一种绝缘材料超老化临界温度指示功能纸的制备方法

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种绝缘材料超老化临界温度指示功能纸的制备方法。

背景技术

电器元件或其他电发热元件连接处或开关处均内置有绝缘材料，但因为元件工作时会发热，尤其在非正常情况下，发热温度会超过绝缘材料工作温度，而使其快速老化，丧失绝缘功能，这是电器或其它电发热元件使用过程中着火的主要原因。目前工厂多采用温度计或热成像仪进行日常巡检，其工作量大且工作效率低，耗费大量的人力物力。

发明内容

本发明旨在开发一种温度指示功能贴纸，可贴于电器元件或其他电发热元件连接处或开关处，当工作温度超过绝缘纸或绝缘皮老化临界温度后，贴纸可发生颜色变化，便于巡检人员发现隐患，且省时省力，一目了然。

本发明的技术方案是：一种绝缘材料超老化临界温度指示功能纸的制备方法，将硝酸汞、碘化钾、硝酸铜溶液混合生成砖红色沉淀，抽滤制成可逆变色涂料，接下来用化学法制成微胶囊产品，最后涂布或加填于纸上；具体步骤如下：

步骤一、分别配制硝酸汞溶液，碘化钾溶液，硫酸铜溶液。向硝酸汞溶液中加入配制好的碘化钾溶液并不断搅拌产生红色沉淀，一直加入碘化钾溶液直至溶液澄清；向上述混合溶液中加入配置好的硫酸铜溶液，并不断搅拌即产生砖红色四碘合汞酸铜沉淀，静置过滤，再把沉淀用清水洗涤，将沉淀物取出，随温度变化而颜色变化的可逆性变色涂料制成了。其中，硝酸汞溶液、碘化钾溶液、硫酸铜溶液的质量比为5-20：5-40：2-18(优选为5-10：8-32：4-16)；例如：硝酸汞溶液为5-20质量份(优选为5-10质量份)，碘化钾溶液为5-40质量份(优选为8-32质量份)，硫酸铜溶液为1-20质量份(优选为4-16质量份)。

步骤二、将尿素溶于甲醛溶液中，然后加入三乙醇胺调节混合液pH值为5-12，加入正辛醇消泡，在10-150℃(优选为10-90℃)下恒温搅拌0.1-10h(优选为1-4h)。之后加入去离子水稀释成稳定的尿素－甲醛预聚体溶液。其中，尿素、甲醛溶液、正辛醇、去离子水的质量比为1-15：5-10：1-5：1-20(优选为1-10：5-8：1-4：1-10)；例如：尿素为1-15质量份(优选为1-10质量份)，甲醛溶液为5-10质量份(优选为5-8质量份)，正辛醇为1-5质量份(优选为1-4质量份)，去离子水为1-20质量份(优选为1-10质量份)。

步骤三、以树胶液作为乳化剂，将四碘合汞酸铜沉淀物溶于树胶液中，然后转入10-90℃恒温水浴条件下超声波乳化1-100min，再转入到10-90℃下恒温搅拌3-100min，形成芯材分散液。

步骤四、将尿素－甲醛预聚体溶液缓慢滴入到芯材分散液中，再缓慢滴入酸，控制其终点pH值在1-9(优选为1-5)左右，升高水浴锅温度至20-80℃，匀速搅拌1-5h后取出，静置冷却，抽滤，然后干燥，得到红色微胶囊粉末。其中，尿素－甲醛预聚体溶液与芯材分散液的质量比为1-100：1-1000(优选为1-50：1-500)；例如：尿素－甲醛预聚体溶液为1-100质量份(优选为1-50质量份)，芯材分散液为1-1000质量份(优选为1-500质量份)。

步骤五、将适量红色微胶囊粉末采用浆内填加或机外填加的方法制成在70-200℃下实现可逆变色纸，纸张背面进行涂胶制成贴纸。

优选地，浆内填加的方法为：将微胶囊粉末制成浓度为1％-90％的水溶液，之后加入纸浆中并分散均匀，抄造成纸；或者将微胶囊粉末直接加入纸浆中并分散均匀，抄造成纸；其中，水溶液中的微胶囊粉末与纸浆的质量比为1-500：1-500(优选为1-100：1-500)，直接加入的微胶囊粉末与纸浆的质量比为1-2000：1-500(优选为1-200：1-500)；例如：水溶液中的微胶囊粉末为1-500质量份(优选为1-100质量份)，纸浆为1-500质量份；

