(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210689930.7 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 孙魄韬　司马文霞 　牛朝露　袁涛　 杨鸣　赵明克　 (74)专利代理 机构 南京天华专利代理有限责任 公司 32218 专利代理师 韩正玉　刘畅 (51)Int.Cl. B01J 13/02(2006.01) C08G 18/76(2006.01) C08G 18/32(2006.01) C08K 9/10(2006.01) C08K 3/22(2006.01)C08K 3/36(2006.01) C08G 18/75(2006.01) C08G 18/67(2006.01) (54)发明名称 紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊及 制备方法和应用 (57)摘要 本发明公开了一种紫外光和水分双重触发 的聚氨酯微胶囊及制备方法和应用， 属于材料领 域。 该方法是将表面活性剂和水混合， 得到表面 活性剂溶液； 将TDI预聚体溶解在有机溶剂中， 得 到溶解后的TDI预聚体 溶液； 将Fe3O4@SiO2纳米颗 粒加入到TDI预聚体溶液中， 超声分散均匀； 然后 加入芯材继续搅拌， 得到混合液； 将得到的混合 液加入到表 面活性剂溶液中得到乳液， 之后 在温 度为40～60℃的条件下在乳液中加入1,4丁二 醇， 65～75℃的条件下反应0.5～1h， 反应 结束后 冷却至室温， 洗涤后干燥即得聚氨酯微胶囊。 所 制备的聚氨酯微胶囊克服了现有微胶囊体系单 一触发机制的缺点 以及造成基体本征性能下 降 的不足， 为绝缘材料机械损伤与电损伤自修复提 供新的思路。 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 CN 115007076 A 2022.09.06 CN 115007076 A 1.一种紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备方法， 其特征在于： 该方法包括 以下步骤： （1） 将表面活性剂和水混合， 得到表面活性剂溶 液； （2） 将TDI预聚体溶解在有机溶剂中， 得到溶解后的TDI预聚体溶液； 将Fe3O4@SiO2纳米 颗粒加入到TDI预聚体溶液中， 超声分散均匀； 然后加入芯材继续搅拌， 得到混合液； 将得到 的混合液加入到表面活性剂溶液中得到乳液， 之后在温度为40~60℃的条件下在乳液中加 入1,4丁二醇， 65~75℃的条件下反应0.5~1h， 反应结束后冷却至室温， 洗涤后干燥即得聚氨 酯微胶囊。 2.根据权利要求1所述的紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备方法， 其特征 在于： 所述的表面活性剂为质量比为 4~10： 0.1~0.5的阿拉伯胶和十二 烷基三甲基溴化铵。 3.根据权利要求1所述的紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备方法， 其特征 在于： 表面活性剂、 TDI预聚体、 Fe3O4@SiO2纳米颗粒、 芯材和1,4丁二醇的质量比依次为7~8： 8~10： 0.3~0.8:25~30： 6~7。 4.根据权利要求1所述的紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备方法， 其特征 在于： Fe3O4@SiO2 纳米颗粒的制备 方法如下： s1、 将FeCl3 、 二水合柠檬酸三钠、 乙二醇混合搅 拌均匀后加入乙酸钠， 再次混匀得到混 合液， 将混合液倒入高温反应釜中18 0~220℃反应8~12h， 水冷反应釜收集固体， 将该固体洗 涤后即可 得到Fe3O4 颗粒； s2、 将制得的Fe3O4纳米颗粒、 无水乙醇和浓氨水在温度为30~40℃， 转速为150~400  rpm/min的条件下搅拌混匀， 之后加入正硅酸乙酯搅拌10~12 h， 超声清洗， 即可得Fe3O4@ SiO2 纳米颗粒。 5.根据权利要求4所述的紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备方法， 其特征 在于： s1中： FeCl3、 二水合柠檬酸三钠、 乙二醇和乙酸钠的质量比为为3~4： 1~2： 110~120： 5.5~6.5； s2中， Fe3O4纳米颗粒和正硅酸乙酯的体积比为3~5： 2~3。 6.