核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料制造技术

本发明专利技术涉及核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，属于核电缆料技术领域。为了解决现有的绝缘性和抑烟性不佳的问题，提供核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，该绝缘料包括以下成分的重量份：基料：100；高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺

【技术实现步骤摘要】
核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料


[0001]本专利技术涉及核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，属于核电缆料


技术介绍

[0002]电缆用绝缘料一般要求必须具有优良的耐长期热老化性能、耐辐照性和高阻燃及绝缘等性能。随着核电缆料的应用技术发展，核级(如核电站)电缆对材料的热寿命要求越来越高，从第三代核电站电缆料的性能要求90℃/60年提高到目前的90℃/80年，耐辐射性能要求在常规工况下(耐
60
Co
‑
γ射线累积剂量412.5kGy/室温)及事故工况下(DBA及AG，耐
60
Co
‑
γ射线累积剂量达到2064kGy/室温)，仍保持一定绝缘性能。现有公开的技术方案中为提高材料的上述性能，有通过增加多环芳烃类树脂改性剂的比例，来提高材料的耐热性和耐辐射性，但是在电缆料的整体边际效应是递减的，而且多环芳烃类树脂在配方中比例过高还会导致材料燃烧时发烟量增大，使得电缆料的燃烧测试的烟中透光率达不到标准要求。
[0003]而聚酰亚胺材料具有硬度高、熔点高的优点，但是存在不利于共混加工的问题。如中国专利文献(公开号：CN111040448A)公开的采用一种聚醚酰亚胺
‑
硅氧烷共聚物，硅氧烷的存在改善聚醚酰亚胺材料的整体加工性能，但现有的该类材料，硅氧烷含量均在40％以下，其塑化共混的温度还是需要250℃以上，如果与含有氢氧化物等无卤阻燃剂的电缆料共混加工时，这么高的加工温度会导致氢氧化物等无卤阻燃剂部分或全部分解失效，达不到要求的阻燃性能；而如果共混温度低于250℃，由于聚酰亚胺嵌段未能充分塑化，会导致整体材料的物理机械性能变差，甚至无法正常使用。所以，该类材料用于以聚酰亚胺为主体的电缆料体系是可以的，但如果用于常规的无卤低烟阻燃电缆料体系中还是不合适，在材料体系含有阻燃剂体系下，尤其是在无机阻燃剂的存在下，易造成电缆料的整体阻燃性能因加工共混的温度过高而导致分解失效的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，解决的问题是如何实现材料具有高绝缘性、阻燃性和抑烟性能。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现，核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于，该绝缘料包括以下成分的重量份：
[0006]基料：100；高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物：120～160；无卤阻燃剂：60～100；抗氧剂：4.0～12；抗辐照剂：2.0～12；所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物中硅氧烷的质量百分数含量为50％～60％；
[0007]所述基料包括乙烯
‑
甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯
‑
丙烯酸乙酯共聚物和高压低密度聚乙烯中的一种或几种。
[0008]本专利技术为了使聚酰亚胺
‑
硅氧烷共聚物能够应用到该核电缆绝缘料中，来提升材料整体的抗辐照性能、绝缘性和阻燃性能，通过使其中的硅氧烷含量控制在50％～60％，能
够使共聚物跌聚酰亚胺段(PI)的玻璃化温度Tg降低到160℃以下，从而使得含有PIS嵌段共聚物的材料能够在低于200℃以下的温度就可以塑化共混，从而有效避免加工过程中因温度过高而导致无卤阻燃剂在加工过程中发生分解失去阻燃的功能，从而能保证整体的阻燃性能，通过添加高熵稀土锆酸盐材料到共聚物的聚酰亚胺相区中，能够强化共聚物中聚酰亚胺段的耐热、抗辐射及阻燃性能。同时，高熵稀土锆酸盐纳米改性聚酰亚胺
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硅氧烷嵌段共聚物与无卤阻燃剂产生明显的协同效应，使材料的燃烧结壳性优异，使整体的抑烟效果具有更优异的表现，燃烧烟中透光率可达到75％。通过本专利技术的上述材料的设计，能够使材料的整体达到核级电缆料的综合性能要求，热寿命能够达到90℃/84.7年，在常规工况下(耐
60
Co
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γ射线累积剂量412.5kGy/室温)及事故工况下(DBA及AG，耐
60
Co
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γ射线累积剂量2064kGy/室温)绝缘性能达到要求。
[0009]在上述核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料中，作为优选，所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物中高熵稀土锆酸盐的分子式为(X
0.2
Y
0.2
Z
0.2
M
0.2
N
0.2
)2Zr2O7，其中X、Y、Z、M和N各自独立的选自镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、镝(Dy)、钬(Ho)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钇(Y)和钪(Sc)，且所述X、Y、Z、M和N均不相同。能够更好的强化共聚物阻燃抑烟功能，使本绝缘材料的安全性能达到一个更优的性能，具有抑烟性能好，且材料在燃烧时的结壳性好，燃烧烟的透光率能高达75％。最好使所述高熵稀土锆酸盐为纳米级。采用高熵锆酸盐具有降低热传导和提高材料热稳定性作用，材料着火后，需要持续的氧化反应提供热能才能使燃烧过程维持下去，高熵锆酸盐的存在，使得燃烧反应热量的传导变慢，燃烧速度降低，而且能够在材料燃烧后较好的维持材料原有的形状，形成隔氧隔热层，成炭物质更容易固化在隔氧隔热层上，从而使得材料的燃烧发烟量降低。
[0010]在上述核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料中，作为优选，所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
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硅氧烷嵌段共聚物的重均分子量为40000～60000，且所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物的聚酰亚胺段的玻璃化温度Tg为103℃～140℃。使共聚物整体具有较低的玻璃化温度，能够使其物理机械性能达到类似于热塑性弹性体，能够实现在较低温度下进行塑化共混，从而更进一步有效的避免加工过程中造成无卤阻燃因高温分解而失去阻燃功能，更好的保证材料的阻燃性能，具有优异的抑烟效果。
[0011]在上述核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料中，作为优选，所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物具体是通过采用芳香二酐、芳香二胺和聚硅氧烷二胺为原料，通过缩聚反应制得聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物，且缩聚反应过程中加入所述高熵稀土锆酸盐的粉体。
[0012]在上述核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料中，作为优选，所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
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硅氧烷嵌段共聚物中高熵稀土锆酸盐的质量百分数含量为2％～5％。能够使成炭阻燃抑烟效果更有效的达到第四代核级电缆的要求，用量过大，则会使材料的物理机械性能下降，而且从成本角度考虑，也不经济。
[0013]在上述核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料中，作为优选，所述无卤阻燃剂选自氢氧化铝、二乙基次膦酸铝和三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或几种。采用上述无卤阻燃类材料，能够有效的实现高阻燃性的功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于，该绝缘料包括以下成分的重量份：基料：100；高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物：120～160；无卤阻燃剂：60～100；抗氧剂：4.0～12；抗辐照剂：2.0～12；所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物中硅氧烷的质量百分数含量为50％～60％；所述基料包括乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯
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丙烯酸乙酯共聚物和高压低密度聚乙烯中的一种或几种。2.根据权利要求1所述核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
‑
硅氧烷嵌段共聚物中高熵稀土锆酸盐的分子式为(X
0.2
Y
0.2
Z
0.2
M
0.2
N
0.2
)2Zr2O7，其中X、Y、Z、M和N各自独立的选自镧、镨、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铥、镱、镥、钇和钪，且所述X、Y、Z、M和N均不相同。3.根据权利要求1所述核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，其特征在于，所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
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硅氧烷嵌段共聚物中聚酰亚胺
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硅氧烷嵌段共聚物的重均分子量为40000～60000，且所述高熵稀土锆酸盐改性聚酰亚胺
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硅氧烷嵌段共聚物的聚酰亚胺段的玻璃化温度Tg为103℃～140℃。4.根据权利要求2所述核级电缆用无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周巍，周才辉，沈波，李国锋，贾少晋，李新民，张白萌，
申请(专利权)人：临海市亚东特种电缆料厂，
类型：发明
国别省市：