机外填加的方法，包括如下步骤：

1)配制微胶囊分散悬浮液：将微胶囊粉末制成浓度为1％-90％的水溶液，加入分散剂制成微胶囊分散悬浮液；其中微胶囊与分散剂的质量比为：1-5000：1-20；

2)先用水配制质量浓度为0.1％-50％(优选为0.1％-10％)的胶黏剂溶液，再将配好的胶黏剂溶液添加到微胶囊分散悬浮液中，使用碱调节pH为6.5-9.5，得到涂布液；其中微胶囊与胶黏剂的质量比为1-400：1-20；

或者直接将胶黏剂加入微胶囊分散悬浮液中，使用碱调节pH为6.5-9.5，得到涂布液；其中微胶囊与胶黏剂质量比为1-400：1-20；

3)将涂布液通过涂布系统制成可逆变色纸。

优选地，所述分散剂包括无机类的聚磷酸盐、聚硅酸盐、磷酸氢二胺、萘磺酸与甲醛的缩合物、干酪素、焦磷酸钠、四磷酸钠、碱金属的氢氧化物、碳酸盐等和有机类的聚丙烯酸盐等。

优选地，步骤二中n(尿素)：n(甲醛)＝1：1-100。

优选地，步骤三中所述树胶液为质量浓度1-99％的树胶的水溶液；步骤三中树胶为阿拉伯树胶，也可以是明胶、桃胶等天然胶类。

优选地，步骤三中树胶液与四碘合汞酸铜沉淀物的质量比为1-20：1-10(优选为1-15：1-8质量份)；例如：树胶液为1-20质量份(优选为1-15质量份)，四碘合汞酸铜沉淀物为1-10质量份(优选为1-8质量份)。

优选地，步骤四中尿素－甲醛预聚体溶液与柠檬酸溶液的质量比为1-100：1-20；例如：尿素－甲醛预聚体溶液为1-100质量份，柠檬酸溶液为1-20质量份。

优选地，步骤一中硝酸汞溶液的浓度为0.01-10mol/L，优选为0.01-5mol/L，更优选为0.01-1mol/L；碘化钾溶液的浓度为0.01-10mol/L，优选为0.01-5mol/L，更优选为0.01-1mol/L；硫酸铜溶液的浓度为0.01-10mol/L，优选为0.01-5mol/L，更优选为0.01-1mol/L。

优选地，步骤四中所述酸为柠檬酸，所述柠檬酸为质量浓度1％-99％(优选为1％-80％)的柠檬酸的水溶液。

本发明还涉及保护上述方法制备得到的绝缘材料超老化临界温度指示功能纸，其在70-200℃下实现可逆变色。

综上所述，本发明可逆变色纸具有以下优点：

1、该可逆变色涂料采用微胶囊技术进行包裹，不受外界环境影响。

2、本产品变色快，灵敏度高，可以反复使用，并且成本低廉，工艺简单。

具体实施方式

下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

(1)分别配制0.2mol/L的硝酸汞溶液30ml，0.01mol/L的碘化钾溶液5ml，0.02mol/L的硫酸铜溶液30ml。向硝酸汞溶液中加入配制好的碘化钾溶液并不断搅拌产生红色沉淀，一直加入碘化钾溶液直至溶液澄清。

(2)向上述混合溶液中加入配置好的硫酸铜溶液，并不断搅拌即产生砖红色四碘合汞酸铜沉淀，静止过滤，再把沉淀用清水洗涤两次，将四碘合汞酸铜沉淀物取出。

(3)将10g尿素溶于8g质量浓度为21％的甲醛溶液中，然后加入三乙醇胺调节混合液pH值为6，加入正辛醇0.1mL消泡，恒温50℃搅拌2h。之后加入等质量的去离子水稀释成稳定的尿素－甲醛预聚体溶液。

(4)用阿拉伯树胶和水配制质量分数为1％的阿拉伯树胶液50mL作为乳化剂，并向其加入四碘合汞酸铜，然后转入45℃的水浴条件下超声波乳化10min，再恒温搅拌10min形成芯材分散液。

(5)将尿素－甲醛预聚体溶液缓慢滴入到芯材分散液中，再缓慢滴入质量浓度为15％的柠檬酸溶液，控制其终点pH值在3，升高水浴锅温度至45℃，搅拌2h，静置冷却，抽滤，干燥，得到红色微胶囊粉末；

(6)取5g红色微胶囊粉末加入95mL水中，配成5％浓度的水溶液，加入100mL质量浓度为20％的纸浆中，分散均匀后抄造成纸。成纸背面进行涂胶制成贴纸。

经实验，该产品在74℃下30s变色，105℃下10s变色，温度越高变色越快，复色时间均为10s。