本发明专利技术公开了一种核用电缆无卤阻燃绝缘料、电缆绝缘层的制备方法和应用。该核用电缆无卤阻燃绝缘料原料包括：聚合物基材包括低密度聚乙烯和三元乙丙橡胶：100份；无机阻燃剂包括氢氧化镁：70-100份；聚磷腈阻燃剂包括六苯氧基环三磷腈：10-20份；复合抗氧剂包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂：4-8份；抗辐照剂包括抗辐照剂A和抗辐照剂B：5-15份：加工助剂包括交联敏化剂和润滑剂：4-10份；其中抗辐照剂A为高苯基硅橡胶和/或苯撑硅橡胶；抗辐照剂B为碳化硼和/或氮化硼。该绝缘料具有稳定的耐辐照性能和电气性能、良好的阻燃性能，且低烟、无卤、低毒。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种核用电缆无卤阻燃绝缘料、电缆绝缘层的制备方法和应用。
技术介绍
第三代核电，如美国西喔公司AP1000核电机组，已在我国大量建设。为了我国科技的全局和长远发展，中国科学院提出战略性先导科技专项，未来先进核裂变能(第四代)——娃基熔盐堆核能系统(TMSR)的研制工作。无论是第三代还是第四代核能系统，核电的电缆及电缆附件绝缘和护套材料必须具 有优良的长期热老化性能(第一、二代核电机组90°C下长期使用寿命为40年，第三、四代核电机组90°C下长期使用寿命为60年)，稳定的耐辐照性能和电气性能、良好的阻燃性能以及低烟、无卤、低毒等特点。核电站用电缆绝缘材料的基材料通常为聚乙烯、交联聚乙烯、三元乙丙橡胶及乙烯-辛烯共聚物等，在长期热老化作用及大量射线照射下，绝缘材料易发生变脆、机械性能变差，特别是材料的断裂伸长率大幅下降等现象，影响材料使用。核裂变会产生大量各种射线，如V及β射线等，事故发生时会产生的高温高压酸碱液体，长期暴露在如此严酷的核电站环境下，聚合物材料会易发生分子间化学键断裂，产生活性自由基(R-或R00-)或活性离子，并会进一步发生化学反应,活性自由基或活性离子引发大分子链的降解反应、交联反应、氧化反应及分子异构化反应，这些反应使材料分子反应速率加快，其结果是导致聚合物材料的分子量愈来愈小，最终电缆绝缘材料的各项性能将不能满足核电使用需要。因此，作为核电电缆用绝缘材料除了具有长期热老化性能外，它必须具有优良的耐辐照性能。此外，电缆阻燃性能也是一个非常关键问题，而且必须具有低烟、无卤、低毒等特点。如中国专利(公开号CN101456992A)公开的核电站用绝缘料，该绝缘料包括以下组分及含量重量份乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-辛烯共聚物及高密度聚乙烯共混物基材100份；无机阻燃剂氢氧化铝110-170份、氢氧化镁0-50份、硼酸锌0_10份；主抗氧剂β-(3、5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯2-4份或四季戊四醇酯2-4份；辅助抗氧剂硫代二丙酸双硬酯醇酯1-2份；抗辐照剂2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-1、3、4_噻二唑稀土金属有机配合物1-6份；碳化硼2-10份；该核电站用电缆绝缘料阻燃剂采用常规无机阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁及硼酸锌混合物，特别采用氢氧化铝为主阻燃剂。氢氧化铝分解温度为200°C左右，在245°C _300°C范围内基本完成脱水反应，释放出结晶水。从第三代核电开始，电缆材料使用寿命为60年，验证材料使用寿命方法是采用Arrhenius公式的热寿命评定，采用多个温度点进行热寿命试验，其中最高温度点为180°C /IOOh以上时间，长时间高温下，氢氧化铝易脱水，导致材料断裂伸长率下降，材料变脆，丧失使用价值。专利CN101456992A采用单一无机阻燃剂的复配技术，总所周知，采用单一无机阻燃剂阻燃材料氧指数数值可以很高(氧指数为37. 6)，但不一定能通过核电电缆绝缘层单根垂直燃烧试验。同时该专利的耐辐照仅仅只能达到550KGy的耐辐照性能要求。同时中国专利(公开号CN101649083A)公开的核电IE级Kl类绝缘料及制备工艺，采用无机阻燃剂与有机含氮阻燃剂复配技术，具体配方是聚烯烃树脂40-80份；阻燃剂20-50份；抗辐照改性剂1-5份；增韧改性剂1-10份；抗氧剂1-4份；甲基硫醇锡1_6份；塑料加工助剂1-10份；其中阻燃剂采用氢氧化铝、氢氧化镁及氮系阻燃剂复配技术，此材料的阻燃性能虽然高于单一无机阻燃剂，但仍不能达到较高的指标。目前无卤阻燃绝缘料大多数采用单一无机阻燃剂的复配技术，单一复配无机阻燃剂燃烧时主要释放出结晶水，降低燃烧温度，从而产生阻燃效果；含有单一复配无机阻燃剂的绝缘料，要满足电缆阻燃标准，即单根垂直燃烧标准，势必需要添加大量无机阻燃剂，影响绝缘材料机械性能，这种现象亟待解决。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有绝缘材料长期热老化及耐辐照性能差、无卤阻燃性能不够理想等缺陷，提供核用电缆无卤阻燃绝缘料、电缆绝缘层的制备方法和应用，该绝缘料具有稳定的耐辐照性能和电气性能、良好的阻燃性能，且低烟、无卤、低毒。 