高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂制造技术

本发明专利技术公开了高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂，包括以下摩尔份的原料：E

【技术实现步骤摘要】
高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂


[0001]本专利技术涉及树脂
，具体为高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂。

技术介绍

[0002]环氧树脂材料是一类重要的热固性树脂，其具有良好的耐电弧、耐热性、低腐蚀性、电绝缘性等，环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的，因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用，近年来环氧树脂材料被广泛地应用在输电线路和电力设备中，环氧树脂制备中多使用环氧树脂固化剂进行固化，固化工艺简单，电气绝缘性能优良；
[0003]但是环氧树脂固化剂2
‑
甲基六氢苯酐(MHHPA)固化后的树脂交联网络是永久交联不可逆，树脂受损后不能回收再加工，因此需要制备高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂，可以有效解决上述
技术介绍
中提出环氧树脂固化剂2
‑
甲基六氢苯酐(MHHPA)固化后的树脂交联网络是永久交联不可逆，树脂受损后不能回收再加工的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂，包括以下摩尔份的原料：
[0006]E
‑
51型双酚A环氧树脂(DGEBA)；
[0007]3,3
’‑
二硫代二丙酸(DTDPA)；
[0008]2‑
甲基六氢苯酐(MHHPA)；
[0009]三乙醇胺(TEOA)；
[0010]其中，三乙醇胺为酯交换催化剂；
[0011]3,3
’‑
二硫代二丙酸和2
‑
甲基六氢苯酐为固化剂。
[0012]根据上述技术方案，所述固化剂中3,3
’‑
二硫代二丙酸的占比为10
‑
50％。
[0013]高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1、称取相应比例的E
‑
51树脂加入到容器中，再称取一定比例的固化剂DTDPA加入到容器，在150℃下将DTDPA完全溶解；
[0015]S2、冷却至80℃后加入称量好的一定比例的固化剂MHHPA，最后加入环氧基团摩尔分数5％的酯交换催化剂TEOA；
[0016]S3、在水浴锅中保持恒温80℃搅拌6～8min，制得树脂预聚体胶液；
[0017]S4、在温度环境为80℃的真空干燥箱中进行真空脱泡处理15min；
[0018]S5、将混合液缓慢浇入到预热并涂有脱模剂的不锈钢模具中，再恒温真空脱泡处理15min；
[0019]S6、于110℃的温度下固化2h，130℃的温度下固化2h,150℃的温度下固化3h，自然冷却，脱模。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0021]1、本专利技术将含动态二硫键的羧酸类固化剂DTDPA与传统酸酐类固化剂MHHPA混合，在酯交换催化剂TEOA催化作用下制备合成一种动态特性优异、具有高效损伤自修复特性、可降解的双重动态交联Vitrimer树脂。
[0022]2、本专利技术提供的Vitrimer树脂的制备方法，随着对树脂不同交联网络结构的需求可灵活调节固化剂DTDPA和MHHPA的配比，构建不同动态交联结构的新型双重动态交联Vitrimer树脂，应用于不同场景需求。
[0023]3、本专利技术的双重动态交联的Vitrimer树脂固化物的损伤修复效率均优于单一酯交换的树脂体系，当固化剂中DTDPA占比含量从0％增加到50％时，所制备的Vitrimer树脂固化物的表面划痕修复率从70％提高到了93％，此外，所制备的树脂体系还能实现断裂粘接，电树损伤修复等多种类型损伤形式的修复。
[0024]4、本专利技术的树脂随着DTDPA含量的增加，树脂固化物的降解速率大大加快，DTDPA占比含量为50％时，树脂基体在乙二醇溶液中190℃密闭条件下可实现完全降解，将树脂基体中的高价值铜绕组无损回收。
[0025]综上所述，通过将酯交换催化剂三乙醇胺引入传统树脂交联网络中，同时通过含动态二硫键的固化剂DTDPA与传统固化剂MHHPA共混，构建基于酯交换和动态二硫键的双重动态交联的Vitrimer树脂，随DTDPA占比增加，树脂体系的应力松弛时间常数明显减小，表明树脂体系的动态特性明显增强，所制备的Vitrimer树脂固化物的表面划痕修复率提高，树脂体系在乙二醇溶液条件下降解速度明显加快，可实现树脂基体完全降解，有效改善传统环氧树脂动态特性较差及损伤不可修复、不可降解的缺点，使其能够修复一定程度损伤，延长设备使用寿命，同时便于后期的退役回收处理，实现高价值材料的无损回收，减少固废污染。
附图说明
[0026]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0027]在附图中：
[0028]图1是本专利技术Vitrimer树脂化学反应原理示意图；
[0029]图2是本专利技术双重动态交联Vitrimer树脂制备过程示意图；
[0030]图3是本专利技术不同DTDPA含量的Vitrimer树脂应力松弛关系图；
[0031]图4是本专利技术Vitrimer树脂表面划痕修复率与不同DTDPA含量的关系图；
[0032]图5是本专利技术树脂体系在乙二醇中降解速率与DTDPA含量占比的关系图；
[0033]图6是本专利技术模拟干式变压器浇筑绕组降解回收实验图。
具体实施方式
[0034]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0035]实施例1：
[0036]如图1
‑
2所示，本专利技术提供一种技术方案，高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂，包括以下摩尔份的原料：
[0037]E
‑
51型双酚A环氧树脂(DGEBA)；
[0038]3,3
’‑
二硫代二丙酸(DTDPA)；
[0039]2‑
甲基六氢苯酐(MHHPA)；
[0040]三乙醇胺(TEOA)；
[0041]其中，三乙醇胺为酯交换催化剂，3,3
’‑
二硫代二丙酸和2
‑
甲基六氢苯酐为固化剂。
[0042]从图1中可以看出，在树脂交联网络中引入这两种可逆动态结构后，可逆的网络拓扑结构使宏观树脂具有动态特性。
[0043]制备上述高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂的方法如下：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂，其特征在于：包括以下摩尔份的原料：E
‑
51型双酚A环氧树脂(DGEBA)；3,3
’‑
二硫代二丙酸(DTDPA)；2
‑
甲基六氢苯酐(MHHPA)；三乙醇胺(TEOA)；其中，三乙醇胺为酯交换催化剂；3,3
’‑
二硫代二丙酸和2
‑
甲基六氢苯酐为固化剂。2.根据权利要求1所述的高效损伤自修复可降解的双重动态交联Vitrimer树脂，其特征在于，所述固化剂中3,3
’‑
二硫代二丙酸的占比为10
‑
50％。3.根据权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贺晨，孙章林，刘云鹏，魏利伟，刘畅，江钰哲，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：