高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法与流程

本发明属于硅橡胶复合材料，具体涉及一种高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法。

背景技术：

1、高场磁体是磁约束热核聚变、核磁共振、磁悬浮等领域的重要支撑装备，其中的线圈绝缘起到隔离导体和机械支撑的作用。在装置运行时，线圈绝缘处于强磁场和高电压的共同作用中，iter托卡马克装置cs线圈绝缘所处磁场的磁通密度高达12t，高场磁体在脉冲电流模式下工作时线圈绝缘将同时承受直流稳态和暂态高电压。

2、高场磁体运行中强磁场的存在导致线圈绝缘材料的绝缘强度降低至设计阈值以下，在强磁场与高电压的共同作用下线圈绝缘将被击穿，线圈绝缘击穿问题威胁托卡马克装置、核磁共振仪、磁悬浮列车轨道等的安全运行和整个系统的稳定。因此设计一种高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合绝缘材料非常有必要，能够提升强磁场环境下线圈绝缘的击穿强度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，制备的硅橡胶复合材料能够在强磁场环境下同时具有高于原始硅橡胶绝缘材料的交流击穿强度和直流击穿强度。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

4、s1、将硅橡胶纳米复合试样片悬挂于氟化反应釜中进行密封；

5、s2、将氟化反应釜进行洗气及抽真空处理，随后向氟化反应釜中充入氟气至半个大气压并在室温下开始氟化反应，氟化反应持续3～5分钟；

6、s3、对氟化反应釜洗气，得到高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料。

7、而且，所述s1中硅橡胶纳米复合试样片的制备过程为：

8、1)将空隙尺寸为60mm×60mm厚0.3mm的不锈钢模具预热至175℃；

9、2)将硅橡胶基料与质量分数为0.5wt％～2wt％的纳米四氧化三铁颗粒在双辊机中混合，双辊机的转速为120rpm，混合0.5小时；

10、3)将混合后的混合物放入不锈钢模具中，固定热压温度为175℃，热压压强为1mpa，热压20分钟后待模具自然冷却至室温，即得硅橡胶纳米复合绝缘试样片。

11、而且，所述硅橡胶基料的制备过程为：将2-甲基乙烯基硅橡胶和2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧化)己烷(dbph)硫化剂按100：1的质量比混合后，常温条件下在双辊机中以120rpm的转速混合0.5小时，即得硅橡胶基料。

12、而且，所述步骤s2中氟化反应釜为不锈钢制成的内层有聚四氟乙烯涂层的圆柱形腔体，所述腔体上安装压力表以监视氟化反应釜内气压，所述腔体通过三个气阀分别连接真空泵、氮气瓶及氟气瓶，所述真空泵另一侧连接的排气管通入碱性的氟化反应尾气处理液中。

13、而且，所述氟化反应釜洗气具体操作为：打开真空泵和与之连接的气阀对氟化反应釜抽真空，待氟化反应釜内气压达到0mpa时关闭与真空泵连接的气阀并关闭真空泵，随后打开与氮气瓶连接的气阀对反应釜充氮气，待氟化反应釜内气压达到1个大气压时关闭与氮气瓶连接的气阀，最后将上述先后对反应釜抽真空和对反应釜充氮气的步骤重复三次，即完成对氟化反应釜的洗气。

14、而且，所述纳米四氧化三铁颗粒的平均粒径为20nm。

15、本发明的优点和有益效果为：

16、本发明的高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，所制备的高绝缘强度硅橡胶复合材料在强磁场环境下具有比常规硅橡胶绝缘更高的交流击穿强度和直流击穿强度，解决了高场磁体运行中线圈绝缘因强磁场环境导致绝缘强度下降造成绝缘击穿的问题，提高了托卡马克装置、核磁共振仪、磁悬浮列车轨道等装置的运行可靠性。

技术特征：

1.一种高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

2.根据权利要求1所述高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述s1中硅橡胶纳米复合试样片的制备过程为：

3.根据权利要求2所述高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅橡胶基料的制备过程为：将2-甲基乙烯基硅橡胶和2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧化)己烷(dbph)硫化剂按100：1的质量比混合后，常温条件下在双辊机中以120rpm的转速混合0.5小时，即得硅橡胶基料。

4.根据权利要求1所述高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中氟化反应釜为不锈钢制成的内层有聚四氟乙烯涂层的圆柱形腔体，所述腔体上安装压力表以监视氟化反应釜内气压，所述腔体通过三个气阀分别连接真空泵、氮气瓶及氟气瓶，所述真空泵另一侧连接的排气管通入碱性的氟化反应尾气处理液中。

5.根据权利要求1所述高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述氟化反应釜洗气具体操作为：打开真空泵和与之连接的气阀对氟化反应釜抽真空，待氟化反应釜内气压达到0mpa时关闭与真空泵连接的气阀并关闭真空泵，随后打开与氮气瓶连接的气阀对反应釜充氮气，待氟化反应釜内气压达到1个大气压时关闭与氮气瓶连接的气阀，最后将上述先后对反应釜抽真空和对反应釜充氮气的步骤重复三次，即完成对氟化反应釜的洗气。

6.根据权利要求1所述高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述纳米四氧化三铁颗粒的平均粒径为20nm。

技术总结
本发明涉及一种高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料的制备方法，包括S1、将硅橡胶纳米复合试样片悬挂于氟化反应釜中进行密封；S2、将氟化反应釜进行洗气及抽真空处理，随后向氟化反应釜中充入氟气至半个大气压并在室温下开始氟化反应，氟化反应持续3～5分钟；S3、对氟化反应釜洗气，得到高场磁体线圈用高绝缘强度硅橡胶复合材料。本发明设计科学合理，制备的硅橡胶复合材料能够在强磁场环境下同时具有高于原始硅橡胶绝缘材料的交流击穿强度和直流击穿强度，解决了高场磁体运行中线圈绝缘因强磁场环境导致绝缘强度下降造成绝缘击穿的问题。

技术研发人员：王明洋,张昌钦,曾禹棠,张清华,江滔,殷学功,崔岩,刘宇浩,甄国栋,孙沛川,刘雪飞,林蒙,刘东,王小朋,殷震
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司高压分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14