[发明专利]超导磁体用高温成型绝缘材料及制备方法

说明书

本发明提供一种新型的超导磁体用高温成型绝缘材料及制备方法。所述绝缘材料由液态聚合物、玻璃纤维织物和功能填料组成，其中，所述液态聚合物为液态硅基聚合物及其改性聚合物，所占质量百分比为25％‑45％，所述玻璃纤维织物为耐高温玻璃纤维织物，所占质量百分比为40％‑70％，所述功能填料为碳化硅、氮化硅、氧化硅、氮化铝、氧化铝、铝粉、硅粉纳米颗粒或晶须中的一种或多种组合，所占质量百分比为0.5‑50％。本发明的绝缘材料制备方法简单，适用于高温成型，具有良好工艺操作性，克服了传统磁体所用环氧树脂绝缘材料无法高温成型的问题。所制备的绝缘材料具有突出的耐辐照性能、低温力学性能和绝缘性能。

技术领域

本发明涉及材料工程技术领域，具体地说，涉及一种超导磁体用高温成型绝缘材料及制备方法。

背景技术

环氧树脂基绝缘材料具有良好的工艺性能、高的低温强度和绝缘性能，在超导磁体中，通常被用于制作绝缘层。但是环氧树脂基绝缘材料耐热性能较差，无法高温成型(高于650℃)，并且具有较高的热膨胀系数，在磁体运行过程中将产生较大的热应力，影响磁体的安全可靠运行，因此限制了环氧树脂基绝缘材料在目前一些新型的高场磁体中的使用。例如，Nb₃Sn、Nb₃Al以及Bi系高温超导材料脆性大，在制作高场超导磁体时，需要通过先绕制，再经过650℃甚至更高温度的长时间高温热处理。为获得高性能的超导磁体，在一些特殊的超导磁体制作过程中，需要先对磁体进行绝缘再进行高温热处理或者两者同步进行。很显然，常规采用的环氧树脂绝缘材料无法适用。因此，需要开发一种高温成型的绝缘材料以满足新型高场磁体的使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的超导磁体用高温成型绝缘材料及制备方法。

为了实现本发明目的，本发明提供的超导磁体用高温成型绝缘材料，由液态聚合物、玻璃纤维织物和功能填料组成，其中，所述液态聚合物为液态硅基聚合物及其改性聚合物，所占质量百分比为25％-45％，所述玻璃纤维织物为耐高温玻璃纤维织物，所占质量百分比为40％-70％，所述功能填料为碳化硅、氮化硅、氧化硅、氮化铝、氧化铝、铝粉、硅粉纳米颗粒或晶须中的一种或多种组合，所占质量百分比为0.5-50％。

优选地，所述液态聚合物所占质量百分比为30％-45％，所述玻璃纤维织物所占质量百分比为40％-55％，所述功能填料所占质量百分比为5-25％。

本发明所述液态聚合物包括但不限于聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚碳硅烷中的一种或多种组合，所述液态聚合物在25℃-45℃时粘度值为50cP-10000cP。

本发明所述耐高温玻璃纤维织物的材质为高硅氧玻璃纤维织物和/或无碱铝硅酸盐玻璃纤维织物。

本发明的超导磁体用高温成型绝缘材料可按照如下方法制备得到：

(1)将液态聚合物与功能填料混合，经真空脱气处理，得到混合液；

(2)将玻璃纤维织物浸渍于步骤(1)制备的混合液中，或将步骤(1)制备的混合液喷涂于玻璃纤维织物上制得预浸渍玻璃纤维织物；

(3)步骤(2)的预浸渍玻璃纤维织物经低温交联反应后，高温成型，得到绝缘材料。

前述的方法，步骤(1)中将液态聚合物与功能填料，在25-45℃经高速搅拌混合均匀，经真空脱气处理，得到混合液。

前述的方法，步骤(3)中低温交联反应温度为150-250℃，交联反应时间为2-5小时，高温成型温度为500-1200℃，高温成型时间为10-450小时。其中，高温成型在真空、氮气、氧气或惰性气体的任一气氛下进行。

本发明还提供所述绝缘材料在超导磁体绝缘层制作中的应用。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：