低温耐辐照环氧树脂复合绝缘材料制备及性能研究

摘要

为了使超导线圈能更好的运用于高温超导磁体中，起电气绝缘、冷却、机械支撑、固定和保护超导体作用的绝缘材料必不可少。环氧树脂因其具有优良的加工成型性能、电绝缘性、耐腐蚀性及优异的机械性能等而用作主要的绝缘材料。然而环氧树脂具有本身热导率低、形成脆性固化物且低温下均会变脆，断裂韧性变差等自身限制。为了避免超导系统绝缘失效而引起超导失超，需提高环氧树脂的性能。具体分为以下三个部分：　　(1)本论文采用AlN纳米颗粒来掺杂基体并主要探索了0~8wt%下不同含量的硅烷偶联剂对纳米颗粒表面改性后对复合材料导热性能、力学性能和介电性能的影响。傅立叶红外光谱表明KH-560偶联剂成功改性了AlN纳米颗粒。在硅烷偶联剂含量为5%时，导热系数最高，达到0.465W/mK，是未用硅烷偶联剂表面处理的环氧树脂复合材料导热系数的1.56倍。综合来看，硅烷偶联剂含量为5%时表面处理的环氧树脂复合材料的AlN颗粒与环氧树脂基体粘合最好，颗粒尺寸最小，分布均匀且介电常数相较于偶联剂含量为0%时的下降幅度不大，即在1000Hz下，偶联剂含量为0%时为9.29，偶联剂含量为5%时为9.04。同时介电损耗最低，在1000Hz下，介电损耗为0.024。　　(2)在掺杂纳米颗粒的环氧树脂复合材料中引入0~100wt%不同含量的D-230柔性胺并探讨了复合材料在室温和低温下的力学性能和介电性能。在室温条件下,断裂强度在添加量为20%时的复合材料达到最大为65.21MPa；在77K条件下，断裂强度在添加量为80%时达到最大为83.2MPa，比添加量为80%的复合材料在RT时的断裂强度高48.3%。D-230的引入使介电常数和介电损耗略有增加，同时77K时的介电常数低于RT时的介电常数且所有样品的介电损耗值均小于0.04，表明介电性能良好。　　(3)在前两者增加导热性能以及增韧的基础上引入氰酸酯以提高耐辐照性能。通过共混法制备了以氰酸酯/环氧树脂/脂环族树脂为基体，AlN纳米颗粒为填料以及双固化剂固化的环氧树脂复合体系。并使用中子照射对样品进行辐照，探究了所制备的环氧树脂复合材料在辐照前后的力学性能和介电性能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 环氧树脂绝缘材料及介电性能概述

1.2.1 环氧树脂

1.2.2 固化剂

1.2.3 介电极化

1.2.4 介电常数及损耗

1.3 环氧树脂绝缘材料改性研究

1.3.1环氧树脂应用研究

1.3.2环氧树脂增韧改性

1.3.3环氧树脂导热性能改性研究

1.3.4环氧树脂电学性能改性研究

1.4 耐辐照复合材料研究进展

1.5本论文研究内容

第二章 样品的制备及表征分析方法

2.1 实验部分

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验过程

2.2 表征分析方法

2.2.1 傅立叶红外光谱

2.2.2 热导率测试

2.2.3 拉伸性能测试

2.2.4 介电性能测试

2.2.5 扫描电子显微镜 （SEM）

2.2 本章小结

第三章 环氧树脂基增韧复合材料的制备及特性研究

3.1 纳米颗粒表面处理对复合材料的特性影响

3.1.1 引言

3.1.2 样品制备

3.1.3 结果与讨论

3.2 低温下柔性胺对复合材料的特性影响

3.2.1 引言

3.2.2 样品制备

3.2.3 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 环氧树脂基耐辐照复合材料的制备及特性研究

4.1 环氧树脂基耐辐照复合材料特性

4.1.1 引言

4.1.2 样品制备

4.1.3 结果与讨论

4.2中子照射对环氧树脂基耐辐照复合材料的特性影响

4.2.1 引言

4.2.2 样品制备

4.2.3 结果与讨论

4.3 本章小结

总结与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果