[发明专利]一种耐γ-射线辐照可陶瓷化阻燃耐火电缆护套材料及其制备方法

说明书

本发明提出了一种耐γ‑射线辐照可陶瓷化阻燃耐火电缆护套材料及其制备方法，以质量份数计，该电缆护套材料包括三元乙丙橡胶44.0～58.0，高分子相容剂3.0～7.0，大分子辐照稳定剂1.0～3.0，云母粉8.0～14.0，硼酸钙3.0～9.0，聚磷酸铵6.0～10.0，硼酸锌14.0～18.0，有机改性蒙脱土3.0～7.0，硫化剂1.0～2.0，硫化促进剂0.5～1.0；其中所述大分子辐照稳定剂结构通式为：其中n为20～80，R₁包括甲基、乙基、异丙基和正丁基等。本发明提出将三元乙丙橡胶、高分子相容剂以及无机填料在高速混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒并烘干，得到母粒；再将母粒与硫化剂、硫化促进剂和大分子辐照稳定剂进行混炼、硫化，得到电缆护套材料，获得的电缆护套材料具有耐γ‑射线辐照、阻燃和耐火等特点。

技术领域

本发明涉及电工材料合成制备技术领域，具体涉及一种耐γ-射线辐照可陶瓷化阻燃耐火电缆护套材料及其制备方法。

背景技术

核电用电缆护套材料结构和性能的稳定性会对核电站的稳定运行产生显著影响。经γ-射线辐照后，核电用电缆护套材料内部会发生不可控的自由基反应，导致电缆护套性能劣化，影响电缆护套的使用寿命。目前常用的辐照稳定剂为抗氧剂与防老化助剂，但二者只能被动地捕捉、湮灭自由基，难以实现辐照过程中电缆护套材料内部自由基反应的可控化，因此二者对电缆护套材料耐辐照能力的提高效果相对有限。

同时，为应对火灾的发生，核电用电缆护套材料需具备阻燃和耐火性能。可陶瓷化高分子复合材料是一类新型阻燃耐火材料，在室温下具备高分子材料的机械性能，高温烧蚀后可以生成具备一定强度的类陶瓷体，让复合材料具备阻燃和耐火性能。

发明内容

本发明提出了一种耐γ-射线辐照可陶瓷化阻燃耐火电缆护套材料及其制备方法，以三元乙丙橡胶作为聚合物基体，设计合成一种含黄原酸酯结构的大分子辐照稳定剂，利用其对辐照过程中的自由基反应进行有效调控，从而让电缆护套材料具备优良的耐γ-射线辐照性能。同时，向电缆护套材料中加入成瓷填料和助熔剂等，实现电缆护套材料在高温下可陶瓷化，使电缆护套材料具备阻燃和耐火性能。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下的技术方案实现的：

本发明提出一种耐γ-射线辐照可陶瓷化阻燃耐火电缆护套材料，以质量份数计，所述电缆护套材料包括：三元乙丙橡胶44.0～58.0，高分子相容剂3.0～7.0，大分子辐照稳定剂1.0～3.0，云母粉8.0～14.0，硼酸钙3.0～9.0，聚磷酸铵6.0～10.0，硼酸锌14.0～18.0，有机改性蒙脱土3.0～7.0，硫化剂1.0～2.0以及硫化促进剂0.5～1.0。

在本发明一实施例中，所述大分子辐照稳定剂的结构通式为：

其中，n为20～80，R₁为甲基、乙基、异丙基或正丁基中的一种。

在本发明一实施例中，所述大分子辐照稳定剂通过醋酸乙烯酯、偶氮二异丁腈和RAFT试剂反应而成。

在本发明一实施例中，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、氧化锌、三烯丙基异三聚氰酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

在本发明一实施例中，所述高分子相容剂为硅烷类偶联剂、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或多种。

本发明还提出一种耐γ-射线辐照可陶瓷化阻燃耐火电缆护套材料的制备方法，至少包括以下步骤：

大分子辐照稳定剂的合成：将醋酸乙烯酯、偶氮二异丁腈、RAFT试剂按(80～150):(1～2):(1～4)的摩尔比加入反应器内，依次经过冷冻、抽真空、通氮气和解冻，循环3～5次，在60～80℃条件下，密闭反应2～4h，低温淬灭反应后得到混合物；