[发明专利]一种含自修复功能复合凝胶的电缆料及制备方法

说明书

本发明属于自修复材料制备领域，提供了一种含自修复功能复合凝胶的电缆料及制备方法。该方法将固体引发剂与纳米黏土颗粒混合并冷焊，制得复合颗粒，然后加入溶解聚合物单体的反应容器中，在引发剂作用下发生聚合、交联缠绕，得到自修复功能的复合凝胶，然后与基体树脂、助剂共混挤出即可得自修复功能复合凝胶的电缆料。与传统方法相比，本发明的制备方法有效提高了引发剂的反应速率和凝胶交联度，凝胶力学性能好，自修复效率高且性能好，可在室温下反应，同时制备原料易得，过程简单，能耗低，成本较低，可规模化推广生产。

技术领域

本发明属于自修复材料制备领域，提供了一种含自修复功能复合凝胶的电缆料及制备方法。

背景技术

聚合物基体用于结构材料时，不论是宏观还是微观上都是容易破坏的，典型的就是冲击破坏，微观上是出现微裂纹。微裂纹影响材料的各种力学性能，如强度、刚度、尺寸稳定性等，同时影响材料的热性能、电性能、声性能，同时微裂纹也为环境老化材料提供了场所，导致材料降解和性能的下降。对于聚乙烯、硅橡胶、环氧树脂等高分子及其复合材料广泛应用于电气绝缘中时，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。因此具有自修复功能的电缆材料越来越成为高分子材料研究的重点。

复合材料自修复技术最主要是以药剂释放方式为主，将修复剂内置放入中空微球或中空微管中而分布内置于复合材料中，当复合材料受外力产生微裂时引发修复剂释放，经封填微裂孔隙产生结合，从而达到自愈合的目的。此概念决定于三项基本要素：1）修复剂及修复机制的选择；2）修复剂使用前储存在材料中的方式；3）将修复剂输送至损坏处自愈。要使自修复性复合材料的功能可行，必须以最佳的方式结合此三要素，获得一种复合材料。

自修复研究和应用中最主要的关键技术则包括：修复剂的设计、修复剂封装及储存技术，修复剂释放、封填及修复工程。自修复技术的可以分为两大系统：一是药剂释放修复；二是光纤修复，其中药剂释放修复机构又分中空微球及中空纤维管两种，修复剂主要储存于中空微孔或者中空纤维中，或利用黏土等材料吸附，当物体受到载荷冲击时，材料出现微裂纹，微裂纹使修复剂释放完成自修复过程。

目前国内外在电缆自修复材料和功能性复合凝胶的制备方面已取得了一定成效。其中王有元等人发明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（中国发明专利申请号201710016759.2），此发明将含液态修复剂的微胶囊与低密度聚乙烯基料共混，再加入的格拉布催化剂，通过挤出机挤出并冷却，干燥后得到自修复电缆绝缘材料，其中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。另外，王华楠发明了一种由纳米胶体颗粒组装的、高强度、自修复、可注射复合胶体凝胶材料及其制备方法和应用（中国发明专利申请号201610165057.6），通过将带相反电荷的两相胶体颗粒在碱性(或酸性)环境中均匀共混，后加入酸化剂(或碱化剂)诱导溶液pH恢复中性，从而引发两相胶体颗粒间的静电自组装而形成均匀分散的复合凝胶网络。

可见，现有技术中利用中空微孔胶囊或中空纤维储存引发剂和修复剂的方法制备过程复杂，成本较高，并且释放效率较低，而直接利用黏土进行吸附引发剂的吸附效率不高，容易脱落，从而使得反应速率和交联度较低。针对这种情况，我们提出一种含自修复功能复合凝胶的电缆料及制备方法，利用冷焊接将引发剂固定，避免引发剂脱落降低反应速率和凝胶交联度，从而影响凝胶力学性能和修复效率，同时纳米黏土在结构中起到交联点的作用，当凝胶受到损伤后，可通过高分子链的相互扩散再次形成非共价键，从而使凝胶具有良好的自修复性能，自修复过程在室温下即可实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种含自修复功能复合凝胶的电缆料及制备方法，可以解决传统利用黏土等吸附引发剂的方法吸附效率低、易脱落、反应条件苛刻等问题，从而避免了自修复的反应速率低，引发剂与凝胶的交联度低，同时制备过程复杂而成本高的缺陷。

本发明涉及的具体技术方案如下：