[发明专利]一种核电站用无卤阻燃护套材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种核电站用无卤阻燃护套材料及其制备方法，所述护套材料包括：聚烯烃，硅橡胶，杂化石墨烯多功能助剂，微胶囊化阻燃剂，阻燃成壳助剂，多官能团交联剂，润滑剂，抗氧剂Ⅱ；所述杂化石墨烯多功能助剂是先将纳米颗粒抗辐照剂负载与石墨烯上进行杂化，然后将3‑(3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酰氯原位接枝在负载了纳米颗粒抗辐照剂的石墨烯上，制得杂化石墨烯多功能助剂；本发明的石墨烯多功能助剂与微胶囊化阻燃剂、阻燃成壳助剂能够发挥多组分协同防老化、阻燃、抗辐照与耐介质效果，本发明的核电站电缆用护套材料具有优良阻燃性能、耐酸碱介质、抗辐照性能和长寿命。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种核电站用无卤阻燃护套材料及其制备方法。

背景技术

目前世界上先进的高温气冷堆、CAP1400核电用高安全电缆及其核心关键材料，包括电力、控制、仪表、高温、网络通信、同轴等系列电缆及绝缘、护套、填充等系列关键材料。核电电缆的高安全性能体现在使用寿命长(≥60年)、耐高辐照剂量(≥2500kGy)、设计事故条件下的功能完整性，同时要满足机械性能、电性能、阻燃性能、耐酸碱介质等性能。

尤其是核电站电缆用护套材料在服役过程中，护套材料作为核电站电缆的最外层保护材料，对护套的阻燃成壳性能、耐热性、热老化寿命、耐辐照性和耐酸碱介质要求更高。

为了获得更好的阻燃性能，需要在护套材料之中添加较高含量的阻燃剂。当今阻燃剂趋势为无卤环保，无卤阻燃剂被越来越多使用在电缆材料之中。电缆材料之中普遍使用的氢氧化铝、氢氧化镁阻燃剂存在分散性差、炭层不致密、炭层成壳性能差以及使用量大的问题。

另外，提高护套材料的耐酸碱介质性能，常选用特定的树脂，如选用具有耐油耐溶剂的橡胶材料。尽管橡胶材料具有优异的耐介质性能，但是存在其它性能如热老化性能不足的问题。研究表明石墨烯材料在耐介质、耐酸碱、耐蚀性涂层方面具有优异的性能。此外，石墨烯材料具有优异的抗辐照性能。但是至今未见报道使用杂化石墨烯材料应用于核电站电缆材料之中，用于实现提高电缆材料的耐酸碱介质、抗辐照效果，从而提高电缆材料的综合物性。

发明内容

为了解决现有核电站电缆护套材料阻燃剂分散性差、炭层不致密、炭层成壳性能差以及耐酸碱介质性能不佳的技术问题，而提供一种核电站用无卤阻燃护套材料及其制备方法。本发明的核电站电缆用护套材料具有优良阻燃性能、耐酸碱介质、抗辐照性能和长寿命。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种核电站用无卤阻燃护套材料，包括如下重量份组分：聚烯烃30-40份，硅橡胶10-20份，杂化石墨烯多功能助剂2-10份，微胶囊化阻燃剂40-50份，阻燃成壳助剂1-5份，多官能团交联剂1-3份，润滑剂0.5-2份，抗氧剂Ⅱ1-4份；

所述杂化石墨烯多功能助剂由纳米颗粒抗辐照剂、抗氧剂Ⅰ和石墨烯组成，所述纳米颗粒抗辐照剂选自氧化钨、氧化铋、碳酸铋、稀土金属氧化物、纳米二氧化硅中的一种或多种按任意比例混合，所述稀土金属氧化物中的稀土金属为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕其中的一种，所述抗氧剂Ⅰ为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯。

进一步地，所述杂化石墨烯多功能助剂制备方法包括如下步骤：

(1)将石墨烯与水混合并进行超声处理，然后加入纳米颗粒抗辐照剂的对应前驱体，氮气保护、搅拌状态下，滴加碱性调节剂使pH为9-11，滴加完成后升温加热反应，反应完成后离心分离、水洗、醇洗并烘干，得到负载纳米颗粒抗辐照剂的石墨烯；

(2)将步骤(1)得到的负载纳米颗粒抗辐照剂的石墨烯分散在无水乙醇和水中，调节pH为9，加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷，室温反应4h，抽滤、烘干得到中间产物,将其分散在氯仿溶液中得到混合液A；