本专利技术的技术方案之一是，提供一种核用电缆无卤阻燃绝缘料的制备方法；其包括以下重量份的原料聚合物基材100份；无机阻燃剂70-100份；聚磷腈阻燃剂10_20份；复合抗氧剂4-8份；抗辐照剂5-15份加工助剂4-10份；其中所述的聚合物基材包括低密度聚乙烯(LDPE)和三元乙丙橡胶(EPDM)；所述的无机阻燃剂包括氢氧化镁；所述的聚磷腈阻燃剂包括六苯氧基环三磷腈；所述的复合抗氧剂包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂；其中，所述的主抗氧剂包括季戊四醇酯(抗氧剂1010)和/或β-(3，5_ 二特丁基-4-轻基苯基)丙酸十八酯(抗氧剂1076)；所述的辅助抗氧剂包括硫酯类抗氧剂；所述的紫外线吸收剂包括2-(2’_羟基_3’，5’_ 二特戊基苯基)苯并三唑(UV-328)、2-(2’ -羟基-5’ -特辛基苯基)苯并三唑(UV-329)和2_(2，-羟基-3’，5’ -双(a、a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑(UV-234)中的一种或多种。所述的抗辐照剂包括抗辐照剂A和抗辐照剂B，其中抗辐照剂A为高苯基硅橡胶和/或苯撑硅橡胶；抗辐照剂B为碳化硼和/或氮化硼；所述的加工助剂包括交联敏化剂和润滑剂；其中所述的交联敏化剂包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)和/或三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)，所述的润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或多种。较佳的，本专利技术的核用电缆无卤阻燃绝缘料的原料及其重量份为聚合物基材100份；无机阻燃剂70-100份；聚磷腈阻燃剂10-20份；复合抗氧剂4_8份；抗辐照剂5-15份；加工助剂4-10份；其中，上述物质的成分和含量如前所述。本专利技术中较佳的，低密度聚乙烯(LDPE)和三元乙丙橡胶(EPDM)的重量份数比为(50-70) :(10-50)。本专利技术中较佳的，所述的聚合物基材还包括乙烯-辛烯共聚物(POE)；其中，较佳的，所述的乙烯-辛烯共聚物(POE)中聚合物单元辛烯占共聚物中总聚合物单元的摩尔百分比20-30%;更佳的，所述的乙烯-辛烯共聚物(POE)的门尼粘度为5-35，熔融指数MI为O. 5-3。更佳的，当含有乙烯-辛烯共聚物(POE)时，所述的低密度聚乙烯(LDPE)、三元乙丙橡胶(EPDM)和乙烯-辛烯共聚物(POE)的重量份数比为(50-70) (10-50) (5-30) 0本专利技术中较佳的，所述的无机阻燃剂还可以包括氢氧化铝和/或硼酸锌；较佳的，当添加氢氧化铝时，所述的氢氧化镁和氢氧化铝的重量份数比为￠0-90) (40-10);当添加硼酸锌时，所述的氢氧化镁和硼酸锌的重量份数比为 (70-95) (30-5);当同时添加氢氧化铝和硼酸锌时，所述的氢氧化镁、氢氧化铝和硼酸锌的添加量的重量份数比为(50-100)(5-50) (5-30)。本专利技术中，较佳的，所述的六苯氧基环三磷腈的制备方法可参考I、无卤高效阻燃剂HPCTP的合成，杨新改等，表征与应用研究-表征分析，中国阻燃;2011，3 11-12 ；2、唐安斌等，应用化学，2010.07,27 (4) 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核用电缆无卤阻燃绝缘料的制备方法，其特征在于：其包括以下重量份的原料：聚合物基材：100份；无机阻燃剂：70?100份；聚磷腈阻燃剂：10?20份；复合抗氧剂：4?8份；抗辐照剂：5?15份：加工助剂：4?10份；其中，所述的聚合物基材包括低密度聚乙烯和三元乙丙橡胶；所述的无机阻燃剂包括氢氧化镁；所述的聚磷腈阻燃剂包括六苯氧基环三磷腈；所述的复合抗氧剂包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂；其中，所述的主抗氧剂包括季戊四醇酯和/或β?(3，5?二特丁基?4?羟基苯基)丙酸十八酯；所述的辅助抗氧剂包括硫酯类抗氧剂；所述的紫外线吸收剂包括2?(2′?羟基?3′，5′?二特戊基苯基)苯并三唑、2?(2′?羟基?5′?特辛基苯基)苯并三唑和2?(2′?羟基?3′，5′?双(a、a?二甲基苄基)苯基)苯并三唑中的一种或多种；所述的抗辐照剂包括抗辐照剂A和抗辐照剂B，其中抗辐照剂A为高苯基硅橡胶和/或苯撑硅橡胶；抗辐照剂B为碳化硼和/或氮化硼；所述的加工助剂包括交联敏化剂和润滑剂；其中，所述的交联敏化剂包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和/或三烯丙基异三聚氰酸酯，所述的润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或多种。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张聪，李景烨，李林繁，蒋海青，黄卫兵，张阔，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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