根据权利要求1所述的紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备方法， 其特征 在于： 将TDI溶解于预干燥的氯苯CH溶剂中搅拌均匀， 进行N2 净化， 蒸馏后去除混合物中多 余的反应物得到用于形成微胶囊壳体的TDI预聚体， TDI预聚体的固体含量 为10~16 wt%。 7.根据权利要求1所述的紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备方法， 其特征 在于： 聚氨酯丙烯酸酯低聚体的制备过程为： 将IPDI和催化剂DBTDL在温度为40~60℃的条 件下混合， 并在其中缓慢加入  HEMA， 加入完毕后在  55~64℃反应3~5小时， 反应完成后加入 稀释剂St和光引发剂184， 得到紫外光和水分双重触发芯材聚氨酯丙烯酸酯低聚体； 其中： IPDI、 DBTDL、 HEMA、 稀释剂St和光引发剂184的质量比为20~25： 0.03~0.04： 12.5~ 13.5： 14.8~15.3： 1.2~1.8。 8.一种紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊， 其特征在， 该聚氨酯微胶囊采用权利 要求1‑7任一项所述的方法制备 得到。 9.权利要求1所述方法制得的紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊可以在水分和紫 外光的激励下对环氧树脂内机 械与电树枝损伤实现自修复。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115007076 A 2紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊及制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于绝缘材料 中新型微纳结构自修复材料制备技术领域， 具体涉及一种紫 外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊及其制备 方法和应用。 背景技术 [0002]环氧树脂作为重要的基础绝缘材料， 因其制造成本低廉、 机械性能良好、 绝缘性能 优异， 被广泛应用于电力装 备、 电子器件封装、 军事航空等领域。 然而， 其在长期运行过程中 会受到电、 热、 机械等应力的共同作用， 不可避免地会在内部产生局部电树枝裂化， 导致材 料绝缘性能下降甚至提前失效。 近年来， 学者们尝试通过掺杂纳米颗粒 的方式来抑制电树 的发展， 取得了一定的成效， 但遗憾的是， 该方法仅能一定程度上延缓电树的起始， 一旦树 枝产生则会迅速发展， 导 致材料裂化失效。 [0003]受到自然界生物 自愈能力的启发， 自修复技术引起了学者们的广泛关注。 其中微 胶囊方法被认为是一种很有前途的修复电损伤的理想方法， 但挑战仍然存在， 即1.如何实 现智能的自我感知和自我触发。 现有的微胶囊方案专注于物理损伤修复， 依赖于传统的外 部刺激， 如高温、 湿度和pH， 这将降低电子的敏感性， 甚至导致绝缘腐蚀。 2.微胶 囊所带来的 负面影响， 如基体的机械性能和电气性能的恶化， 是绝缘材料工业应用中不可避免和不可 接受的。 3.微胶囊中有害成分的排放严重威胁着人员的健康和电气设备的安全运行(如排 放的气体严重影响电气设备中高纯绝缘气体的电气性能)。 4.微胶囊广泛且随机地存在于 基质中， 不能像靶向药物那样有针对性、 循序渐进地分布， 导致治疗效率低、 消耗大、 成本 高、 副作用多。 [0004]目前电气领域中针对微胶囊的研究已有一定进展， 但针对自修复微胶囊存在的上 述问题仍需进一步的研究。 因此， 研究一种使微胶囊在实现智能自我感知和自我触发功 能 的同时尽可能减少的对基体的负面影响， 且环境友好的实现电树枝损伤和机械损伤靶向自 修复的新型微胶囊具有重要意 义。 发明内容 [0005]本发明是针对上述存在的技术问题提供一种紫外光和水分双重触发的聚氨酯微 胶囊及其制备 方法和应用。 [0006]一种紫外光和水分双重触发的聚氨酯微胶囊的制备 方法， 该方法包括以下步骤： [0007](1)将表面活性剂和水混合， 得到表面活性剂溶 液； [0008](2)将TDI预聚体溶解在有机溶剂中， 得到溶解后的TDI预聚体溶液； 将Fe3O4@SiO2 纳米颗粒加入到TDI预聚体溶液中， 超声分散均匀； 然后加入芯材继续搅拌， 得到混合液； 将 得到的混合液加入到表 面活性剂溶液中得到乳液， 之后在温度为40～60℃的条件 下在乳液 中加入1,4丁二醇， 65～75℃的条件 下反应0.5～1h， 反应结束后冷却至室温， 洗涤后干燥即 得聚氨酯微胶囊。 [0009]上述制备方法中： 所述的表面 活性剂为质量比为4～10： 0.1～0.5的阿拉伯胶和十说　明　书 1/5 页 3 CN 115007076 A 3