基于动态双硫键的本征自修复环氧绝缘材料性能研究.pdf

2024年2月电工技术学报Vol.39No.3

第39卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2024

DOI:10.19595/ki.1000-6753.tces.222006

基于动态双硫键的本征自修复环氧绝缘

材料性能研究

11111,2

伍云健丁大霖林慧蔡福进张晓星

（1.湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心武汉430068

2.襄阳湖北工业大学产业研究院襄阳441022）

摘要传统环氧树脂的三维交联结构赋予了其良好的理化特性和绝缘性能，但也因此不可自

我修复、难以回收再利用，一旦内部出现损伤，往往意味着绝缘性能劣化甚至完全丧失。为了使

环氧绝缘材料具备自我修复能力，延长其使用寿命，该文制备了一种含双硫键的环氧基体-4,4-双

(环氧丙氧基)二苯二硫醚，并分别通过环氧基体和固化剂引入自修复所需双硫键，获得自修复环

氧绝缘材料。为了探究不同原料配比、不同双硫键含量对环氧树脂力学性能、电气性能及自修复

性能的影响，采用红外光谱仪、动态热机械分析仪及宽频介电仪等手段对材料进行了表征与分析。

结果表明，在环氧基体中引入双硫键对材料基本特性的影响比固化剂更大，适量引入双硫键可在

保证环氧绝缘材料原始特性基本不变的情况下，使其具备一定的自修复能力。

关键词：环氧树脂动态双硫键介电性能自我修复

中图分类号：TM215.1

0引言壁材为脲醛树脂、芯材为E-51型环氧树脂和三羟甲

基丙烷三缩水甘油醚混合物的环氧树脂微胶囊，证

环氧树脂因其良好的绝缘性能和力学性能而被

明了微胶囊优良的耐热性能及环氧树脂自修复体系

广泛应用于各种电气设备中，如干式变压器、电力互

的潜能[7]。近年来，清华大学何金良团队基于微胶囊

感器、盆式绝缘子等。但长期受到电、热和机械应力

自修复对电树枝的自我修复展开了探讨，用2-乙基-

等因素的影响时，环氧树脂内部会不可避免地产生

4甲基咪唑对环氧树脂基体进行改性，引发修复剂的

难以及时发现的局部损伤和微裂纹，从而引发绝缘

材料微放电[1-2]，一旦形成不可逆的电损伤，将严重阴离子聚合，实现了对环氧树脂电树枝的修复[8]。而

重庆大学司马文霞团队同样以微胶囊体系为基础，

影响绝缘材料的电气及力学性能，缩短电气设备的

使用寿命[3-4]。因此，研究具有自修复能力的环氧绝制备磁靶向紫外光敏微胶囊，实现了对机械裂纹与

电树枝损伤的靶向自主修复，并对材料各项性能参

缘材料对电力系统的安全稳定运行具有深远的意义。

数进行了试验探索与机理分析[9]。现有研究表明，外

基于自修复机理，即修复损伤时是否需要添加

援型自修复已经相对成熟，但缺陷也是显而易见的，

额外的修复剂，国内外现有研究将自修复方法分为

两类：外援型和本征型[5]。外援型自修复体系通过其制备工艺复杂冗长，且修复次数受限于修复剂的