核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料的製作方法

2023-10-04 23:39:44 2

專利名稱:核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種核電站用1E級K1類電纜。尤其是涉及一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料。屬電纜技術領域：
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背景技術：
核電作為一種技術成熟、可大規模利用的清潔能源已成為越來越多的國家共識，特別是當今石油價格居高不下，可用資源越來越少尤其顯出發展核電的迫切性和重要性。核電站的建設，離不開與之配套的電線電纜，特別是1E級K1類電纜。
由於K1類電纜是用於核電站安全殼內，有可能受到高溫、高壓水蒸汽和化學藥劑及高劑量γ射線輻射等嚴酷環境因素的作用，因此K1類電纜在正常環境條件下或地震以及事故狀態下和事故後應仍能保持其傳輸功能。從而在失水事故試驗中，電纜所承受的高溫(達到160℃)高蒸汽壓(達到0.56MPa)和高劑量輻射(達到850kGy)是極為嚴酷的，使用常規材料絕對經受不起如此嚴酷的環境條件，其結果表現為電纜脆化，開裂甚至崩潰，完全失去傳導功能。所以，研製K1類電纜，首要的問題是要找到合適於核電站安全殼內環境的電纜絕緣與護套料，它們必須具備以下四個條件1、是無滷阻燃材料，燃燒時必須具有低煙(濃度)、低毒、低腐蝕性。
2、耐熱老化壽命期望值應大於40年，並具有良好的機械物理性能和電性能。
3、能耐γ射線輻照。
4、有良好的工藝擠出性能和輻照交聯性能。
以往電纜絕緣與護套用無滷阻燃料都是以聚烯烴為基礎樹脂，以水合氫氧化物為阻燃劑，配以其它助劑組合而成。由於阻燃劑的阻燃效率較低，為了保證材料的阻燃性，大量添加阻燃劑，使得材料的機械性能和工藝擠出性能大為惡化。

發明內容本發明的目的在於克服上述不足，提供一種高機械強度、長壽命、抗輻射、擠出性能良好的核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料。
本發明的目的是這樣實現的一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料，其特徵在於它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或矽樹脂為基礎樹脂，接入聚烯烴接技聚合物增強，以氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化矽或矽樹脂為阻燃劑，配以防老劑、輻照敏化劑和加工助劑組合而成，所述防老劑採用四-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基苄基)苯或4，4′硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)為主防老劑，同時選用亞磷酸-苯二辛酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯作為輔助防老劑，所述輻照敏化劑為異氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有機矽樹脂、苯撐矽膠或酚醛樹脂，
所述加工助劑為脂肪酸鹽和有機矽，所述絕緣與護套料中各組份的重量份為基礎樹脂 70~90份聚烯烴接技聚合物 10~30份阻燃劑 90~150份主防老劑 0.3~3份防老劑亞磷酸-苯二辛酯 1~2份防老劑三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 1~2份輻照敏化劑 2~3份脂肪酸鹽 1~2份有機矽聚合物 1~2份顏料適量。
基礎樹脂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或矽樹脂的優點是燃燒時發煙量小，毒性低，且加工性能優異，材料來源廣，價格低。乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂牌號要求如下醋酸乙烯(VA)含量15~28％，融熔指數0.8~6。
為了保證材料有較高的機械強度，必須增強樹脂與阻燃劑的結合能力，其途徑是增加基礎樹脂的極性。目前可行的是接入酯基或醯胺基等強極性基團。本發明採用的是聚烯烴接枝聚合物，例如馬來酸酐接枝聚乙烯，馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、醯胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物等。這樣可以提高材料的機械強度。
由於核電站用電纜絕緣與護套料要求具有低煙、無滷、低毒等要求，所以阻燃劑選用氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化矽或矽樹脂。但是，這幾種阻燃劑的阻燃效率較低，且與基礎樹脂結合不牢靠。所以在選材時，必須選用表面處理良好，細度達到微米級的粉末。
由於核電站用電纜的期望壽命要求大於40年，其工作環境應能經受高能輻射、高溫、高溼的作用，因此其它助劑中防老體系的確定是本發明的核心技術。本發明選擇非汙染型的受阻酚類抗氧劑作為主防老劑，同時選用二種亞磷酸酯作為輔助防老劑，起協同效應，加入這些防老劑能保證電纜的使用壽命大於40年。
為了降低輻照劑量，提高電線電纜輻照交聯的生產效率，應在材料中加入適量的輻照敏化劑，這類敏化劑屬多功能含雙鍵酯類。另外，試驗表明，在配方中加入某些在分子鏈上含有苯環的、含有矽氧烷的聚合物可以大大提高複合物的抗輻射性能。
由於本發明中選用的阻燃劑是水合氫氧化物、水合二氧化矽或矽樹脂，加入的量只有大於基礎樹脂時，才能滿足核電站電纜的阻燃要求。但是，其結果使配方混合物的粘度急劇增高，最終造成難於擠出，或擠出物質表面粗糙。因此必須加入適當的加工助劑，以降低粘度，改善工藝性能，增加出膠量。本發明選用脂肪酸鹽與有機矽聚合物協同，以改善材料的擠出性能。
通過採用上述措施，本發明絕緣與護套料符合K1類電纜使用的高強度(15＞MPa)，長壽命(40＞40年)，耐高劑量輻射，擠出性能良好(用通用螺杆即可生產)的要求。下表為本發明電纜絕緣與護套料性能

