CN110544562B - 具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材 - Google Patents

具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材 Download PDF

Info

Publication number
CN110544562B
CN110544562B CN201810530262.7A CN201810530262A CN110544562B CN 110544562 B CN110544562 B CN 110544562B CN 201810530262 A CN201810530262 A CN 201810530262A CN 110544562 B CN110544562 B CN 110544562B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature superconducting
fluorine
soluble polyimide
containing soluble
superconducting tape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810530262.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110544562A (zh
Inventor
张腾
戴少涛
莫思铭
蔡渊
马韬
袁文
胡磊
王邦柱
陈慧娟
熊旭明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jiaotong University
Jiangsu Etern Co Ltd
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
Jiangsu Etern Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University, Jiangsu Etern Co Ltd filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CN201810530262.7A priority Critical patent/CN110544562B/zh
Publication of CN110544562A publication Critical patent/CN110544562A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110544562B publication Critical patent/CN110544562B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for heat treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/16—Insulating conductors or cables by passing through or dipping in a liquid bath; by spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/30—Drying; Impregnating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材的制备方法，本发明所述的制备方法有如下的有益效果：(1)本发明采用含氟可溶聚酰亚胺和纳米二氧化硅致孔剂在钇系高温超导带材表面形成富含气泡成核中心的多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层，从根本上避免了超导带表面大气泡形成导致的传热效率降低、绝缘击穿强度下降的问题。(2)本发明含氟可溶聚酰亚胺在钇系高温超导带材表面形成的绝缘涂层方法采用半干法浸胶工艺，可通过重复浸液‑刮胶‑烘干过程在钇系高温超导带材表面快速形成厚度可控的均匀绝缘涂层，工艺简单易行。

