论文部分内容阅读
近年来,随着核电站在国内建设的发展,核电站用电缆的需求量也在射和阻燃等特殊要求。目前,核电缆大部分是通过绝缘结构设计保证其性能的,其制造复杂、过程控制难。而从电缆绝缘材料自身具有阻燃和耐辐照性能,将是核电缆发展的重要方向;基于此,本文以三元乙丙橡胶与功能材料复合,研究其阻燃和耐辐照性能,为制备高性能的阻燃耐辐照电缆料打下坚实的基础。本文采用水浴法和微波法对间苯二胺环三磷腈的合成工艺进行了对比研究,最佳工艺是在微波辅助加热条件下,微波功率800 W,反应10 min,产率为58%,而水浴需要在60℃下,恒温加热6 h,产率为47%；微波工艺缩短了反应时间,提高了产率。本文对阻燃耐辐照三元乙丙橡胶复合材料进行了系统研究。首先,通过均匀设计的方法,研究了氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、蒙脱土、聚磷酸铵和季戊四醇阻燃剂的配合对三元乙丙橡胶复合材料性能的影响；均匀设计数据回归分析结果表明：在试验用量范围内,氢氧化铝和氢氧化镁(质量比2：1)的用量对复合材料的断裂伸长率影响最大；蒙脱土的用量对复合材料拉伸强度影响最大；聚磷酸钱和季戊四醇(质量比2：1)的用量对复合材料的氧指数影响最大,硼酸锌对平衡扭矩影响最大。当氢氧化铝和氢氧化镁用量为100 phr,蒙脱土用量为5 phr,聚磷酸铵和季戊四醇用量为6 phr,硼酸锌用量为6 phr时,阻燃三元乙丙橡胶复合材料氧指数为30.0%、拉伸强度为5.49 MPa,断裂伸长率为841.84%,平衡扭矩为22.1 N-m。其次,研究聚丙烯(PP)和茂金属聚乙烯(mPE)对复合材料机械性能的影响；结果表明,PP和mPE的加入可以提高复合材料拉伸强度,EPDM 60 phr, EVA 10 phr, PP 15 phr, mPE 15 phr时,复合材料机械性能最好。拉伸强度达到10.22 MPa,断裂伸长率达到834.46%。最后,采用均匀设计的方法,研究了合成的间苯二胺环三磷腈、耐辐照助剂F1、耐辐照助剂F2的配合对复合材料氧指数、拉伸强度、断裂伸长率和电学性能的影响；回归分析结果表明：耐辐照助剂F2用量的增加对提高复合材料拉伸强度的影响最显著,对提高氧指数影响也最显著,但是F2用量的增加对复合材料体积电阻率的增加有抑制作用；耐辐照助剂F1用量的增加对提高复合材料断裂伸长率影响最显著;辐照前间苯二胺环三磷腈对介电常数的影响不显著,辐照之后对提高介电常数有显著影响。这三种耐辐照助剂对材料击穿场强影响不大。最终,确定了阻燃耐辐照复合材的最佳配方：三元乙丙橡胶60 phr, EVA 10 phr, PP phr, mPE 15 phr, APP 4 phr, PER 2 phr, ATH 66.7 phr, MH 33.3 phr, ZnB 6 phr, MMT 5 phr,间苯二胺环三磷腈2 phr,耐辐照助剂F1 14 phr,耐辐照助剂F2 4phr时复合材料氧指数32.3%,拉伸强度11.52 MPa,断裂伸长率496.87%,体积电阻率2.50*1015Ω·m,击穿场强14.22 kV/mm。在经受250 kGy总剂量的γ射线,10 kGy/h的计量率辐照之后的氧指数30.5%,拉伸强度11.25 MPa,断裂伸长率422.43%,体积电阻率2 05*1015 Ω·m.击穿场强13.87 kV/mm。