圖1為本發明核電站用1E級K1類電纜橫截面結構示意圖。
圖中鍍錫銅導體1、低煙、無滷、阻燃絕緣層(單層或雙層)2、包帶3、阻燃玻璃絲帶層4、鍍錫銅絲編織屏蔽層5、阻燃玻璃絲帶層6、包帶7、外護套8、填充料9。
具體實施方式本發明為一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料，其特徵在於它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或矽樹脂為基礎樹脂，接入聚烯烴接技聚合物增強，以氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化矽或矽樹脂為阻燃劑，配以防老劑、輻照敏化劑和加工助劑經混煉加工、造粒、擠出和交聯成型。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂牌號如下醋酸乙烯含量15~28％，融熔指數0.8~6。阻燃劑為微米級的粉末。
實施例1步驟一、配料與高速混合取乙烯-醋酸乙烯共聚物70kg，馬來酸酐接枝聚乙烯30kg，氫氧化鋁90kg，四-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸)季戊四醇酯3kg，亞磷酸-苯二辛酯1kg，三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯2kg，異氰尿酸三烯丙酯2kg，硬脂酸鎂、硬脂酸鋅或硬脂酸鈣2kg，二甲基矽油1kg和顏料適量，置於高速攪拌器內，高速混合配製成混合料。
步驟二、擠出塑化造粒將步驟一得混合料置於同向雙螺杆擠出塑化造粒。
步驟三、將步驟二得粒料與其它料一起擠成線纜。
步驟四、將步驟三得線纜進行電子射線輻照交聯得核電站用1E級K1類電纜。
實施例2本實施例與實施例1的不同之處僅在於步驟一之配料，其餘均同實施例1。
步驟一、配料與高速混合取矽樹脂90kg，馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物10kg，氫氧化鎂150kg，1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基苄基)苯0.3kg，亞磷酸-苯二辛酯2kg，三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯3kg，1，1，1-三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有機矽樹脂、苯撐矽膠或酚醛樹脂3kg，硬脂酸鎂1kg，羥基矽油2kg和顏料適量，置於高速攪拌器內，高速混合配製成混合料。
實施例3本實施例與實施例1的不同之處僅在於步驟一之配料，其餘均同實施例1。
步驟一、配料與高速混合取矽樹脂80kg，醯胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物20kg，水合二氧化矽120kg，4，4′硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)1kg，亞磷酸-苯二辛酯1.5，三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯1.5kg，1，1，1-三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯2.5kg，硬脂酸鋅1.5kg，羥基矽油1.5kg和顏料適量，置於高速攪拌器內，高速混合配製成混合料。
權利要求
1.一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料，其特徵在於它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或矽樹脂為基礎樹脂，接入聚烯烴接技聚合物增強，以氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化矽或矽樹脂為阻燃劑，配以防老劑、輻照敏化劑和加工助劑組合而成，所述防老劑採用四-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基苄基)苯或4，4′硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)為主防老劑，同時選用亞磷酸-苯二辛酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯作為輔助防老劑，所述輻照敏化劑為異氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有機矽樹脂、苯撐矽膠或酚醛樹脂，所述加工助劑為脂肪酸鹽和有機矽，絕緣與護套料中各組份的重量份為基礎樹脂 70~90份聚烯烴接技聚合物 10~30份阻燃劑 90~150份主防老劑 0.3~3份防老劑亞磷酸-苯二辛酯 1~2份防老劑三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 1~2份輻照敏化劑 2~3份脂肪酸鹽 1~2份有機矽聚合物 1~2份顏料適量。
2.根據權利要求
1或2所述的一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料，其特徵在於所述聚烯烴接枝聚合物為馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物或醯胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物。
3.根據權利要求
1或2所述的一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料，其特徵在於所述脂肪酸鹽為硬脂酸鎂、硬脂酸鋅或硬脂酸鈣；有機矽聚合物為二甲基矽油或羥基矽油。
4.根據權利要求
1或5所述的一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料，其特徵在於所述乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂牌號如下醋酸乙烯含量15~28％，融熔指數0.8~6。
5.根據權利要求
1或2所述的一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料，其特徵在於所述阻燃劑為微米級的粉末。
專利摘要
本發明涉及一種核電站用低煙無滷阻燃電纜絕緣與護套料，它是以乙烯－醋酸乙烯共聚物或矽樹脂為基礎樹脂，接入聚烯烴接技聚合物增強，以氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化矽或矽樹脂為阻燃劑，配以防老劑、輻照敏化劑和加工助劑組合而成，所述防老劑採用四－(3，5－二叔丁基－4－羥基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基－2，4，6－三(3，5－二叔丁基－4－羥基苄基)苯或4，4′硫代雙(6－叔丁基－3－甲基苯酚)為主防老劑，同時選用亞磷酸－苯二辛酯和三(2，4－二叔丁基苯基)亞磷酸酯作為輔助防老劑，輻照敏化劑為異氰尿酸三烯丙酯、1，1，1－三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有機矽樹脂、苯撐矽膠或酚醛樹脂，加工助劑為脂肪酸鹽和有機矽。本電纜絕緣與護套料高機械強度、長壽命、抗輻射、擠出性能良好。
文檔編號C08L23/00GK1996502SQ200610166422
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月25日
發明者金友友 申請人:金友友導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan