一种自修复超分子绝缘材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及绝缘材料领域，尤其涉及一种自修复超分子绝缘材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 伴随着现代电力、电子设备的高速进步，相应的高容量、低损耗的输电技术也受到 越来越大的重视。电缆绝缘材料是输电线缆的重要组成部分，起着隔离线芯、屏蔽及均匀电 磁场、安全防护等重要作用。电缆绝缘材料通常由聚合物材料构成，其使用寿命很大程度上 决定了电缆的服役寿命。近年来，超分子材料以其优异的性能在众多领域获得了广泛应用。 超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组成复杂的、有 组织的聚集体，并保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性。超分子间存在 的非共价作用力导致分子聚集，从而使得聚集体具有某种特定的性质和功能。现有技术可 以通过分子间相互作用，例如氢键、静电相互作用、电荷转移作用等非共价作用的加和以及 协同来制备超分子功能材料。由于非共价键的选择性、可逆性、协同性和动态特征，超分子 聚合物可实现单体一聚合物的互相转变，所以，分子间具有非共价相互作用的超分子材料 一般都具有可自修复的功能，其优势在于可以实现材料的多次修复。自修复材料的重要性 在于可延长材料的使用寿命，可以在材料的使用过程中修补材料，尤其是在人不可及的地 方如空间站或恶劣条件、腐蚀、辐射环境下，更需要材料具备自修复的功能。
[0003] 当前电力、电子技术的发展迫切需要一种制备简单、常温下能够实现损伤自修复 的绝缘材料。而传统的自修复高分子材料通常采用包埋含油愈合试剂的微胶囊的方法来实 现，这种自修复材料的制备过程比较繁琐，反应条件苛刻，材料纯度要求高，修复条件要求 车父尚且无法实现多次修复，并且介电性能也有待提尚。
【发明内容】
[0004] 为了解决以上技术问题，本发明提出了一种可室温自修复的超分子绝缘材料及其 制备方法。
[0005] 本发明的自修复超分子绝缘材料的制备方法包括如下步骤:步骤一，将二聚酸与 多元胺混合，并向其中加入纳米粒子，在160 °C下持续搅拌24小时，生成纳米粒子均勾分散 的聚酰胺，反应结束后，将反应温度降到140°C;步骤二，在含有纳米粒子的聚酰胺中加入尿 素，将两者搅拌反应，反应时间控制在30分钟，由此得到所述的自修复超分子绝缘材料。
[0006] 优选地，在所述步骤一和所述步骤二中，所述搅拌的转速为1500rpm。
[0007] 优选地，在所述步骤一中，反应过程中持续通入N2。
[0008] 优选地，所述多元胺为二乙基三胺。
[0009] 优选地，所述纳米粒子选自二氧化娃、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、钛酸钡、钛酸锁 钡、钛酸铜钙、氧化铝组成的组。
[0010]优选地，所述二聚酸中的二聚体含量为80%，三聚体的含量为12%。
[0011]本发明的自修复超分子绝缘材料，是首先将二聚酸与多元胺混合，并向其中加入 纳米粒子，生成纳米粒子均匀分散的聚酰胺，然后在含有纳米粒子的聚酰胺中加入尿素，将 两者搅拌反应，最终生成所述的自修复超分子绝缘材料。
[0012] 本发明的可自修复的超分子绝缘材料，其用途为粘合剂，绝缘材料，电缆，管道，涂 料及添加剂。
【附图说明】
[0013] 包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的 示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
[0014] 图1示出刻刀划痕愈合前的超分子绝缘材料；
[0015] 图2示出刻刀划痕愈合后的超分子绝缘材料；
[0016] 图3示出电击穿愈合前的超分子绝缘材料；
[0017] 图4示出电击穿愈合后的超分子绝缘材料。
【具体实施方式】
[0018] 在这里专用的词"示例性"意为"用作例子、实施例或说明性"。这里作为"示例性" 所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0019] 另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。 本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于 本领域技术人员熟知的方法、手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0020] 本发明自修复超分子绝缘材料的制备方法中，首先，将二聚酸与多元胺反应，并向 其中加入纳米粒子，反应24小时后生成纳米粒子均匀分散的聚酰胺;其中多元胺种类不作 限制，可选用本领域常用的，例如二乙基三胺；纳米粒子种类不作限制，可选用本领域常用 的，例如二氧化娃、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、钛酸钡、钛酸锁钡、钛酸铜妈、氧化铝等等，其 中，优选二氧化硅。
[0021] 然后，将含有纳米粒子的聚酰胺与尿素反应，反应时间控制在30分钟左右。由此合 成的超分子材料具有优异的自修复特性和绝缘性能。
[0022]为了评价所得材料的自修复性能和绝缘性能的优劣，需要将制备出的复合材料按 照如下方式进行测试。自修复性能可以采取以下两种方式进行测定，其一，将所制备的超分 子绝缘材料涂敷在聚四氟乙烯塑料板上，用刻刀快速划出一道划痕，加热至50°C下愈合 5min，加快其愈合速度，得到划痕愈合后的材料，对比划痕愈合前后拍摄的照片，判断愈合 程度。其二，将所制备的超分子绝缘材料涂敷在聚四氟乙烯塑料板上，进行直流电击穿后置 于电子显微镜下，得到电子显微镜图片;然后加热至50°C下愈合1分钟，加快其愈合速度，再 次使用电子显微镜观察愈合后材料的微观图片。对比愈合前后的微观照片，判断愈合程度。 需要说明的是，加热至50度不是自修复材料愈合的必要条件，这里仅仅是为了在测试中方 便操作，提高效率。加热温度越高，愈合的速度越快，在室温下同样能愈合，只是时间稍长。 [0023]另外值得强调的是，在本发明中，如果只是将二聚酸与多元胺反应，反应24小时后 生成聚酰胺，再将聚酰胺与尿素反应，反应时间控制在30分钟左右，这样得到的聚合物为具 有良好的自