Description

具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材
技术领域
本发明属于超导电力技术领域，具体涉及一种具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材的制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，对电力容量及供电质量的需求不断增加，电网规模越来越大，电网暂态稳定性等问题也越来越突出。应用超导电力技术中所涉及的超导电缆、变压器、限流器等超导装置也面临同样的问题。
高温超导电力装置的核心部件(超导绕组、电缆导体等)大都采用廉价的液氮浸泡方式以实现运行所必需的低温环境，液氮同时还可用作低温高电压绝缘介质。然而，在电压水平高、容量大的高压应用场景，瞬间暂态下超导体会迅速转变为正常态，表现出大电阻，超导带材表面迅速富集热量。此时，带材表面会产生大量气泡，造成两种不利影响：1)带材表面气泡沸腾区的热交换速率显著降低，由失超产生的热量难以被液氮吸收耗散，持续温升将导致冷却液氮发生爆沸；2)气泡的存在将显著降低液氮的绝缘强度；气泡在上升过程中可能发生变长、与附近气泡融合、破裂等变化而形成放电通道，导致主绝缘击穿。总之，无论是爆沸引发的液氮体积骤然膨胀和封闭区域压力骤然增加导致的杜瓦内压力骤增，还是连续气泡形成的主绝缘击穿，都将严重危害超导装置的安全可靠性。
目前，主要通过工程上增大液氮绝缘的设计裕量、采用更高纯度或过滤后的液氮、提高液氮压力等手段减少气泡生成、提高绝缘击穿强度，然而，这些过程不但耗时费工，还会提高整套装置的制造成本。因此，亟需一种便捷方法抑制大气泡的形成，在保持超导带材表面良好传热效率的同时，避免由连续气泡形成导致的主绝缘击穿。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是克服现有技术工程量大、设计制造成本高的缺点，提出一种抑制超导带表面大气泡形成和保持绝缘可靠性的方法。本发明采用含氟可溶聚酰亚胺在钇系高温超导带材表面形成含有纳米微孔的绝缘涂层，借助微孔作为气泡成核中心、抑制超导带材表面连续大气泡的形成，保持带材表面良好的传热效率和稳定的绝缘强度。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)含氟可溶聚酰亚胺预聚物可根据现有技术常规方法合成，含氟可溶聚酰亚胺预聚物的制备：首先，将总物质的量为M的间苯二胺与4，4-二氨基二苯醚依次加入到物质的量为30M N-甲基吡咯烷酮中，在氮气保护下充分溶解；之后，将物质的量为M的六氟二酐分批加入反应体系中，室温搅拌一段时间，得到预聚溶液；
(2)采用所得预聚溶液和纳米二氧化硅按比例均匀混合制成涂覆溶液，将表面用乙醇清洗并烘干的钇系高温超导带材浸入到上述涂覆溶液中，然后用刮胶去除过量的预聚溶液，依次以“80℃/2h、100℃/1h、120℃/1h、150℃/1h、180℃/1h、210℃/2h、240℃/2h”过程进行加热反应，获得含氟可溶聚酰亚胺/二氧化硅复合涂层；
(3)将包覆含氟可溶聚酰亚胺/二氧化硅复合涂层的钇系高温超导带材浸入到氢氟酸溶液中去除涂层中的纳米二氧化硅粒子，经水洗、100℃烘干后获得多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层包覆的钇系高温超导带材。
在上述方案的基础上，步骤(1)中搅拌时间为24h。
在上述方案的基础上，步骤(1)中间苯二胺与4，4-二氨基二苯醚的摩尔比为1：1～9。
在上述方案的基础上，步骤(2)中纳米二氧化硅的粒径为5～100nm。
在上述方案的基础上，步骤(2)中纳米二氧化硅用量为10～40％M。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用含氟可溶聚酰亚胺和纳米二氧化硅致孔剂在钇系高温超导带材表面形成富含气泡成核中心的多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层，从根本上避免了超导带表面大气泡形成导致的传热效率降低、绝缘击穿强度下降的问题。
(2)本发明含氟可溶聚酰亚胺在钇系高温超导带材表面形成的绝缘涂层方法采用半干法浸胶工艺，可通过重复浸液-刮胶-烘干过程在钇系高温超导带材表面快速形成厚度可控的均匀绝缘涂层，工艺简单易行。
附图说明
本发明有如下附图：
图1示出多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层涂覆前后，钇系高温超导带材表面的气泡形成情况。
图2示出多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层涂覆前后，钇系高温超导带材在脉冲电流冲击下的失超恢复时间(液氮浸泡方式、带材宽度4mm、临界电流100A、冲击瞬间最大电流450A、冲击时间100ms)。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图1-2对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1多孔含氟可溶聚酰亚胺在钇系高温超导带材表面形成绝缘涂层的方法
