Исследователи из Хуачжунского университета науки и технологий обнаружили стеклообразную эпоксидную смолу, способную стать матричной смолой для электротехнического оборудования

2025-11-22

Традиционные эпоксидные смолы, как основной сырьевой материал для сухих трансформаторов, трансформаторов напряжения и композитных изоляторов, обладают хорошими механическими и электрическими свойствами. Однако их сшитая сеть, образующаяся после отверждения, является нерастворимой и неплавкой. С увеличением срока службы электротехнического оборудования на основе эпоксидных смол возникает серьезная проблема утилизации большого количества выводимого из эксплуатации оборудования. Лю Хэчэнь, Вэй Ливэй, Лю Юньпэн и другие исследователи из Северо-Китайского электроэнергетического университета в статье, опубликованной в 16-м выпуске журнала «Труды Китайского общества электротехники» за 2024 год, для решения проблемы переработки электротехнического оборудования из эпоксидных смол, изготовили стеклообразные эпоксидные материалы (витримеры) на основе отверждения ангидридом с обменом сложных эфиров. Они систематически изучили влияние катализаторов на механические, электрические, термические и динамические обменные свойства смолы, а также исследовали ее способность к деградации с использованием спиртовых растворов.

Эпоксидные смолы после отверждения образуют высокосшитую трехмерную сетчатую структуру, обладающую преимуществами стабильности размеров, устойчивости к растрескиванию, превосходных электроизоляционных и механических свойств. Поэтому они широко используются в качестве матричных смол в области электротехнического оборудования, такого как сухие трансформаторы, трансформаторы напряжения и композитные изоляторы. Однако трехмерная сшитая структура, образующаяся после отверждения эпоксидной смолы, является необратимой, что делает ее деградацию, переработку и повторную обработку чрезвычайно сложными. Для решения этой проблемы в последние годы активно изучается создание стеклообразных эпоксидных материалов (витримеров) путем введения динамических связей в эпоксидные смолы.

Реакция переэтерификации — это процесс образования новых сложных эфиров и спиртов из сложных эфиров и спиртов под действием кислотных или основных катализаторов. В материалах типа витримеров процесс переэтерификации между сложноэфирными связями и гидроксильными группами делает возможной деполимеризацию трехмерной сшитой структуры полимера. Введение сложноэфирных связей не требует специальных функциональных групп, процесс приготовления прост, а стоимость низкая. Ключевым моментом в создании этой системы является добавление катализатора: с одной стороны, катализатор способствует ускорению реакции сшивания; с другой стороны, при определенной температуре катализатор способствует обратимой реакции сложноэфирных связей, придавая стеклообразным эпоксидным материалам динамические обменные свойства. Изучение влияния различных катализаторов переэтерификации на механические, электрические, термические свойства и способность к деградации стеклообразных эпоксидных материалов открывает новые стратегии для разработки экологичных матричных материалов для нового поколения электротехнического оборудования, способствуя применению и развитию материалов типа витримеров в этой области.