注入物料的同时进行搅拌，且搅拌的温度为100℃。
所述步骤S4所述反应的温度为150℃，时间为9h。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种自修复型电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末30-70份、纳米铝酸钙粉末20-40份、超支化聚合物8-20份、自修复线性聚氨酯1-5份、环氧树脂2-8份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊1-8份、引发剂0.5-2.5份、交联剂0.5-2.5份、二甲基甲酰胺10-20份、纤维原料30-40重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺2-8份。
2.根据权利要求1所述的自修复型电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末40-60份、纳米铝酸钙粉末25-35份、超支化聚合物12-16份、自修复线性聚氨酯2-4份、环氧树脂3-7份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊3-7份、引发剂1.0-2.0份、交联剂1.0-2.0份、二甲基甲酰胺12-18份、纤维原料32-38重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺3-7份。
3.根据权利要求1所述的自修复型电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：纳米硅酸钙粉末50份、纳米铝酸钙粉末30份、超支化聚合物14份、自修复线性聚氨酯3份、环氧树脂5份，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊5份、引发剂1.5份、交联剂1.5份、二甲基甲酰胺15份、纤维原料35重量份、二苯基亚甲基双马来酰亚胺5份。
4.根据权利要求1所述的自修复型电缆护套材料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、过氧化苯甲酰(BPO)、过硫酸钾(KPS)、过硫酸铵(APS)中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的自修复型电缆护套材料，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷三。
6.如权利要求1-5所述的自修复型电缆护套材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将纳米硅酸钙粉末、纳米铝酸钙粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米微粒；S2：将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米微粒及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置；S3：将自修复线性聚氨酯、环氧树脂，聚苯胺包覆海藻酸钠微胶囊引发剂和交联剂依次注入步骤S2得到的铸膜液中进行聚合反应而得到聚合物，得到的聚合物沉淀干燥多次；S4：将第二步得到的聚合物与二苯基亚甲基双马来酰亚胺在进行反应；S5:反应结束后制得的预成品倒入模具中烘干，即得到具有自修复材料。
7.根据权利要求6所述的自修复型电缆护套材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3注入物料的同时进行搅拌，且搅拌的温度为80～100℃。
8.根据权利要求6所述的自修复型电缆护套材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4所述反应的温度为120～150℃，时间为3～9h。
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