含氟可溶聚酰亚胺在钇系高温超导带材表面形成绝缘涂层的方法，包括以下步骤：
(1)制备含氟可溶聚酰亚胺预聚物：首先，将总物质的量为100mmol的间苯二胺与4，4-二氨基二苯醚依次加入到300g N-甲基吡咯烷酮中，在氮气保护下充分溶解；之后，将物质的量为100mmol的六氟二酐分批加入反应体系中，室温搅拌24h，得到预聚溶液；其中间苯二胺与4，4-二氨基二苯醚的摩尔比为50/50；
(2)采用所得预聚溶液和物质的量为40mmol、粒径为5nm二氧化硅颗粒均匀混合制成涂覆溶液，将表面用乙醇清洗并烘干的钇系高温超导带材浸入到上述涂覆溶液中，然后用刮胶去除过量的预聚溶液，依次以“80℃/2h、100℃/1h、120℃/1h、150℃/1h、180℃/1h、210℃/2h、240℃/2h”过程进行加热反应，获得含氟可溶聚酰亚胺/二氧化硅复合涂层；
(3)将包覆含氟可溶聚酰亚胺/二氧化硅复合涂层的钇系高温超导带材浸入到氢氟酸溶液中去除涂层中的纳米二氧化硅粒子，经水洗、100℃烘干后获得一种多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层包覆的钇系高温超导带材。
实施例2多孔含氟可溶聚酰亚胺在钇系高温超导带材表面形成绝缘涂层的方法
含氟可溶聚酰亚胺在钇系高温超导带材表面形成绝缘涂层的方法，包括以下步骤：
(1)制备含氟可溶聚酰亚胺预聚物：首先，将总物质的量为100mmol的间苯二胺与4，4-二氨基二苯醚依次加入到300g N-甲基吡咯烷酮中，在氮气保护下充分溶解；之后，将物质的量为100mmol的六氟二酐分批加入反应体系中，室温搅拌24h，得到预聚溶液；其中间苯二胺与4，4-二氨基二苯醚的摩尔比为70/25；
(2)采用所得预聚溶液和物质的量为5mmol、粒径为100nm二氧化硅颗粒均匀混合制成涂覆溶液，将表面用乙醇清洗并烘干的钇系高温超导带材浸入到上述涂覆溶液中，然后用刮胶去除过量的预聚溶液，依次以“80℃/2h、100℃/1h、120℃/1h、150℃/1h、180℃/1h、210℃/2h、240℃/2h”过程进行加热反应，获得含氟可溶聚酰亚胺/二氧化硅复合涂层；
(3)将包覆含氟可溶聚酰亚胺/二氧化硅复合涂层的钇系高温超导带材浸入到氢氟酸溶液中去除涂层中的纳米二氧化硅粒子，经水洗、100℃烘干后获得一种多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层包覆的钇系高温超导带材。
比较钇系高温超导带材在涂覆多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层前后，带材过热时表面气泡的形成情况如图1所示，未涂膜情况下气泡体积大、已形成连续通道；涂膜后气泡呈不连续分散小气泡。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)含氟可溶聚酰亚胺预聚物的制备：首先，将总物质的量为M的间苯二胺与4，4-二氨基二苯醚依次加入到物质的量为30M N-甲基吡咯烷酮中，在氮气保护下充分溶解；之后，将物质的量为M的六氟二酐分批加入反应体系中，室温搅拌一段时间，得到预聚溶液；
(2)采用所得预聚溶液和纳米二氧化硅按比例均匀混合制成涂覆溶液，将表面用乙醇清洗并烘干的钇系高温超导带材浸入到上述涂覆溶液中，然后用刮胶去除过量的预聚溶液，依次以“80℃/2h、100℃/1h、120℃/1h、150℃/1h、180℃/1h、210℃/2h、240℃/2h”过程进行加热反应，获得含氟可溶聚酰亚胺/二氧化硅复合涂层；
(3)将包覆含氟可溶聚酰亚胺/二氧化硅复合涂层的钇系高温超导带材浸入到氢氟酸溶液中去除涂层中的纳米二氧化硅粒子，经水洗、100℃烘干后获得多孔含氟聚酰亚胺绝缘涂层包覆的钇系高温超导带材；
步骤(1)中搅拌时间为24h；
步骤(1)中间苯二胺与4，4-二氨基二苯醚的摩尔比为1：1～9；
步骤(2)中纳米二氧化硅用量为10～40％M。
2.如权利要求1所述的具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中纳米二氧化硅的粒径为5～100nm。
CN201810530262.7A 2018-05-29 2018-05-29 具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材 Expired - Fee Related CN110544562B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810530262.7A CN110544562B (zh) 2018-05-29 2018-05-29 具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810530262.7A CN110544562B (zh) 2018-05-29 2018-05-29 具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110544562A CN110544562A (zh) 2019-12-06
CN110544562B true CN110544562B (zh) 2020-12-04

