[發明專利]一種核燃料運輸容器用高密度高阻燃性聚氨酯泡沫塑料

在審

• 申請號: 201410015077.6
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN104774301A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 邱日堯;楊汝平;丁仁興;馬曉靜;李坤遠;許小強;趙一搏;吳亮;張博特
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: C08G18/48
• 分類號: C08G18/48;C08J9/14;C08L75/08;C08G101/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到一種高密度高阻燃性的聚氨酯泡沫塑料，其主要用于核燃料運輸容器，也可用于其它對吸能性和阻燃性同時具有較高要求的環境。

背景技術

目前國內核燃料運輸容器主要依靠進口，為打破國外產品壟斷市場，實現核燃料運輸容器國產化，本發明提供了一種核燃料運輸容器用高密度高阻燃性聚氨酯泡沫塑料，可以替代原有結構，并能達到較好的吸能和阻燃效果。

文獻“《FCo70-YQ型放射源運輸容器耐熱試驗》，李國強，張建崗，趙兵，馬安平，王學新，輻射防護，2009年9月”介紹的FCo70-YQ型容器是典型的放射源運輸容器，用于運輸60Co和137Cs等放射源。FCo70-YQ型容器由本體和防護罩兩部分組成：本體為鋼-鉛-鋼結構；防護罩為鋼-耐火纖維毯-木板-鋼結構，防護罩結構設計上考慮到容器要經受撞擊和耐高溫，故在防護罩中間裝有減震木板及隔熱用耐火纖維毯。上述文獻公開的內容只提到可實現夾層材料吸能和阻燃功能的方法，但兩種材料功能較為單一，木板具有吸能作用，但阻燃效果較差；耐火纖維氈具有阻燃作用，但吸能效果較差。

運輸容器夾層用填充材料主要替代防護罩中間的減震木板和隔熱用耐火纖維毯，起到隔熱緩沖作用。目前國外有公司開始著手使用泡沫材料做夾層填充，有報道的泡沫型號為LAST-A-FOAM?FR3718，如表1所示。該材料兼具吸能和阻燃作用，但該材料仍不能達到0s自熄的阻燃效果。

表1LAST-A-FOAM?FR3718泡沫塑料性能

為此，需要開發一種可同時解決吸能和0s自熄阻燃要求的核燃料運輸容器用泡沫塑料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種聚氨酯泡沫塑料，用作核燃料運輸容器夾層材料。該材料具有吸能性和阻燃性，可以保護內部結構安全，防止跌落沖擊和破損燒蝕對內部結構產生影響。

該聚氨酯泡沫塑料配方中含有多元醇、勻泡劑、發泡劑、阻燃劑、催化劑及異氰酸酯溶液，其中以多元醇的重量作100份計算，其它各組分含量為：

勻泡劑10～20份；

發泡劑10～20份；

阻燃劑30～60份；

催化劑1～5份；

異氰酸酯溶液100～150份。

所述的多元醇為一種以三氯氧磷為起始劑的III型阻火聚醚；

所述的阻燃劑為TCEP；

所述的發泡劑為HCFC-141b，含量為泡沫塑料總重量的6％以下。

一種將上述聚氨酯泡沫塑料應用于核燃料運輸容器的方法，包括下列步驟：1)將多元醇與勻泡劑、發泡劑、阻燃劑、催化劑混合攪拌均勻；

2)將異氰酸酯溶液加入到步驟1)得到的混合溶液中，攪拌8～12s，然后在50s內灌注到核燃料運輸容器夾層中進行發泡反應，排氣后密封，發泡反應在常溫中進行2～3min；

3)將步驟2)中的核燃料運輸容器放進50～80℃烘箱中加熱1～3h，得到帶有聚氨酯泡沫塑料的核燃料運輸容器。

有益效果：

(1)本發明涉及的聚氨酯泡沫塑料密度為200kg／m³～600kg／m³，壓縮試驗按照GJB1585A-2004《聚氨酯硬質泡沫塑料力學性能試驗方法》進行測試。經測試，泡沫塑料在常溫下的壓縮強度為5.41MPa，S=0.252，Cv(％)=4.65；按照GB8813-88標準測試的泡沫塑料壓縮應力應變曲線，顯示其具有較高的壓縮強度和寬闊的力學平臺。

(2)阻燃性能測試了三個項目：氧指數、垂直燃燒和煙密度。分別按照國標GB／T2406.2-2009、GB／T8333-2008、GB／T8627-2007測試。測試結果為氧指數29.4％；垂直燃燒剩余長度149mm，可實現0s自熄；最大煙密度84.37。

附圖說明

圖1為聚氨酯泡沫塑料的壓縮應力應變曲線圖。

具體實施方式

聚氨酯泡沫塑料配方中含有多元醇、勻泡劑、發泡劑、阻燃劑、催化劑及異氰酸酯溶液，其中：

所述的多元醇為重量100份的III型阻火聚醚；

所述的勻泡劑為10～20份的LK221；

所述的發泡劑為10～20份的HCFC-141b；

所述的阻燃劑為30～60份的TCEP；

所述的催化劑為1～5份的聚氨酯復合催化劑；

所述異氰酸酯溶液為100～150份的PM-2010。