ITER超导馈线用环氧树脂基绝缘材料及低温韧性和耐辐射性能研究

本课题旨在探索制备一种兼有优异的低温韧性和耐辐射性能的新型环氧树脂基复合材料，以期作为绝缘材料应用于TTER超导馈线系统。（1）采用端环氧基丁腈橡胶（ETBN）为增韧剂，复合芳香胺为固化剂，将其与通用环氧树脂（DGEBA）反应，系统地研究ETBN的含量及其分布（微结构）对所得环氧树脂固化物低温韧性的影响，探索ETBN增韧环氧树脂的机理，优化出最佳的低温增韧环氧树脂配方；（2）在上述优化的环氧树脂基体中引入特种玻璃纤维（耐辐射）作为增强剂，系统地研究玻璃纤维的含量与分布与所得环氧树脂基复合材料的低温韧性和耐辐射性能之间的关系，揭示新型环氧树脂基复合材料低温增韧的内在规律和新型环氧树脂基复合材料的耐辐射机制，探索制备一种兼有优异低温韧性和耐辐射性能的新型环氧树脂基绝缘材料的有效路径。

低温绝缘材料的设计和制备是研制超导馈线系统以及超导线圈的关键技术之一。如何发展一种具有综合优势的适用于超导磁体的新型绝缘材料，既具有很强的低温力学性能，又具有很好的耐辐射性能的新型环氧树脂基绝缘材料，一直以来都受到国际聚变界的瞩目。.本项目将新型绝缘材料设计和超导磁体制备实际工程应用相结合，设计了2种低温环氧树脂体系，并优选了具有耐辐射性质和玻璃纤维和聚酰亚胺薄膜作为力学和电学增强材料。采用传统湿包绕、预浸渍和真空压力浸渍工艺（VPI）制备新型低温绝缘材料。通过力学性能测试、电学性能测试和耐辐射性能测试等手段，判断所得新型低温绝缘材料能否应用于超导磁体的绝缘体制备。.在本项目中，我们先设计和制备了适用于预浸渍工艺和VPI的模具，利用这两种模具制备了新型绝缘材料，对树脂体系、玻璃纤维，聚酰亚胺薄膜以及工艺参数进行了优化。测试结果表明，所得新型低温绝缘材料的电学性能，力学性能和耐辐射性能达到ITER超导磁体对绝缘材料的要求。此外，我们还将所得的新型绝缘材料实际应用于ITER 校正场线圈和美国AG公司Feeder磁体的绝缘体制备，并获得了令人满意的结果。