Family

ID=68701417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810530262.7A Expired - Fee Related CN110544562B (zh) 2018-05-29 2018-05-29 具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110544562B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04157772A (ja) * 1990-10-19 1992-05-29 Sanyo Electric Co Ltd 超電導体
WO2000063456A3 (en) * 1999-04-20 2001-08-02 Composite Materials Tech Constrained filament niobium-based superconductor composite and process of fabrication
CN104040743A (zh) * 2011-11-17 2014-09-10 瓦里安半导体设备公司 保护超导物品的技术
CN106910573A (zh) * 2017-03-23 2017-06-30 中国东方电气集团有限公司 一种高温超导带材的电泳涂漆绝缘方法
CN107619274A (zh) * 2017-09-06 2018-01-23 西安理工大学 一种利用快速热处理制备钇钡铜氧高温超导薄膜的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001067949A (ja) * 1999-08-24 2001-03-16 Hitachi Ltd 超電導導体及び超電導磁石
CN100550229C (zh) * 2005-12-08 2009-10-14 南车株洲电力机车有限公司 一种聚酰亚胺薄膜超导带材绝缘结构制作方法及装置
CN101456726B (zh) * 2009-01-07 2012-03-21 西南交通大学 一种制备高临界电流密度钇钡铜氧超导薄膜的方法
WO2013153651A1 (ja) * 2012-04-12 2013-10-17 住友電気工業株式会社 酸化物超電導薄膜線材とその製造方法
CN106661265B (zh) * 2014-08-20 2019-12-17 东京应化工业株式会社 多孔聚酰亚胺膜制造用清漆及使用了它的多孔聚酰亚胺膜的制造方法
CN104157630B (zh) * 2014-09-09 2017-10-17 西华大学 一种超低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04157772A (ja) * 1990-10-19 1992-05-29 Sanyo Electric Co Ltd 超電導体
WO2000063456A3 (en) * 1999-04-20 2001-08-02 Composite Materials Tech Constrained filament niobium-based superconductor composite and process of fabrication
CN104040743A (zh) * 2011-11-17 2014-09-10 瓦里安半导体设备公司 保护超导物品的技术
CN106910573A (zh) * 2017-03-23 2017-06-30 中国东方电气集团有限公司 一种高温超导带材的电泳涂漆绝缘方法
CN107619274A (zh) * 2017-09-06 2018-01-23 西安理工大学 一种利用快速热处理制备钇钡铜氧高温超导薄膜的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110544562A (zh) 2019-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103420352A (zh) 一种高氟含量氟化石墨烯及其制备方法
CN101034629B (zh) 一种卷绕型固体电解电容器的制造方法
CN108183192B (zh) 一种陶瓷浆料及锂离子电池隔膜
CN109962291A (zh) 一种用于锂离子电池的宽温域的电解液及其制备方法
CN109755564B (zh) 一种动力型铅蓄电池
CN110452563B (zh) 一种超导带绝缘涂层的制备方法
CN110544562B (zh) 具有多孔含氟可溶聚酰亚胺绝缘涂层的钇系高温超导带材
CN111063477B (zh) 一种不锈钢基板厚膜电路绝缘介质浆料及其制备方法
EP3336936A1 (en) Method for preparing negative electrode of lithium ion battery and lithium ion battery
CN108822544B (zh) 一种聚酰亚胺/金属有机骨架复合薄膜的制备方法
CN115394905B (zh) 一种柔性pva/pedot:pss复合热电薄膜的制备方法
CN111916818A (zh) 一种固态锂电池二氧化硅气凝胶框架电解质及制备方法
CN106328896B (zh) 一种石墨烯网络硫电极材料及制备方法
CN115537026A (zh) 一种聚酰亚胺气凝胶及其制备方法
CN115537027A (zh) 一种应用于超级电容器的硼掺杂氟化聚酰亚胺膜的制备方法
CN106867077A (zh) 一种交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法
CN107895786A (zh) 柔性自支撑SnS/碳泡沫复合材料及其制备方法和应用
CN108796477B (zh) 一种表面多孔结构的钇系高温超导带材的制备方法
CN102509762A (zh) 一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法
CN111137916A (zh) 一种自活性钛酸锂材料的制备方法
CN103617822A (zh) 一种低翘曲的背铝浆料
CN114927349B (zh) 一种高电压型的电容器电解液及其制备方法
CN113278255B (zh) 一种具有导热性和吸波性的高频段导热吸波绝缘垫
CN116144179B (zh) 一种功能化改性的导热硅橡胶材料、制备方法及应用
CN114015039B (zh) 超低介电常数交联型聚芳醚腈薄膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201204

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee