【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高分子材料領域，具體涉及一種無鹵阻燃聚烯烴材料及其在核電電纜材料制備中的應用。
技術介紹
1、目前，世界上最先進的高溫氣冷堆、cap1400核電用高安全電纜及其核心關鍵材料，包括電力、控制、儀表、高溫、網絡通信、同軸等系列電纜及絕緣、護套、填充等系列關鍵材料。由于原料豐富，價格低廉，容易加工成型，良好的電絕緣性能及綜合性能優良，使得聚烯烴廣泛應用于核電站電纜材料之中。核電電纜的高安全性能體現在90℃下使用壽命長(≥60年)、耐高輻照劑量(≥2500kgy)、設計事故條件下的功能完整性，同時要滿足機械性能、電性能、阻燃性能、耐酸堿介質等性能。
2、新一代核電要求電纜經2500kgy高能射線照射后仍具有較好的伸長率，但是一般高分子材料的耐輻照性能較差。為提高聚合物的輻射穩定性，可以向聚合物中添加輻照保護劑，從而延長材料在強輻射場中的使用壽命。第一種是犧牲型抗輻射劑，這類保護劑主要是一些自由基捕獲劑，從被輻射物質接受輻射能，保護了被輻射的物質而自身分解。第二種是海綿型抗輻射劑，這類保護劑有富含苯環結構的萘、蒽、菲、鄰苯酚類等，可以把被輻射聚合物主要組分吸收的輻射能轉移到自己身上，然后以光或熱的方式釋放，聚合物自身只產生很小的損傷。然而，這兩類抗輻照劑在核電電纜使用過程中，由于本身分子量小，在高溫使用環境下容易向環境遷移造成物理損失，添加量過大又會影響電纜材料的綜合物性。
3、核電電纜90℃下使用壽命要求大于60年。抗氧化劑廣泛應用于核電電纜，可以提高其熱老化壽命。然而，在服役過程中抗氧化劑被消耗，
4、為了獲得更好的阻燃性能，需要在核電電纜材料之中添加較高含量的阻燃劑。當今阻燃劑趨勢為無鹵環保，無鹵阻燃劑被越來越多使用在電纜材料之中。電纜材料之中普遍使用的氫氧化鋁、氫氧化鎂阻燃劑存在分散性差、炭層不致密、炭層成殼性能差以及使用量大的問題。本征阻燃劑也叫反應性阻燃劑，指在高分子聚合反應過程中加入反應體系，以單體形式參加到反應中，通過化學鍵合成為聚合物的一部分，對聚合物的物理機械性能影響小，且阻燃性能持久。然而，目前很少報道有本征阻燃聚烯烴的報道。
5、研究表明含有+3價態磷的亞磷酸酯是一類常用的阻燃抗氧劑，其作用機理是作為氫過氧化物分解劑，它能將高分子材料釋放的氫過氧化物還原為醇，而自身則被氧化成磷酸酯，且含磷化合物是一類優異的阻燃劑。9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(dopo，磷為+1價態)和二苯基次膦酰氯(dc，磷為+1價態)是一種新型阻燃劑中間體，含低價磷阻燃劑主要通過氣相阻燃機理提高阻燃性能；此外蒽甲酸(aca)含有苯環結構，具有促進成炭和阻燃作用。這些物質不但能有效清除自由基起到抗氧化的作用，同時具有一定的阻燃和抗輻照作用。且未有關于低價態含磷阻燃劑和多苯環化合物接枝在聚烯烴主鏈的研究報道。因此，將含低價態磷元素和苯環結構的dopo、dc以及含多苯環結構的蒽甲酸接枝聚烯烴，用于制備核電站用無鹵阻燃聚烯烴材料，提高聚烯烴復合材料的阻燃性能、抗輻照性能和熱老化壽命具有十分重要的意義。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術所存在的問題，提供了一種無鹵阻燃聚烯烴材料及其在核電電纜材料制備中的應用。本專利技術不僅可以賦予聚烯烴電纜材料良好的阻燃特性，同時還可以解決核電聚烯烴電纜材料長期熱老化和輻照耐久性的問題。
2、本專利技術無鹵阻燃聚烯烴材料，其原料按質量份數構成如下：
3、聚烯烴5-45份，阻燃單元側基接枝聚乙烯40-95份，多官能團交聯劑0.5-5份，抗氧劑0.5-4份。
4、所述聚烯烴選自聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、馬來酸酐接枝聚乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚乙烯-辛烯共聚物、馬來酸酐接枝聚乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡膠、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或馬來酸酐接枝氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一種或多種按任意比例混合。
5、所述抗氧劑選自酚類抗氧劑、含磷抗氧劑、含硫抗氧劑或抗銅劑中的一種或多種按任意比例混合。
6、所述酚類抗氧劑選自四[亞甲基-3-(3’,5’-二特丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯、n,n'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺或二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]中的一種或多種按任意比例混合。
7、所述含磷抗氧劑選自三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亞磷酸酯或四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-聯苯基二亞磷酸酯中的一種或多種按任意比例混合。
8、所述含硫抗氧劑選自硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸雙十八酯、4,4’-硫代(6-特丁基-3-甲基苯酚)、2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、6,6'-二叔丁基-2,2'-硫代二對甲苯酚或季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)中的一種或多種按任意比例混合；
9、所述抗銅劑選自n，n’-雙[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼。
10、所述多官能團交聯劑選自三聚氰酸三烯丙酯、三聚異氰尿酸三烯丙酯，三甲基丙烯酸三羥甲基丙酯、三丙烯酸三羥甲基酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或幾種按任意比例混合。
11、所述阻燃單元側基接枝聚乙烯是乙烯-乙酸乙烯共聚物eva水解接枝不同的阻燃結構單元構成，其中阻燃結構單元為含磷或者苯環結構的阻燃劑；阻燃結構單元的接枝量為15-35％。
12、所述阻燃結構單元選自9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(dopo)、二苯基次膦酰氯(dc)或蒽甲酸(aca)等。對應結構式如下所示：
13、
14、所述阻燃單元側基接枝聚乙烯通過包括如下步驟的方法制備獲得：
15、步驟1：將eva加入溶劑中攪拌，并升溫至40℃，待eva完全溶解后，加入氫氧化鈉乙醇溶液并在此溫度下攪拌2-5h進行水解，之后加入鹽酸溶液進行中和反應5-10min；反應結束后，將反應液倒入蒸餾水中不斷攪拌直至沉淀全部析出，過濾洗滌，將沉淀剪碎放入80℃烘箱干燥12h，得到eva-oh產物。
16、步驟2：eva-oh接枝含有阻燃結構單元的阻燃劑，包括如下三種方式：
17、方式一：將eva-oh加入溶劑中攪拌，并升溫至40℃，待eva-oh完全溶解后，向體系中加入二苯基次膦酰氯，通氮氣攪拌12h，無水甲醇洗滌干燥，得到阻燃單元側基dc接枝聚乙本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無鹵阻燃聚烯烴材料，由如下質量份數的原料混煉加工獲得：
2.根據權利要求1所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于所述阻燃單元側基接枝聚乙烯通過包括如下步驟的方法制備獲得：
4.根據權利要求2所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于所述阻燃單元側基接枝聚乙烯通過包括如下步驟的方法制備獲得：
5.根據權利要求2所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于所述阻燃單元側基接枝聚乙烯通過包括如下步驟的方法制備獲得：
6.權利要求1-5中任一項所述無鹵阻燃聚烯烴材料在制備核電站用電纜導電線芯絕緣層中的應用。
7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于包括如下步驟：
8.一種無鹵阻燃聚烯烴材料，由如下質量份數的原料混煉加工獲得：
9.根據權利要求8所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于：
10.根據權利要求8所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于所述多功能阻燃協效劑的制備方法包括如下步驟：
11.權利要求8-10中任一項所述無鹵
12.根據權利要求11所述的應用，其特征在于包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種無鹵阻燃聚烯烴材料，由如下質量份數的原料混煉加工獲得：
2.根據權利要求1所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于所述阻燃單元側基接枝聚乙烯通過包括如下步驟的方法制備獲得：
4.根據權利要求2所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于所述阻燃單元側基接枝聚乙烯通過包括如下步驟的方法制備獲得：
5.根據權利要求2所述的無鹵阻燃聚烯烴材料，其特征在于所述阻燃單元側基接枝聚乙烯通過包括如下步驟的方法制備獲得：
6.權利要求1-5中任一項所述無鹵阻燃...
【專利技術屬性】
技術研發人員：汪碧波，胡源，賈鵬飛，宋磊，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。