本发明属于超导领域，涉及一种绝缘材料及其制备方法，具体的说是一种用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆及其制备方法。
背景技术：
自从超导材料发现以来，已有8次诺贝尔物理学奖授予了与超导材料相关的研究，10位科学家因此而获得了诺贝尔物理学奖得主的殊荣，这在物理学其他各学科方面是非常罕见的，体现了超导材料在科学研究领域的重要意义和价值。超导材料在二十一世纪将是一类极具战略高度的高新技术材料，对我国科学技术和国民经济的持续发展具有重大意义。就科学研究意义和实际应用价值来看，由于超导材料的零电阻效应，原本需要2吨铜才能传输的电力，现在只需使用10公斤的超导线就可以实现。就电力损耗而言，目前的铜或铝导线输电，约有15％的电能损耗在输电线路上，而超导损耗基本为零。另外，超导磁体可以在大空间内产生强磁场而几乎不消耗电能,相比铜导体磁体，更加高效节能，具有其他传统导电材料无法替代的优越性。但是，超导线虽然具有如上所述的优良性能，但却需要长期与液氦或液氮等接触，在低至零下269摄氏度的超低温下才能正常使用和运行，实现和发挥其超导性能。因此，这就对超导线表面涂布的绝缘漆的耐超低温性能和阻隔绝缘性能提出了非常苛刻的要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆及其制备方法，具有优异的耐超低温性能、耐溶剂性能、阻隔性能和绝缘性能，从而可以使超导材料长期与液氦或液氮等接触，并在低至零下269摄氏度的超低温下长期正常使用和运行。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆，其配方按重量份包括：甲酚：40-60份，二甲苯：30-50份，二甲基亚砜：20-40份，聚乙烯醇缩甲醛：10-20份，聚乙烯醇缩丁醛：10-20份，聚甲基苯基乙烯基硅氧烷：5-15份，二叔丁基过氧化物：0.1-0.5份，气相二氧化硅：1-5份，纳米片状云母：1-5份，纳米高岭土：1-5份，环糊精：1-5份，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(流变加工助剂)：2-6份，硬脂酸锌(润滑分散剂)：1-2份，甘油单硬脂酸酯(润滑分散剂)：1-2份。
以上用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：
㈠将甲酚、二甲苯和二甲基亚砜按配比在反应釜中搅拌混合均匀；
㈡升温到50-60摄氏度，在搅拌下按配比将聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基苯基乙烯基硅氧烷加入反应釜中，升温到80-90度，继续搅拌使所有树脂完全溶解；
㈢保持在80-90度下搅拌，将剩余的除二叔丁基过氧化物以外的所有原料按配比加入反应釜中，继续搅拌0.5-2小时；
㈣温度降至常温，加入二叔丁基过氧化物，搅拌均匀，即得到所述耐超低温高阻隔绝缘漆。
本发明的创新在于：1)绝缘漆基础树脂采用聚乙烯醇缩醛树脂，其形成的漆膜具有良好的韧性、可挠性、耐磨性和绝缘性；考虑到聚乙烯醇缩甲醛具有突出的耐热性、粘接型和高的介电强度，而聚乙烯醇缩丁醛具有优异的耐低温性和耐溶剂性，因此，本绝缘漆的基础树脂采用聚乙烯醇缩甲醛和聚乙烯醇缩丁醛混合复配的形式，来形成具有良好综合性能的漆膜。2)为了进一步提高漆膜的耐超低温性能，使其能在零下269摄氏度的低温下长期稳定发挥作用，在绝缘漆中引入了低温柔顺性能优异的聚甲基苯基乙烯基硅氧烷，利用这种特殊功能性硅氧烷大分子链的柔顺性，进一步提高漆膜的耐超低温性能，可耐零下269℃以下。3)聚甲基苯基乙烯基硅氧烷的引入不仅在于提高了漆膜的耐超低温性能，而且由于其分子链上带有双键，在过氧化物引发剂的作用下，其可以发生交联反应，形成三维网状结构，从而提高漆膜的耐溶剂性能、阻隔性能和绝缘性能，耐溶剂性能、阻隔性能：与液氮或液氦接触1年不发生渗透，绝缘性：体积电阻率大于10的15次方(单位：欧.米)。4)为使聚甲基苯基乙烯基硅氧烷的交联反应能够进行得更为均匀、高效，采用了环糊精辅助交联反应，通过使用一定量的环糊精，使聚甲基苯基乙烯基硅氧烷能够在聚乙烯醇缩醛树脂中能够分散得更加均匀，过氧化物引发剂的引发反应能够进行得更为高效。5)将纳米片状云母或纳米片状高岭土等无机纳米片状填料分散到高分子基体材料中形成有机/无机纳米复合材料，利用无机纳米片材在聚合物基材中分散形成的立体式片层状“阻隔层”,可以大大“延长和堵塞”外界环境中冷冻液小分子渗透进入的扩散路径，防止溶胀发生，提高漆膜性能和寿命，使用寿命：零下269℃下不少于1年，寿命提高30一50％；而为了达到防腐阻隔的最佳效果，无机纳米片状材料呈与超导线轴向有序平行取向排布无疑比其无规散乱分布更为有利；为此，在配方中加入一定量流动加工助剂甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，促进体系流动性能，增强分散作用力，使得无机纳米片状填料可以在涂膜加工过程中沿着流动方向(即超导线轴向)平行排列分布；此外，纳米云母和纳米高岭土的加入，也有利于提高材料的体积电阻率，显著提升漆膜的绝缘性能。
本发明的耐超低温高阻隔绝缘漆涂布用于超导材料表面，可以使超导材料可以长期与液氦或液氮等接触，并在低至零下269摄氏度的超低温下长时间正常使用和运行，寿命提高30-50％。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆，其配方按重量份包括：甲酚：40份，二甲苯：30份，二甲基亚砜：20份，聚乙烯醇缩甲醛：10份，聚乙烯醇缩丁醛：10份，聚甲基苯基乙烯基硅氧烷：5份，二叔丁基过氧化物：0.1份，气相二氧化硅：1份，纳米片状云母：1份，纳米高岭土：1份，环糊精：1份，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物：2份，硬脂酸锌：1份，甘油单硬脂酸酯：1份。
本实施例的用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：
㈠将甲酚、二甲苯和二甲基亚砜按配比在反应釜中搅拌混合均匀；
㈡升温到55摄氏度，在搅拌下按配比将聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基苯基乙烯基硅氧烷加入反应釜中，升温到85度，继续搅拌使所有树脂完全溶解；
㈢保持在85度下搅拌，将剩余的除二叔丁基过氧化物以外的所有原料按配比加入反应釜中，继续搅拌1小时；
㈣温度降至常温，加入二叔丁基过氧化物，搅拌均匀，即得到所述耐超低温高阻隔绝缘漆。
实施例2
本实施例是一种用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆，其特征在于：其配方按重量份包括：甲酚：50份，二甲苯：40份，二甲基亚砜：30份，聚乙烯醇缩甲醛：15份，聚乙烯醇缩丁醛：15份，聚甲基苯基乙烯基硅氧烷：10份，二叔丁基过氧化物：0.3份，气相二氧化硅：3份，纳米片状云母：4份，纳米高岭土：2份，环糊精：3份，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物：5份，硬脂酸锌：1.5份，甘油单硬脂酸酯：1.6份。
本实施例的用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆的制备方法，包括以下步骤：
㈠将甲酚、二甲苯和二甲基亚砜按配比在反应釜中搅拌混合均匀；
㈡升温到50摄氏度，在搅拌下按配比将聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基苯基乙烯基硅氧烷加入反应釜中，升温到80度，继续搅拌使所有树脂完全溶解；
㈢保持在80度下搅拌，将剩余的除二叔丁基过氧化物以外的所有原料按配比加入反应釜中，继续搅拌0.5小时；
㈣温度降至常温，加入二叔丁基过氧化物，搅拌均匀，即得到所述耐超低温高阻隔绝缘漆。
实施例3
本实施例是一种用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆，其配方按重量份包括：甲酚：60份，二甲苯：50份，二甲基亚砜：40份，聚乙烯醇缩甲醛：20份，聚乙烯醇缩丁醛：20份，聚甲基苯基乙烯基硅氧烷：15份，二叔丁基过氧化物：0.5份，气相二氧化硅：5份，纳米片状云母：5份，纳米高岭土：5份，环糊精：5份，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物：6份，硬脂酸锌：2份，甘油单硬脂酸酯：2份。
本实施例的用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
㈠甲酚、二甲苯和二甲基亚砜按配比在反应釜中搅拌混合均匀；
㈡升温到60摄氏度，在搅拌下按配比将聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基苯基乙烯基硅氧烷加入反应釜中，升温到90度，继续搅拌使所有树脂完全溶解；
㈢保持在90度下搅拌，将剩余的除二叔丁基过氧化物以外的所有原料按配比加入反应釜中，继续搅拌2小时；
㈣温度降至常温，加入二叔丁基过氧化物，搅拌均匀，即得到所述耐超低温高阻隔绝缘漆。
实施例1-3用于超导材料的耐超低温高阻隔绝缘漆的性能如下表所示：
表1：
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。